نمایش موارد بر اساس برچسب: الکتروفورتیک

بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک

بررسی شرایط آب مورد نیاز

محلول پوشش الکتروفورتیک و آب شستشوی سیستم پوشش دهی الکتریکی می بایست با استفاده از آب املاح و یون تهیه شود برای انجام عملیات موفقیت آمیز پوشش دهی الکتریکی استفاده از آب مذکور ضروری است [\]
اجزای اصلی آب سخت مانند نمکهای منیزیم و مواد محلول مشابه موجود در آب چاه ها، هدایت حمام را بالا برده و سبب الکترولیز زیان آور می.شود از آنجایی که در سیستم پوشش دهی الکتریکی دو فرآیند الکتروفورز و الکترولیز در حال رقابت ،هستند فاز ،پیوسته ،آب می بایست دارای مقاومت بالایی باشد و ولتاژ بیشتری برای انجام الکترولیز نسبت به الکتروفورز لازم است.

  لازمه این امر آن است که آب بکار رفته دارای درجه خلوص بالایی باشد و نسبتاً از یون های محلول عاری باشد چرا که در غیر اینصورت بعلت انجام بیش از حد الکترولیز، الکترولیز زیان بار، امکان ایجاد حباب های زیادی در پوشش فیلم و در نهایت کاهش خواص نهایی فیلم وجود دارد. همچنین وجود یونها و املاح در آب مصرفی در خلال اصلاحات بعدی میتواند باعث تاول زدن شود. در برخی مواردن ناخالصی ها و نمکهای زیر پوشش رنگ بدلیل فرایند الکترو - اسمز بر سطح پوشش ظاهر شده و باعث جذب آب میشوند. بنابراین آب مصرفی در سیستم پوشش دهی الکتریکی باید دارای کمترین محتوای نمک باشد هم زمانیکه برای آماده سازی حمام رنگ استفاده میشود هم خصوصاً برای مرحله نهایی زمانیکه برای شستشو بکار میرود. آب کاملاً بدون یون و املاح بهترین آب برای شستشوی نهایی بعد از فسفاته کردن ، شستشوی مرحله آخر برای حذف ذرات رنگ چسبیده به پوشش فیلم و برای پر کردن سل های کاتدی و شستشوی آنها است. آب بدون املاح و یون از لحاظ فنی در تجهیزات و تاسیسات تبادل یونی تولید می شود. تبادل کننده های کاتیونی، نوعی از رزینهای مصنوعی به شکل هیدروژنی هستند بطوریکه همه یونهای فلزی، شامل فلزات قلیایی خاکی و قلیایی را جذب نموده و ممکن است دوباره با اسید هیدروکلریک رقیق احیاء شوند و به شکل هیدروژنی اولیه خود برگردند در حین احیاء ،رزین نمکهای محلول به اسیدهای متناظرشان تبدیل شده و سیستم تبادلی آب را از ستون در حالت اسیدی آزاد می کنند 

مبدل های آنیونی شامل رزینهای مصنوعی با گروه های هیدروکسیل قابل تعویض هستند و برای حذف آنیونها از آب نظیر کلرید سولفات، کربنات ، فسفات و غیره بکار میروند مخلوط های تبادل کننده کاتیونی و آنیونی نیز قابل استفاده هستند و بستر تبادل کننده های مخلوط نامیده میشوند [۳ و ۲]  آب لازم برای تهیه و آماده کردن حمام رنگ باید دارای هدایت ۳۰ میکروزیمنس و یا کمتر باشد. برخی از سوسپانسیونهای رنگ دارای حساسیت بخصوصی هستند و آب مورد نیاز برای آماده سازی حمام آنها باید دارای هدایت کمتر از( میکروزیمنس ) باشدus ۱۵ . چنین هدایتی با محتوای نمک در حدود 10 تا20 ppm  متناظر است . و میتواند براحتی از تبادل کننده های آنیونی و کاتیونی ساده بدست آید [۲]

 هدایت الکتریکی اب مورد نیاز فرآیند پوشش دهی الکتریکی در برخی منابع دیگر بنحو دیگر گزارش شده است در برخی مقالات به هدایت های الکتریکی کمتر از ۵ تا ۱۲ میکروزیمنس اشاره شده است که بنظر میرسد میزان حداکثر هدایت آب مصرفی به نوع فرمولاسیون و حساسیت آنها بستگی دارد.

 هنگامی که رزینهای سنتزی خاصی مورد استفاده قرار می گیرد عمل شستشوی پوشش فیلم را میتوان بجای آب کاملاً بدون املاح و یون با آب شیرین (سبک) انجام داد. آب شیرین (سبک) منظور آب بدون کربنات و سولفات کلسیم است.
پوشش رنگهای بدست آمده نمی تواند با نمک های سدیم در آب شیرین (سبک) واکنش نماید اما این قابلیت واکنش با نمکهای کلسیم و منیزیم را دارد [۴ و ۱]

تصفیه پساب و اثرات زیست محیطی

تصفیه پساب و حذف آلودگی آب های طبیعی، سیستم پوشش دهی الکتریکی را نیز شامل می شود اگرچه مشکلات سیستم های مذکور براحتی قابل حل .هستند در هر کشور در حال توسعه استانداردهایی در ارتباط با پسابها که طبیعتاً شامل پسابهای پوشش دهی الکتریکی هم می باشد، اعمال میگردد [۲].

پساب سیستم های پوشش دهی الکتریکی ممکن است شامل اجزای مضری نظیر مشتقات مواد رزین، آنتی اکسیدانت های فنلیک، یونهای کروم و غیره باشند که در محیط غیر قابل تجزیه اند. لذا وجود چنین مواد سمی در پساب و تخلیه آن در محیط زیست و یا در چاه های زیرزمینی باعث آلودگیهای زیست محیطی میشود و از

این رو عملیات تصفیه پسابهای مذکور امری ضروری بنظر میرسد. پساب تاسیسات پوشش دهی الکتریکی از آب شستشوی بخش اصلاح شیمیایی و پخش شستشوی پاششی جسم پایه پوشش داده شده بعد از خروج از حمام تشکیل شده .است مقدار پساب بخش شستشوی پاششی شامل ذرات جامد معلق نظیر رنگدانه و رزین در هر لیتر پساب خروجی است.

 البته بغیر از اجزای مذکور مواد آلی و غیر آلی نیز در پساب وجود دارند جامدهای اضافی می بایست از پساب حذف شوند بنحوی که مقدار جامد در جریان خروجی فاضلاب به مقدار کمتر از ۳۰ گرم بر لیتر برسد . ته نشین سازی ساده همانند تصفیه باکتریولوژیک معمول برای تصفیه پساب خروجی تاثیر چندانی ندارد و روشهای گریز از مرکز نیز نمیتواند مورد استفاده قرار گیرند
بطور کلی سه روش برای تصفیه پساب خروجی تجهیزات پوشش دهی الکتریکی بکار میرود که عبارتند از ته نشین سازی و ته نشینی شناورسازی و اولترافیلتراسیون در فرآیند تصفیه پساب بخش اصلاح شیمیایی میتواند ابتدا بوسیله روش اول اصلاح شود و سپس  با پسابهای ایستگاههای شستشوی پاششی، جریان اصلی پساب را برای اصلاحات بعدی تشکیل دهد تا از این طریق فرآیند تصفیه پساب تا اندازه ای اقتصادی تر شود . پسابها در ابتدا در مخصوصی برای اصلاح شیمیایی جمع میشود و سپس محتوای تانک بوسیله محلولهایی از فلزات چند ،ظرفیتی نظیر آهن III یا نمک های ،آلومینیوم لخته( منعقد )می گردد . یونهای فلزی چند ظرفیتی با بار مثبت بر سطح ذرات رزین جذب شده و آنها را احیاء کرده و یا بار ذرات را خنثی می نمایند برای اطمینان از انعقاد (لخته شدن ) کامل پساب باید مقدار کافی از یونهای فلزی چند ظرفیتی اضافه شود.
آنیون های نمک های فلزی شامل کلراید و یا یونهای سولفات می باشد به دنبال آن pH کنترل شده ای بوسیله افزودن هیدروکسید کلسیم در مقادیر معینی بدست می آید و بموجب آن هیدروکسیدهای فلزات سنگین به همراه مواد آلی رسوب می نماید و این امر بصورت اتوماتیک انجام می پذیرد .

پساب اصلاح شده بداخل تانک ته نشینی پمپ میشود و بمدت 3ساعت در آن باقی می ماند تا اجسام معلق و غیرقابل انحلال رسوب نماید. ذرات ته نشین شونده بوسیله پمپ های لجن مخصوصی تخلیه می شود و پساب تصفیه شده میتواند به داخل فاضلاب تخلیه گردد. ته نشینی با اضافه شدن یک پلی الکترولیت مصنوعی به همراه کاربرد شناورسازی (فلوتاسیون)، مطابق با فرآیند شرکت موتور فورد، تقویت می شود. یک رزین آمیدی با وزن ملکولی بالا بعنوان پلی الکترولیت در غلظت      بعدانعقاد اولیه بوسیله     ppm  50 سولفات آلومینیوم یا سولفات یا سولفات آمونیوم بوسیله یک پمپ اندازه گیر بطور اتوماتیک اضافه می شود .   200ppm     تاسیسات لازم برای تصفیه دو جریان ،پساب هر یک شامل واحدی با ظرفیت ۴۰ بدنه خودرو در ساعت است.

این مجموعه دارای ۳ تانک تصفیه از جنس فولاد نرم جوشکاری است که تنها دو تای آنها مورد استفاده اند و سومی ذخیره میباشد . اولین و دومین افزودنی شیمیایی توضیح داده شده عامل منعقد کننده پلی الکترولیت بمنظور ته نشین ساختن ذرات جامد در خلال ورود پساب اضافه می شوند .

جداسازی بوسیه تزریق مخلوطی از آب و هوا تقویت میشود و در نتیجه آن شناورسازی (فلوتاسیون) بطور همزمان با چسبیدن حبابهای چسبیده به ذرات ته نشین شونده بدست می آید مخلوط آب هوا به پایین تانک اول مجاور ورودی پساب و مواد شیمیایی رسوب دهنده تزریق می شود.

ته نشین شده (لای ) به تانک دوم انتقال داده شده و از آنجا با لبریز شدن از یک سرریز وارد یک قیف شده و یا کف گیری میشود پساب تصفیه شده بداخل فاضلاب جریان می یابد. ته نشین شده از قیف بوسیله پمپ های خلاء به پرس آبگیری منتقل میشود و از آنجا فیلتر شده بداخل فاضلاب تخلیه گشته و کیک فیلتر دور ریخته می شود.

کل فرآیند تصفیه پساب در حدود ۳ ساعت طول می کشد. مزیت فرآیند شناورسازی ته نشین سازی از آنجا ناشی میشود که تشکیل یک فاز مجزا از ذرات رزین و رنگدانه و حباب های هوا بطور همزمان در خلال چند ثانیه روی می دهد و نیاز به تانکهای ته نشینی وجود ندارد جداسازی ته نشین بوسیله شناورسازی بمراتب از ته نشینی بوسیله وزن ذرات سریعتر است.  تاسیسات تصفیه پساب میتواند کوچک باشد و در نزدیکی ایستگاههای شستشو نصب گردند و در این صورت آنها نیازی به لوله های تخلیه بلند که باعث تجمع لای می باشد ندارند [۲] منبع دیگر ،آلودگی آلوده کننده های هوا می باشد آلودگی هوا ممکن است از دو طریق صورت گیرد

لف) تبخیر حلال از حمام

ب )خروج حلالها از کوره در خلال پخت پوشش فیلم

از آنجاییکه فرآیند پوشش دهی در دمای معمول، ۲۵ تا ۲۸ درجه سانتیگراد انجام می پذیرد و بعلت اینکه میزان حلال نیز در کل محتوای حمام مقدار ناچیزی است تبخیر حلال از حمام قابل اغماض می باشد. همچنین در فرمولاسیون رنگهای الکتروفورتیک خلاف رنگهای روشهای دیگر حلالها قابلیت اشتعال و تبخیر کمتری دارند و این خود میتواند عاملی برای کاهش میزان تبخیر آن از حمام باشد(  ترکیبات آلی فرار )  ترکیبب پوشش های الکتریکی بسیار کم تر از محتوا   voc   همانطوریکه اشاره شد محتوای voc    موجود در روش های غوطه و پاششی معمول می باشد و در نتیجه جوابگوی بهتری برای نیاز های زیست محیطی و ایمنی  .محیط های کاری است  به عنوان مثال میزان ترکیبات آلی فرار در نوعی از پوشش های اکریلیکی   2/12 Lb/gal   می باشد و این مقدار 50تا57 درصد کمتر از محتوای voc   می باشد بنابر این اثرات زیان بار محیطی روش پوشش دهی الکتریکی بمراتب کمتر از روش های پوشش دهی معمول می باشد و در نتیجه میزان مواد آلوده کننده کمتری را در محیط منتشر می نماید از آنجاییکه روش پوشش دهی الکتریکی تنها مقادیر کمی از مواد خطرناک را شامل می شود و باعث انتشار کمتری از انها در هوا می باشد می توان از تصفیه گاز مرطوب ، یا از ترکیب شوینده ها با جذب کننده های کربن فعال و احتمالا از فیلتر های بیولوژیکی برای تصفیه و حذف آلودگی گاز های خروجی از خشک کن ها و یا کوره ها استفاده کرد.

بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک

توالی فرآیند

یک سیستم پوشش دهی الکتریکی عمومی شامل توالی از بخش های ذیل می باشد :

اصلاح اولیه سطح

اولین بخش از یک سیستم پوشش دهی الکتریکی شامل اصلاح اولیه سطح جسم پایه پایه می باشد. در آماده سازی بدنه خودرو برای تمیز کردن گریس زدایی و ایجاد پوشش های اصلاح کننده خواص سطح جسم پایه، مانند فسفات ،آهن، فسفات ،روی اصلاح با ترکیبات ،کرومات از روشهای ،پاششی غوطه وری و غوطه وری پاششی استفاده می گردد.

 برای جلوگیری از انتقال مواد اصلاح کننده سطح از یک قسمت به قسمت دیگر بعد از هر مرحله از تمیر کردن یا اصلاح سطح یک مرحله شستشو وجود دارد شکل ۱ برای نمونه در یک کارخانه پوشش دهـی الکتریکی توالی ذیل در بخش اصلاح اولیه و آماده سازی بدنه خودرو وجود دارد:

. گریس زدایی اولیه

. گریس زدایی

.شستشو

. فسفاته کردن فسفات روی

. شستشو

. غیر فعال سازی با اسید کرومیک

. شستشو

. شستشو با آب بدون املاح و یون [۱]

در مرحله اول ، گریس زدایی جسم پایه به کمک تمیز کننده قلیایی انجام می پذیرد بعد از مرحله فسفاته کردن و شستشوی سطح از عوامل شوینده خاص اسید کرومیک یا ترکیبات کروم، برای درزگیری خلل و فرج لایه های گردد. عوامل شوینده اضافی فوق با شستشوی بیشتر بوسیله آب بدون املاح و یون، قبل از پوشش دهی جسم پایه حذف می شوند در اکثر موارد کاربرد عوامل شوینده خاص بمنظور افزایش و توسعه چسبندگی و حفاظت در برابر خوردگی سطح ضروری می باشد [۳].

در بسیاری از موارد انواع مشابهی از عوامل شوینده خاص برای الکتروفورتیک کاتدی همانند سیستم های آندی مورد استفاده قرار می گیرد محلول هایی بر پایه کرومات های شش ظرفیتی یا مخلوطی از آنها، بعنوان عوامل شوینده خاص برای فلز استیل مناسب می باشد و کاربرد این ترکیبات برای عملکرد رضایت بخش اجسام پایه گالوانیزه شده بسیار ضروری می باشد. بعد از عملیات آماده سازی و اصلاح سطح و شستشو بوسیله آب بدون املاح یون،  برای حذف قطرات آب باقی بر روی سطح و برخی از قسمت های جسم پایه،  این اجسام وارد خشک کن می گردند و بعد از خروج از خشک کن برای رسیدن به دمای مناسب وارد مرحله خنک کننده می شوند [۱].

در اصلاح اولیه سطوح فلزات تزئینی گریس زدای  جسم پایه پولیش شده به کمک تمیزک های قلیایی مانند اکتی واکس، انجام پذیرد. در اینجا فعال سازی با اسید لازم نمی باشد بجز در مواردی که بخواهیم تیرگی (کدری) سطح فلزات را از بین ببریم

[۲]

حمام پوشش دهی الکتریکی

بعد از عبور جسم پایه از بخش خنک کننده جسم پایه برای پوشش دهی توسط تجهیزات حمل کننده وارد حمام می گردد. در اغلب موارد زمان اقامت جسم پایه در حمام بین ۱۲۰ تا ۲۴۰ ثانیه می باشد.

در شکل ۲، حمام غوطه وری با سیرکولاسیون رنگ الکتروفورتیک به همراه سیرکولاسیونهای فرعی برای فیلتراسیون تبادل حرارت اولترافیلتراسیون بمنظور تهیه آب شستشو سیرکولاسیون دیالیز سیرکولاسیون جبرانی و نحوه ارتباط آنها با حمام نشان داده شده است. وجود سیرکولاسیون های مذکور برای کنترل و تثبیت پارامترهای مهم حمام، نظیر غلظت جامد، pH ، دما میزان آلودگی و کنترل سطح حمام ضروری است. در صورتی که نرخ تولید توان عملیاتی سیستم پوشش دهی الکتریکی نسبتاً بالا باشد استفاده از واحد جبرانی با عملکرد پیوسته مفید می باشد. این واحد از یک سیرکولاسیون رنگ مخلوط کننده اجباری خوراک پیوسته، پمپ گریز از مرکز حلزونی یا پمپ رفت و برگشتی (پیستونی )هوای فشرده به منظور اندازه گیری مواد جبرانی و پمپ اندازه گیری عامل خنثی کننده تجهیزات کنترل و اندازه گیری و شبکه کلید تشکیل شده است شکل ۳. در واحد جبرانی نمونه نسبت میزان مواد جبرانی به مواد محتوای حمام

1

50

تا

1

100

می باشد [۱].

بخش شستشو

پس از ایجاد پوشش بر سطح جسم پایه و خروج آن از حمام غوطه وری، سطح پوشش شده شستشو می گردد. در این بخش عملیات شستشو به همراه سیرکولاسیونهای بسته ای از مایع شستشو دهنده بر طبق اصول سیستم های متوالی انجام می پذیرد. در اولین مرحله از بخش شستشو ۱ تا ۲ دقیقه بعد از خروج جسم پایه از حمام بمنظور جلوگیری از ورود ذرات رنگ  چسبیده ولخته نشده  بداخل خشک کن و برگشت ذرات رنگ به حمام، عمل پیش شستشو بر روی جسم پایه پوشش شده انجام می پذیرد. این عمل بوسیله شستشوی سیرکولاسیونی در یک یا یابد، سرانجام شستشو با مایع اولترافیلتر شده خالص (پرمیت) که از واحد اولترافیلتراسیون تهیه می شود، انجام می پذیرد شکل (۳-۱۶) همانطوریکه قبلاً اشاره شد مایع اولترافیلتر شده (پرمیت) ضرورتاً از آب کاملاً بدون یون و املاح با مقادیر کمی از عوامل خنثی کننده و حلال همچنین اجزاء رنگپایه با جرم ملکولی پایین و نمک های حل شده تشکیل می گردد

 [۱]. برگرداندن مایع شستشو دهنده از طریق سیستم شستشوی سیرکولاسیونی به حمام مدار بسته ای را تشکیل می دهد که در آن هیچگونه اتلاف واقعی از مواد وجود ندارد در آخرین مرحله از بخش شستشو، عمل شستشو با آب بدون املاح و یون صورت می پذیرد. شستشوی نهایی با آب بدون املاح و یون برای دست یابی به پوشش های شفاف و با کیفیت بسیار بالا ضروری می باشد [۲] -۱ بخشهای خشک کننده و پخت پوشش فیلم جسم پایه بعد از عبور از مرحله شستشو وارد ناحیه دمنده می گردد .

هدف از وجود چنین بخشی ممانعت از انتقال آب باقیمانده و تجمع یافته در بعضی از قسمتهای جسم پایه بداخل کوره می باشد . دربعضی از موارد بدنبال شستشویی پوشش فیلم ،پخت سریع و ناگهانی آن ضروری نمی باشد، همچنین برای خروج آب و خشک نمودن و جلوگیری از صدمات و خسارتهای ناگهانی، عبور جسم پایه از ناحیه دمنده مناسب تر می باشد بدنبال بخش دمنده ،جسم پایه وارد مرحله پخت در کوره پخت می گردد . زمان عبور جسم پایه و یا زمان اقامت آن در کوره پخت معمولا بین 15 تا 20 دقیقه می باشد، دمای پخت و شبکه ای شدن پوشش فیلم در بسیاری از موارد بین 130تا 180 درجه سانتگراد می باشد. بعد از خروج جسم پایه از کوره ، با ورود به ناحیه خنک ساز دمای آن کاهش می یابد .

بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک

۵ . پارامتر زمان

زمان یکی از عوامل بسیار مهم برای تعیین ضخامت نهایی پوشش فیلم می باشد در رزینهای پلیمری ضخامت پوشش فیلم در یک ولتاژ معین بعد از گذشت زمان مشخصی به یک مقدار حداکثر می رسد و بعد از آن تحت ولتاژ معین ضخامت افزایش نمی یابد. پوشش بدست آمده در این مرحله از لحاظ استحکام و چگالی بالا بوده و دارای کمترین مقدار تخلخل می باشد . زمان پوشش دهی برحسب میزان دانسیته جریان برای دستیابی به ضخامت پوشش فیلم و قدرت ترابری ترکیب پوشش تغییر می یابد.

 در شکل( ۳-۱۱) تاثیر ولتاژ بكار رفته و زمان غوطه وری بر ضخامت پوشش فیلم نشان داده شده است. مطابق با شکل، ماکزیمم پوشش فیلم در ولتاژهای گوناگون بعد از ۱۲۰ تا ۱۵۰ ثانیه بدست می آید. البته مقدار حداکثر زمان برای سیستم های گوناگون متفاوت می باشد. [۳ و ۲] معمولاً زمان پوشش دهی الکتریکی در حمام از یک تا سه باشد. برای برخی از اجسام پایه خاص مانند سیم ها نوارهای استیل و غیره زمانهای پوشش دهی پائینی در حد ۶ ثانیه نیز گزارش شده است. [۵]

شکل (3-11) : نحوه تغییرات ضخامت پوشش فیلم در ولتاژهای کاربردی متفاوت برحسب زمان غوطه وری  جسم در پایه

6. سرعت تشکیل پوشش

هنگامی که شرایط لايه مرزى اطراف الكترود (جسم پایه) برای تشکیل فیلم مناسب باشد فیلم ته نشین شونده بر روی جسم پایه بر طبق قانون فارادی رشد یافته و ضخامت آن افزایش می یابد سرعت تشکیل پوشش فیلم از رابطه ذیل بدست می آید:

D&/ dt = C.i

(1)

بر طبق رابطه فوق سرعت تشکیل پوشش به راندمان کولمب (C) برحسب سانتيمتر مكعب / كولمب و به دانسیته جریان عبوری (i) از پوشش فیلم بستگی دارد در رابطه فوق 6 ضخامت پوشش فیلم تشکیل شده میباشد که خود تابعی از زمان غوطه است و مقدار d/dt نرخ (سرعت تشکیل پوشش فیلم می باشد

 بنابراین نحوه تغيير دانسیته جریان در حین پوشش دهی یکی از عوامل بسیار مهم در تعیین سرعت تشکیل پوشش فیلم است. رابطه عمومی بین دانسیته جریان و قدرت میدان فیلم پوشش شده توسط رابط ذیل ارائه شده است

i= A sinh (B.v/8)

در این رابطه A و B مشخصه های پوشش فیلم i دانسیته جریان و نسبت ولتاژ به ضخامت فیلم 7/V قدرت میدان می باشد. در قدرتهای میدان پایین تر سینوس هیپربولیک با آرگمانت برابر شده و در نتیجه

i= AB. v/8= df. v/8

(2)

بر طبق رابطه ،فوق دانسیته جریان با قدرت میدان و حاصلضرب AB هدايت الكتريكي فيلم، متناسب می باشد. در قدرتهای میدان بالا مشخصه هدایت فیلم و یا دانسیته جریان فیلم با قدرت میدان رابطه نمایی دارد.

i=A/۲ exp(B. v/6)

(3)

بر طبق رابطه ،فوق دانسیته جریان با قدرت میدان و حاصلضرب AB هدايت الكتريكي فيلم، متناسب می باشد. در قدرتهای میدان بالا مشخصه هدایت فیلم و یا دانسیته جریان فیلم با قدرت میدان رابطه نمایی دارد.

i=A/۲ exp(B. v/6)

(4)

در قدرتهای میدان متوسط دادههای مربوط به هدایت فیلم با شكل تابع سينوس هیپریولیک رابطه (۲) تطابق بیشتری دارد. مطابق با روابط فوق ۱ تا ۴ در ابتدای پوشش دهی بعلت ضخامت بسیار ناچیز، فیلم 6 کوچک و بالا بودن دانسیته جریان پوشش فیلم، سرعت تشکیل پوشش فیلم بالا می باشد. اما با گذشت زمان پوشش دهی و افزایش ضخامت پوشش عایق فیلم دانسیته جریان و بدنبال آن سرعت تشکیل پوشش فیلم کاهش می یابد البته روند تغییرات سرعت تشکیل پوشش فیلم به نوع تابعیت i بستگی دارد. در شکل (۳-۱۲) رابطه بین ضخامت کاهش یافته پوشش فیلم ŋو زمان کاهش یافته ϴ نشان داده شده است همان طوریکه از شکل مشخص است سرعت تشکیل فیلم شیب منحنی با گذشت زمان پوشش دهی کاهش می یابد.[۴]

7. نفوذ و تحرک یونی

در هنگام فرآیند پوشش دهی الکتریکی همان طوريكه قبلاً اشاره شد یونهای هیدروکسیل در کاتد و یونهای هیدروژن در آند تولید شده و به میدان الکتریکی اطراف الکترود (جسم  پایه) نفوذ و مهاجرت می نمایند و در آنجا با ذرات کلوئیدی بطریق شیمیایی واکنش می نمایند. بطور همزمان ذرات کلوئیدی و رنگدانه حمام بطرف جسم پايه (الكترود مهاجرت و نفوذ کرده و با یونهای H+ (روش آندی یا OH_( روش کاتدی )واکنش نموده و بدنبال آن برای تشکیل پوششی بر روی جسم پـایـه رسـوب مینمایند در ارتباط با ذرات کلوئیدی و رنگدانه، شار نفوذ به مراتب از شار مهاجرت ذرات مذکور کوچکتر می باشد.

بنابراین عواملی که باعث کند شدن و یا متوقف شدن نفوذ و مهاجرت یونها و ذرات کلوئیدی می باشد میتوانند مانع از تشكیل پوشش فیلم شوند بعنوان مثال برای رسوب نمودن ذرات کلوئیدی میبایست غلظت_ OH در میدان الكتريكي اطراف الكترود (كاتد )به یک مقدار بحرانی برسد و به همین منظور باید یون های OH_ تولید شده در کاتد بتوانند به طرف میدان الکتریکی اطراف الكترود نفوذ نمایند همچنین نفوذ و مهاجرت ذرات کلوئیدی در حمام نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و در صورتی که برخی از عوامل مانند ويسكوزيته بالای حمام و دمای پایین حمام باعث کاهش تحرک ذرات کلوئیدی شوند، مهاجرت و نفوذ ذرات کلوئیدی و رنگدانه به طرز چشمگیری کاهش می یابد و می تواند حتی مانع از تشکیل پوشش فیلم گردد. [۴ و ۳]

8. همزدن

يكنواختى غلظت و دما در حمام تاثیر مهمی در راندمان پوشش دهی دارد بکارگیری پمپ های سیرکولاسیون از جمله وسایل و تجهیزات مهم برای یکنواختی غلظت و دما در حمام پوشش دهی الکتریکی محسوب میگردند. همچنین حضور سيركولاسيون و اختلاط دائم در حمام مانع از رسوب نمودن ذرات جامد میشود برای انجام تبادل حرارتی و یکنواختی دمای حمام عملکرد پمپ های سیرکولاسیون و سایر تجهیزات اختلاط کننده باید به نحوی باشد که جریان مواد برای تبادل حرارتی مناسب از اطراف هیترهای الکتریکی عبور نماید. [۸ و ۷ و ۶]

بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک

ب )فرآیند پوشش دهی الکتریکی پیوسته

در سیستم پیوسته با پیشروی یكنواخت زنجير انتقال دهنده توزیع یکسانی از مساحت سطح جسم پایه در واحد زمان در هر بخشی از سیستم پوشش دهی الکتریکی، مورد عمل قرار داده می شود. از آنجائیکه پیوسته نوسان های جسم پایه به کمترین مقدار می رسد و منحنی های جریان زمان منحصر به فرد اجسام پایه با هم جمع می شوند، هیچ گونه پیک بزرگی از جریان در حین پوشش دهی مداوم ایجاد نمی شود. شکل (۳-۷)

اندازه و طول تانک غوطه وری (حمام) به سرعت زنجیر حمل کننده قدرت فرورفتگی و پریود غوطه وری به ازای هر قطعه بستگی دارد فضای تانک ها برای تأسیسات پیوسته نسبت به تأسیسات تناوبی (دوره ای) بزرگتر است. جدای از ولتاژ و هدایت الکتریکی ویژه حمام سرعت فرورفتن و زمان کل غوطه وری در حمام از اهمیت مهمی برخوردار است. دانسیته جریان با سرعت فرو رفتن، در صورتی که به صورت يكنواخت انجام بپذ یرد، متناسب .است به عنوان مثال رابطه بین دانسیته جريان برحسب سرعت حمل کننده در فرآیند پیوسته در شکل(۳-۸) نشان داده شده است.

ارتباط منبع جریان در طی عملیات پوشش دهی الکتریکی پیوسته هرگز قطع نمیگردد و تناوب افزایش و کاهش جریان در هر زمانی که جسم پایه جدیدی در حمام رنگ غوطه ور میشود تکرار می.گردد شکل (۳-۸) بجای منحنی های پیوسته جریان / زمان ، همان طوری که در شکل (3-8) نشان داده شده است منحنی خط شکسته ای از جمع منحنی های تک تک اجسام پایه بدست می آید که نسبت بین جریان ماکزیمم و متوسط آن نسبت به روش تناوبی کمتر می باشد .

ولتاژ کاربردی

ولتاژ مورد نیاز برای فرآیند پوشش دهى الكتريكي به مقدار زیادی به طبیعت رزین پراکنده شده وابسته می باشد در برخی از سیستم ها برای پوشش اجسام بزرگ و پیچیده ولتاژهای بکار رفته در حد ۲۰۰ تا ۴۰۰ ولت می باشد، در صنایع لوازم خانگی و تزئینی ولتاژهای پائینی در حدود ۲۵ تا ۵۰ ولت نیز گزارش شده است برای مثال الکترولاکهای کاتدی در ولتاژهای نسبتاً پائینی برای پوشش دهی الکتریکی سطوح هادی مانند فلزات روی برنج و نقره بعد از عملیات سطحی اولیه مناسب بکار میروند و ماكزيمم ولتاژ بكار رفته، آنها به ۴۰ ولت می رسد. ظرفيت جريان حداقل1A/ft2 و يا  10A/m2  می باشد همچنین حداکثر ولتاژ بکار رفته برای سطوح آبکاری شده با نيكل ۲۵ ولت برای فولاد ضد زنگ ۳۵ ولت و برای اجسام پایه آلومینیم در حد ۵۰ ولت گزارش شده است در ابتدا فرآیند پوشش دهی مذکور، دانسیته جریان3A/ft2  می باشد که به سرعت با ایجاد پوشش فیلم کاهش می یابد. بعنوان مثال برای زمان غوطه وری 1/5 دقیقه پوشش هایی با ضخامت ۵um بدست می اید .

- دانسیته جریان

در مباحث قبل به این مطلب اشاره شد که در فرآیند پوشش دهی الکتریکی بعلت تغييرات pH و لخته شدن ذرات کلوئیدی در اطراف الكترود (جسم پایه )یک فیلم رنگی تشکیل می گردد. در روش آندی در اطراف لایه مرزی آند

pH کاهش یافته اما در روش کاتدی در لایه مرزی کاتد pH افزایش می یابد. بطور کلی، یونهای هیدروژن تولید شده در اطراف آند و یونهای هیدروكسيل توليد شده در اطراف کاتد براساس معادله ذیل به دانسیته ،جریان ، وابسته می باشند

درآند :mol i( Rit  H +=

( mol ) F cm2s

mol)

در

كاتد :

R

i mol

( (

OH F cm's

در روابط فوق F  ثابت فاراده (واحد مقدار الكتریسیته، معادل ۹۶۴۹۰ کولن به ازای یک مول الکترون می باشد +RoH- RH به ترتیب سرعت تولید یونهای H OH است.

 بعنوان مثال در روش آندی هنگامی که دانسیته جریان به مقدار قابل توجهی بالا باشد یونهای هیدروژن بیشتری به غیر از یون های هیدروژن مورد نیاز برای خنثی سازی و لخته شدن ذرات پلیمری نفوذ کننده و مهاجر در اطراف آند تولید می گردد وجود پروتون های اضافی سبب پیشروی ناحیه واکنش در لایه نفوذ می گردد و در نتیجه آن در فاصله ای از سطح آند لختگی اتفاق افتد و باعث چسبندگی نامطلوب رنگ و ایجاد پوشش فیلم متخلخل می گردد.

دانسیته ،جریان مقادیر در محدوده ۵۰ تا   100A/m2به سرعت اختلاط حمام و سیستم خاص رنگ وابسته است. از آنجائیکه جریان با بالا رفتن ولتاژ افزایش می یابد بنابراین برای هر سیستم پوشش رنگ یک ولتاژ حداكثر مجاز و یک ولتاژ از کارافتادگی وجود دارد. در شروع پوشش دهی الکتریکی به علت آنیونهای پلیمری اضافی در سطح جسم پایه ،(اند) پروتون های اضافی تنها بعد از اندک زمانی ظاهر میشوند به این فاصله زمانی تا ظاهر شدن پروتونهای اضافی ثابت زمان گفته می شود. به طور معمول ثابت زمان برای مقادیر لایه نفوذ در حدود ۱۰ ثانیه میباشد و در این فاصله زمانی در صورتی که حداکثر دانسیته جریان در هنگام اتصال از مقدار مجاز هم عبور نماید به پوشش فیلم آسیبی نمی رسد. با ایجاد پوشش فیلم عايق دانسیته جريان بسرعت به زیر دانسیته جریان مجاز imax، کاهش می یابد و امکان انجام عملیات بعدی را در ولتاژ ثابت عملی می سازد.

تنها در صورتی که لایه عایق با سرعت کافی تشکیل شود و باعث کاهش دانسیته جریان به زیر مقدار imax گردد، در محدوده پریود ثابت ،زمان از آسیب دیدن پوشش فیلم جلوگیری میشود. در شکل (۳-۹) نمودار دانسیته جریان برای ۳ نوع مواد رنگ متفاوت ،c b a مشاهده شده است مطابق با شکل ،ذیل برای رنگهای ba    و  C بعد از زمان ثابت و دانسیته جریان به زیر مقدار دانسیته جریان مجاز کاهش یافته و مانع از صدمه خوردن به پوشش فیلم می گردد. اما برای رنگ b حتی بعد از گذشت زمان ثابت نیز دانسیته جریان از مقدار مجاز بالاتر بوده و باعث صدمه زدن به پوشش فیلم میگردد. بطور کلی در شروع فرایند پوشش دهي الكتريكي پوشش فیلم در نواحی با دانسيته بالا شكل می گیرد . وهنگامی که ضخامت پوشش افزایش می یابد هدایت نیز کاهش مییابد شروع پوشش دهی در نواحی با دانسیته جریان پایین تر بعد از نواحی با دانسیته جریان بالا انجام می  پذیرد . بعنوان مثال در صورتی که دانسیته جریان اولیه در حدود 0/5 A/dm2 باشد بعد از گذشت مثلا 30ثانیه مقدار آن به 0/05A/dm2 کاهش می یابد .

۴- تاثیر دمای حمام

علاوه بر ولتاژ کاربردی دمای حمام نیز تاثیر  بحرانی بر ضخامت پوشش فیلم بدست آمده دارد دما  باعث کاهش ويسكوزيته حمام می گردد. رشد  پوشش فیلم بر اثر افزایش دما  تاثیر آن بر مهاجرت و مكانیسم تجزیه يونها، مولكول ها و ذرات دیگر تقویت می گردد .

در شکل( 3 -10) رشد پوشش فیلم با گذشت زمان و افزایش دما مشاهده شده است . حداکثر پوشش فیلم برای رنگ های دیگر در دماهای بالاتری مثلا  ۴۵  درجه درجه سانتیگراد نیز مشاهده شده است. بالاتر از این دما ضخامت پوش کاهش می یابد. در دماهای پایین تری از حمام مثلا زیر 15 سانتیگراد، سرعت پوشش دهی جسم پایه به علت علت کاهش تحرک ذرات کلوئیدی رنگ بطور جدی کاهش می یابد . بهترین محدوده دمائی برای پوشش دهی بین ۲۰ تا ۳۵ درجه سانتیگراد می باشد.

در دماهای بالاتر از ۳۵ درجه سانتیگراد در بعضی از موارد منجر به تشکیل دانههای زبر بر روی سطح پوشش فیلم بعد از مرحله پخت در کوره میشود. همچنین در دماهای بالاتر ممکن است برخی از عوامل خنثی کننده تبخیر شده و باعث بهم خوردن میزان تعادلی آنها در حمام گردد یکی دیگر از اثرات افزایش دما کاهش و خراب شدن قدرت ترابری ترکیب حمام می باشد .

همچنین دماهای بالاتر از ۳۵ درجه سانتیگراد برای پریودهای زمانی طولانی می تواند با ژل نمودن رزین به آن صدمه وارد نماید . دمای تانک غوطه وری در عمل در محدوده 0/5 + درجه سانتیگراد کنترل می گردد عمل کنترل دما به کمک مبدل های حرارتی مجهز به ترموستاتهای کنترل کننده انجام می پذیرد. در حین عمل پوشش دهی و رسوب نمودن ذرات کلوئیدی آزاد میگردد و می بایست دما را به کمک های حرارتی کاهش داد.

بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک اکتروفورتیک

بررسی متغیرهای اجزای متشکله فرآیند

1.PH تركيب حمام

در طراحی و توسعه سیستم پوشش دهی الکتریکی حق تقدم با رنگهایی است که در محدوده خنثی 7= PH قابل استفاده باشند. بعبارت دیگر در هنگام بکارگیری رنگ های مذکور هیچگونه اصلاحات و تغییراتی برای خطوط لوله تاسيسات و تجهیزات مورد نیاز نمی باشد و باعث کاهش هزینه مربوط به کنترل و حفاظت سیستم پوشش دهی الکتریکی می گردد بنابراین کمیت و کنترل پارامتر PH از اهمیت بسزایی برخوردار میباشد

PH محلول الکترولیت حمام در فرآیندهای پوشش دهی الکتریکی کاتدی در محدوده 2/5 تا ۶ باشد. در طی فرآیند الکترولیز عوامل انحلال ساز در اطراف آند تجمع یافته و در صورتی که عوامل انحلال ساز اضافی در حمام تجمع يابد، باعث کاهش PH حمام میگردد و در نتیجه اثر منفی بر روی عملکرد سیستم پوشش دهی الکتریکی خواهد داشت. عمل کنترل و تثبیت PH ترجیحاً در سیستمهای پوشش دهی الكتريكي بوسيله الكتروديالیز انجام می پذیرد. به عبارت دیگر وجود محافظهای اطراف آند (در سیستم های کاتدی مکانی برای تجمع عوامل انحلال ساز اضافی محسوب می گردد. این عوامل بوسیله غشاء با عبور دهی انتخابی ،یون از ترکیب حمام جدا می گردند.

غشاء بكار رفته در سیستمهای کاتدی برای آنیونها (عوامل انحلال ساز یونی )قابل عبور اما براى كاتيونها ذرات كلوئيدى پوشش رنگ غیر قابل عبور می باشد. از این رو غلظت عوامل بطور پیوسته از محفظه آند با زمان بطور یکنواخت افزایش می یابد محلول آنولیت بوسیله جریانی از آب بدون املاح و یون بطور پیوسته از محفظه آند خارج می گردد و در نتیجه هدایت الکتریکی حمام در محدوده ۷۵۰ تا u.s.۲۰۰۰ (ميكروزيمنس) ثابت باقی می ماند. این روش نگهداری مقدار ثابت PH حمام را برای جبران شدن با خوراک ورودی مشابه مناسب می سازد. در صورتیکه الكتروليت (حمام) بطور ناگهانی کاهش یابد، افزایش بالقوه PH در هنگام رسوب نمودن رزین غیر ممکن است.  در چنین مواقعی لازم است تا اندازهای مخزن را با ترکیب پوشش الکتروفورتيک تازه مجددا پر نمائیم.

در مقادیر PH پایین راندمان کاتدی فرآیند کاهش می یابد و باعث حفره دار شدن پوشش فیلم می گردد. در صورتیکه PH محلول افزایش یابد، محلول چسبان مواد قلیایی یا مواد فلزی حل شده، در کف حمام رسوب می نمایند. مقادیر PH بالاتر سرعت ته نشینی ذرات کلوئیدی را افزایش می دهد و در صورت عدم کنترل و ممانعت از افزایش PH، ذرات کلوئیدی ترکیب پوشش الکتروفورتيک در حمام رسوب می نماید. ترکیب پوشش الکتریکی آندی در PHهای خنثی و یا کمی قلیایی به وسیله قلیاها (عوامل خنثی کننده )به صورت قابل انحلال در آب در می آیند. مقادیر PH که برای سیستمهای آندی به آنها اشاره شده است در محدوده 1/7 تا 5/8 می باشد حتی سیستم هایی با PH 5/9 هم در عمل گزارش شده.اند. PH حمام سیستم آندی با رقیق سازی افزایش می یابد اما با افزایش غلظت رزین مجدداً کاهش می یابد. بطور کلی با شروع پوشش دهی و رسوب نمودن ذرات کلوئیدی و تجمع عوامل انحلال ساز قلیایی در کاتد، PH حمام افزایش می یابد. البته به علت يکنواختی در اثر عمل همزنها حتى PH در اطراف آند هم افزایش می یابد . افزایش PH  در حمام باعث کاهش کیفیت و ضخامت پوشش فیلم و کاهش در قدرت ترابری ترکیب پوشش می گردد

 افزایش قلیا در حمام و بالا رفتن قدرت انحلال مجدد پوشش فیلم دلیل کاهش ضخامت پوشش فیلم در مقادیر PH بالا می باشد. شکل ۳-۱ در برخی از سیستمهای آندی زمانی که PH به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد حمام ناپایدار میگردد.کاهش PH تواند باعث انحلال پوشش فسفات روی  جسم پایه در خلال فرآیند پوشش دهی الکتریکی گردد. هرچه میزان PH حمام بالاتر باشد مقدار افت پوشش فسفاته کاهش می یابد . یکی دیگر از اثرات کاهش PH حمام در سیستم های آندی افزایش پیک جریان می باشد افزایش پیک جریان در حین پوشش دهی مداوم عامل خطرناکی براى منبع جريان الكتریکی بشمار می رود.

بنابراین دست یابی به مقدار PH بهینه و کنترل آن در حمام از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بطور کلی برای جلوگیری از افزایش PH و خنثی کردن اثرات نامطلوب آن در سیستمهای آندی میتوان از روش های ذیل استفاده نمود

1.  کاهش مواد قلیایی( عوامل خنثی کننده )از طریق تبخیر آنها .

2. استفاده از مواد جبرانی با میزان کمتری از عوامل خنثی کننده

3.استفاده از محفظه های کاتدی به نحوی که عوامل انحلال ساز قلیایی در محفظه تجمع یافته و بوسیله جریان سریعی از آب بدون املاح و یون از محفظه کاتد خارج گردند  

۲ - ولتاژ و جريان

شکل منحنیهای ولتاژ - زمان بينش مفیدی به عملکرد پوشش دهی الکتریکی رنگها بوجود می آورد. پوشش دهی الکتریکی عموماً در عمل به دو روش انجام می شود.

الف) روش تناوبی (ناپیوسته)

ب ) روش پیوسته

اجسام پایه ای که بوسیله روش تناوبی پوشش می یابند بعد از مورد عمل قرار گرفتن در حمام رنگ ، برای زمان یکسانی با روش پاششی شستشو می شوند. پوشش دهی بصورت تناوبی با توجه به وقفه های موجود در مجموعه انجام می پذیرد در روش پیوسته اجسام پایه آویخته شده از زنجیر سیستم حمل کننده بدون هیچ وقفه ای از میان واحدهای اصلاح سطح پوشش دهی و شستشوی پاششی عبور می.نمایند.

بسته به شکل و اندازه جسم ،پایه توان عملیاتی (تولید) مناسب و فضای قابل دسترس بخشهای مختلف روش تناوبی یا پیوسته انتخاب می گردد. از آنجائیکه مشخصه های مطلوب پوشش فیلم مانند سایه رنگ (تیرگی) جلا سختی و غیره و همچنین قدرت ترابری ضرورتاً به شرایط پوشش دهی بستگی دارد، بنابراین تعیین بهینه برنامه جريان / ولتاژ برای پوشش دهى الكتريكي بسیار مهم میباشد

جریان یا به طور دقیق تر دانسیته جریان بوسیله ولتاژ کاربردی هدایت الکتریکی رنگ، ارتباط هندسی كاتد ومقاومت سطح جسم پایه تعیین می گردد. ایجاد پوشش رنگ اثر مهمی بر جریان دارد چرا که پوشش فیلم تشکیل شده بر جسم پایه بصورت یک عایق الکتریکی عمل می نماید. بعد از ۶۰ ثانیه از فرآیند دانسیته جریان به ۱۰ تا ۲۰ درصد مقدار اولیه کاهش مییابد ولتاژ مورد نیاز برای دست یابی به ضخامت مطلوب فیلم و مواد پوشش دهنده، شکل جسم پایه و زمان در دسترس بستگی دارد. اشیاء با سطوح پیچیده نظیر یخچال ها یا بدنه خودروها نیاز به ولتاژهای بالاتری نسبت به اجسام پایه با شکل ساده دارند. بطور کلی قدرت ترابری مناسب بوسیله رنگ های الکتروفورتیک با بکارگیری ولتاژهای بالاتری بدست می آید. البته در حال حاضر سیستمهای با ولتاژ پایین همانند سیستم های با ولتاژ بالا نیز بکار میروند. در کل استفاده از ولتاژ بالاتر علاوه بر بالا بردن قدرت ترابری زمان پوشش دهی را نیز کاهش میدهد در ذیل به نوع ولتاژها و یا جریانهای اعمالی در فرآیندهای پوشش دهی الکتریکی تناوبی و پیوسته اشاره شده است.

(الف) فرآینده پوشش دهی الکتریکی تناوبی

هنگامی که پوشش دهی الکتریکی بوسیله فرآیندتناوبی انجام میپذیرد امکانات گوناگونی برای کنترل کردن جریان و ولتاژ وجود دارد.

پوشش دهی در جریان ثابت

در این روش جریان مناسب در طول فرآیند دهی ثابت نگه داشته می شود و زمانی که از این روش استفاده می شود ولتاژ بطور ثابت افزایش می یابد شكل (۳-۳)

جريان بکار رفته به جسم پایه و به هدایت الکتریکی حمام رنگ بستگی دارد.  دانسيته جريان نوعاً بين ۱ تا m A/cm 6می باشد و رنگهای بکار رفته در فرآیند پوشش دهی الکتریکی دارای هدایت الکتریکی بین ۱۵۰۰ تا 7000uscm می باشند. ضخامت پوشش رنگ بدست آمده را میتوان به روش جریان کنترل شده محاسبه نمود چرا که مقدار رنگ پوشش شده به مقدار الكتريسته عبور كرده از جسم پایه بستگی دارد بسیاری از سازندگان حتی مواد پوشش رنگ را بوسيله عدد كولمب ( كولمب  يا كولن واحد مقدار الکتریسیته معادل یک آمپرثانیه) مورد نیاز برای رسیدن به ضخامت um ۲۵ تعیین و مشخص می نمایند.

پوشش دهی در ولتاژ ثابت

بعلت سادگی تجهیزات الکتریکی مورد نیاز برای کارکردن در ولتاژ ثابت این تکنیک هنوز هم بطور گسترده ای مورد استفاده قرار میگیرد در هنگام پوشش دهی در ابتدا جریان با سرعت زیادی افزایش می یابد و بسرعت بعد از رسیدن به حداکثر خود کاهش می یابد و سپس بصورت مماس در بی نهایت به مقدار صفر نزدیک می گردد.  (شكل ۳-۴) بطور کلی رابطه بین ولتاژ و جریان عبور کننده از جسم پایه در حین پوشش دهی از قانون اهم تبعیت می نمایند .

(1) U=(Rbatch+Rfilm).I

در رابطه فوق U  ولتاژ ثابت اعمال شده Rbatch مقاومت الكتريكي حمام و Rfilm مقاومت الکتریکی پوشش فیلم در هر زمان از فرآیند می باشند. در شروع فرآیند لحظه(0=t   ) بعلت عدم وجود پوشش فیلم Ralm صفرمی باشد و در نتیجه جریان بسرعت افزایش می یابد. اما بعد از مدت کوتاهی بدنبال تشكيل لایه نازکی از پوشش عایق بر روی جسم ،پایه مقاومت فیلم افزایش یافته و در نتیجه باعث کاهش جریان میگردد و این عمل با افزایش ضخامت پوشش فیلم ادامه می یابد. شکل (۳-۴) این روش از لحاظ اقتصادی به صرفه نمیباشد بعلت اینکه تمام تجهیزات الکتریکی مجبورند پیک های جریان بالایی را تحمل نمایند و قیمت تجهيزات بطور قابل مقایسه ای بالا خواهد بود. همانطوری که اشاره شد پیک بلندی از جریان بطور ناگهانی به فاصله زمانی بسیار کوتاهی بعد از اتصالات منبع جریان بوجود می آید و بعد از آن جریان بسرعت کاهش می یابد. این فرآیند در خلال روش تناوبی دوره ای گردد. هنگامیکه جسم پایه دیگری در حمام غوطه ور  می شود، ممکن است خطرات جدی را برای منبع تغذیه بوجود آورد. بنابراین منابع جریان به نحوی طراحی مــی شوند که بتوانند حداكثر جريان محدود شده ای را در سیستم اعمال نمایند در شکل (۳-۵) تفاوت بین روش با کارگیری و بدون استفاده از محدود کننده جریان نشان اده شده است مطابق با شكل حداكثر جريان بطور قابل جهی با بکارگیری منبع جریان محدود کننده، کاهش یافته است. هزینه های منبع جریان هنگامیکه از محدود کننده ریان استفاده می شود کاهش می یابد.

پوشش دهی در یک برنامه کنترل شده ولتاژ

در این روش جسم پایه بدون جریان در ابتدا در حمام قرار داده میشود و فرآیند پوشش دهی در ولتاژ پایین آغاز می گردد بطوری که پیکهای جریان در این مرحله کوچکتر از پیکهای بدست آمده از ولتاژ نهایی می باشد. طبق شکل ۳-۶- بعد از مدتی ولتاژ بالاترى بكار مي رود و سیستم به ولتاژ بالاتر ارتباط می یابد پیک جریان در ولتاژ پایین تر کاهش می یابد و درصورتی که بعد از زمان کوتاهی از شروع پوشش دهی ولتاژ افزایش یابد، مقدار بیشتری از رنگ نسبت به حالتی که از همان ابتدا ولتاژ بالاتری بکار میرود برسطح جسم پایه می نشیند.

بعلت اینکه برای توان تولید معینی ضخامت فیلم به ولتاژ کاربردی بستگی دارد کنترل ولتاژ از اهمیت بالایی برخوردار است. قدرت ترابری با ولتاژ تغییر می یابد و این موضوع میتواند ضخامت فیلم را تحت تاثیر قرار دهد. تکنیک پوشش دهی بوسیله ولتاژ دقیقاً کنترل شده بعد از غوطه وری کامل جسم پایه در حمام، روش بسیار مناسبی میباشد اما کاربرد آن مستلزم صرف هزینه های بسیار بالایی بعلت بکارگیری تجهیزات کنترل ولتاژ قابل برنامه ریزی می باشد.

پوشش ها ی الکتروفورتیک   

پوششهای الکتروفورتیک یک تکنولوژی پوشش متداول می باشد که بیش از ۳۰ سال است سطح بالایی از کیفیت را بر روی دنیای قطعات فلزی صنعتی به وجود آورده است.الکتروکوتها از دهه ۱۹۶۰ زمانی که وجود یک پوشش اقتصادی جهت آستری بدنه اتومبیل ضروریت یافت کم کم جای خود را باز کرد و پس از آن سالیانه کاربردهای جدیدی چون قطعات اتومبيل، يراق آلات مبدلها قطعات تزئینی و قطعات حساس به حرارت برای الکتروکوتها پیدا شد. سیستمهای تجاری فعلی با استفاده فرآیندها و موادی که هم اقتصادی و هم سازگار با محیط زیست می باشند، کیفیت برتری را ارائه میکند مزایای اصلی فرآیند الکتروکوت شامل پوشش کامل قطعات پیچیده همراه با ایجاد فیلم یکنواخت بازدهی ۹۵.۹۹% قابلیت کاربرد عالی در سیستمهای اتوماتیک مدار بسته با هزینه های عملیاتی پایین و سرعت بالا می باشد. ضمناً در کاربری پوششهای الکتروفورتیک تعداد قطعات آویزان شده جهت پوشش دهی در هر بار بالا است که این به نوبه خود در زمان و استهلاک دستگاهها صرفه جویی می کند. قابلیت انتشار کم آن در هوا و پساب که سازگاری محیط زیستی این ماده را به همراه دارد و امکان ایجاد سیستم کناری که امکان ایجاد رنگهای براق و بی خطری را روی قطعه فراهم می کند .

فرایند پوششکاری الکتروفورتیک

فرآیند الکتروکوت شامل چهار مرحله اساسی می باشد:

1.مرحله تمیزکاری و آماده سازی

تمیزکاری و آماده سازی فلز قبل از مرحله الکتروکوت یک مرحله تعیین کننده و حساس برای ایجاد یک پوشش با کیفیت عالی می باشد. جهت تمیز کاری قطعات فلزی صنعتی از چربی و کثافاتی که از زمان ،تولید رویشان باقی مانده همان چربی گیری های قلیایی که برای آماده سازی قبل از آبکاری به کار می روند مناسب خواهد بود. اما جهت قطعات آلومینیمی ابتدا یک پوشش تبدیلی جهت آماده سازی قبل از فرایند الكتروكوت لازم است و پس از آن قطعات میتوانند همراه با قطعات آهنی الکتروکوت شوند. فسفاته کاری فلزات پایه از جنس آهن و روی می تواند چسبندگی پوشش الکتروفورتیک به فلز پایه را افزایش و از این طریق محافظت خوردگی را بالا ببرد.قبل از مرحله ورود به وان الکتروفورتیک لازم است قطعات با آب مقطر شستشو شوند ولی نیازی به خشک کردن آنها نمی باشد.

پوشش کاری الکتروفورتیک

 وان الکتروکوت شامل ۸۰.۹۰٪ آب مقطر به عنوان حامل و ۱۰.۲۰ رنگ جامد شامل رزین رنگدانه و مقدارکمی حلال است. رزین، قسمت اصلی فیلم رنگ نهایی است که خواصی مثل محافظت خوردگی و پایداری در مقابل اشعه ماوراء بنفش را سبب می شود.

رنگدانه ها وظیفه ایجاد رنگ براقی و همچنین مقاومت خوردگی را دارا می باشند. حلال سبب می شود فیلم پوشش به نرمی روی سطح پوشانده شود. در طی فرآیند الکتروكوت نقطه ضخامت ایجاد شده در هر نقطه براساس مقدار ولتاژ تنظیم می شود فرآیند پوشش دهی الکتروفورتیک خود به خود محدود شونده است و در حینی که قطعه به مرور با پوشش گرفتن عایق می گردد، فرآیند به آرامی افت می کند. پوشش الکتروفورتیک ابتدا روی نزدیکترین مکانها به جریان نشست می کند سپس  با عایق شدن این نقاط جامدات مجبور به نشست روی مکانهای پشتی و خالی فلز می شوند تا یک پوشش کامل ایجاد شود. پوشش الکتروفورتیک از طریق سیستم شکل (۱) که شامل اجزاء زیر است روی قطعه ایجاد میشود

(۱) رکتیفایر که تغذیه الکتریکی وان را به عهده دارد

(۲ پمپهای سیرکولاسیون برای حفظ یکنواختی پوشش

(۳) یک مبدل حرارتی و یک خنک کن برای کنترل دمای وان

(۴ فیلترهایی که ذرات زائد ورودی سیستم را حذف میکنند به

(۵) اولترا فیلترهایی که پرمیت را برای شستشو تهیه میکنند و اجازه میدهند که رزین بازیافت شود.

*شستشوی نهایی

زمانی که قطعه از وان خارج می،شود مقداری رزین اضافی به به قطعه صورت غیر الکتریکی می چسبد که می بایست برای حفظ بازدهی فرآیند و حصول حداکثر زیبایی کاملا شسته شود. قطعات باید از موادی که از اولترا فیلترها به دست آمده و به اصطلاح پرمیت نامیده می شوند نیز پاک شوند. در نهایت رزین اضافی و پرمیت با یک جریان برگشتی به وان بازگشت داده می شوند، که به میزان فوق العاده ای بازدهی وان به وان را بالا می برد.

*مرحله پخت

پس از شستشوی نهایی جهت پلیمریزاسیون پوشش الکتروفورتیک، قطعات باید درکوره،  پخت شوند. دمای پخت  می تواند اند از ۱۸۰ تا ۳۷۵ درجه می فارنهایت بسته به نوع پوشش الکتروفور تیک متغییر باشد.

* انواع محصولات الکتروفورتیک

محصولات الکتروفورتیک آندی یا کاتدی هستند که نشانگر محلی است که پوشش روی قطعه می نشیند شکل) (۲) اولین الکتروکوتها که در اواخر دهه ۵۰ و اوایل ۶۰ توسعه پیدا کردند آندی بودند. سیستمهای کاتدی در اواخر دهه ۶۰ و اوایل ۷۰ برای نخستین بار وارد صنعت شدند.

* الکتروکوت های آندی

پوششهای الکتروفورتیک آندی عبارت است از ذرات رزین شارژ شده منفی که روی فلز پایه با شارژ مثبت می نشیند. رزین الکتروفورتيک آندی پلیمرهایی با عامل اسیدی و قابل حل در آمین می باشند. الکتروکوتهای آندی پوشش های اقتصادی با رنگ عالی و قابلیت کنترل براقی می باشند. اما متاسفانه فرآیند روکش دهی آندی بعضاً منجر به جدا شدن یونهای غیر قابل حل فلزی از فلز پایه میشود که در داخل فیلم پوشش قرار گرفته و در نتیجه اثر رطوبت روی پوشش را افزایش داده و عملکرد محافظت خوردگی فیلم را کاهش می دهد. این به نوبه خود سبب زنگ زدن و تغییر رنگپوشش به دلیل حضور آهن در فیلم آندی می باشد.

*الكتروکوت های کاتدی

پوششهای الکتروفورتيک کاتدی عبارت است از ذرات رزین شارژ شده مثبت که جذب فلز پایه با شارژ منفی می شود این نوع پوشش با آلودگی آهن کمتری روبروست و در نتیجه محافظت خوردگی بیشتری را ایجاد می کند رزین الکتروفورتيک کاتدی پلیمرهایی با عامل آمینی و قابل حل در اسید می باشند. ماهیت قلیایی پلیمر در فرآیند کاتدی مقاومت خوردگی بالاتری از پلیمرهای با عامل اسیدی در فرآیند آندی ایجاد می کنند. هرگاه عملکرد بالای پوشش مورد نظر باشد. سیستمهای الکتروکوت کاتدی مناسب است . نفوذ این نوع پوشش در بازار صنایع عمومی و اتومبیل برای بیش از بیست سال خود گواه جذابیت آن است.

کاربردهای پوشش الكتروفورتیک براساس نوع آن

الکتروکوتها به انواع آندی یا کاتدی و اپوکسی یا اکریلیک تقسیم بندی می شوند. نمونه کاربردهای هر یک از این انواع درجدول ۱ نشان داده شده است.

قابلیت های تکنولوژی کنونی پوششهای الکتروفورتیک

بازدهی تقریباً ۱۰۰٪ مواد و وجود پساب کم و نزدیک به صفر به دلیل سیستم مدار بسته ،عاری بودن محصولات آندی و کاتدی از مواد خطرزا و آلوده کننده هوا عاری بودن قطعات پوشش داده شده از سرب در حالی که از نظر مقاومت خوردگی معادل با قطعات سرب اندود می باشند. الکتروکوتهای کاتدی آکریلیک به عنوان یک پوشش منفرد محافظت خوردگی و پایداری در برابر پرتوهای فرابنفش خوبی از خود نشان میدهند. الکتروکوتهای آندی قابلیت پخت زیر ۲۰۰ درجه فارنهایت قابلیت کاربرد در سیستمهای دو لایه به عنوان آستری نهایی و روکش پوشانندگی استثنایی لبه های فلزی تیز و همچنین قابلیت ایجاد پوشش بیرنگ صنعتی را دارد که می تواند سفید بی رنگ یا همانند انواع پوششهای آبکاری و متالیک براق شبیه سازی شده باشد.

محدودیتهای پوششها یا الکتروفورمینگ

پوششهای الکتروفورتیک هم مانند سایر پوششها در چسبندگی به فلز پایه دارای محدودیتهای ذاتی بوده و برای تمام کاربردها مناسب نمی باشند برای تولید محدود و در حجم کم رنگهای متنوع، روشهای دیگر پوشش بر الکتروفورتیک که برای هر رنگ یک تانک و سیستم شستشوی نهایی لازم دارد، برتری دارند. اما تولید در حجم بالا استفاده از چندین تانک پوشش الکتروفورتیک برای رنگهای مختلف را توجیه می کند زیرا درست است که هزینه اولیه برای سیستم الكتروكوت اغلب بیشتر از سایر انواع روشها مثل اسپری و غوطه وری باشد اما با پیشرفتهای اخیر نصب یک سیستم الکتروفورتيک و طراحیهای بهینه و سیستمهای مدار بسته آسانتر شده است . از آنجایی که الکتروکوت یک فرآیند پوششی کامل می باشد بنابراین پوشش دادن انتخابی ( قسمتهای خاصی از یک  قطعه) با مشکل همراه است زیرا پوشاندن موقتی نقاطی که می خواهیم با الکتروکوت پوشانده نشود، فرآیند زمان بر و هزینه ساز خواهد بود.

ترکیب پوشش الکتروفورتیک با خصوصیات مناسب بهبود قدرت ترابری ترکیب پوشش وخواص مکانیکی فیلم

خ - ترکیب پوشش الکتروفورتیک با کیفیت مناسب تثبیت رنگ با حفظ مقاومت در برابر قلیاها و شوینده ها

اجزای فرمولاسیون ترکیب پوشش الکتروفورتیک

الف) رنگپایه (رزین)

بنابراین در ترکیبات پوشش الكتريكي فرمولاسيون اخی،  آمیزه ای است از ترکیب رزین فنلیک آلکیله تتر امتیلول گوآنامینهای کاملاً اتری شده یا هگزا متیلول ملامينها غير قابل انحلال در آب و ماده پلیمری ژل نشده قابل انحلال در آب با بار یونی که براثر حرارت با ترکیبات ملامین یا گوانامین واکنش می نماید مقدار رزین های اصلاح شده ،فنلی تترامتیلول گوانامینهای اتری شده یا هگزا متیلول ملامینها در ترکیب فرمولاسیون در حدود ۵ تا ۴۰ درصد وزنی براساس كل وزن مواد فوق و ماده پلیمری قابل واکنش با مخلوط ترکیبات گوانامین می باشد. همچنین در ترکیب فرمولاسیون در حدود ۹۵ تا ۶۰۰ درصد وزنی مواد پلیمری ژل نشده و قابل انحلال در آب می باشد که در اثر حرارت با تترامتیلول گوانامین های اتری شده وملامين قابل واکنش میباشد

١ - عوامل شبکه ای کننده محصول رزینی )

اولين تركيب محصول رزینی در حدود ۱۰ تا ۷۰درصد از فنلهای آلکیله هیدروکسی خاص در حدود ۳۰ درصد وزنی پلی متیلول گوانامین و ملامینهای مناسب عبارتند از: دی (متوكسي متيل) دی اتوکسی متیل بنزوگوانامین ، تترا (متوكسى متيل) - متیل گوانامین، دی بوتوكسى متيل) تترا اتوکسی متیل ،ملامین هگزا بوتوكسى متيل ملامين و غيره

واکنش گر فنلیک آلکیله ممکن است با فرمول ذیل نشان داده شود.

R_O_CH2n (OCnH2n)m-OH

R6 رادیکال آریل m دارای مقدار .0 تا۳، n از ۲ تا ۴ می باشد نمونه هایی از فنل های الکیله مناسب عبارتند از :

فنوکسی اتانل ۲ –(-Oاتیل فنوکسی )-اتانل،

٢ -O)- نونيل فنوکسی )اتانل، ۲-( P-- نونیل فنوکسی) اتانل –( فنوکسی دی اتوکسی )،اتانل ٢ – (-Oاكتيل فنوكسی - ) اتانل- 3- ( -Pاكتيل فنوکسی )پروپانل

4(-N-O بوتیل فنوکسی)- 4-( -Oاکتیل فنوکسی )بوتانل و .... استفاده از مخلوطهایی از فنل های مذکور مناسب می

باشد.برای تهیه محصول رزينى واكنش فنل ها و ملامین یا گوانامین از کاتالیستهای اسیدی نظیر اسیدهای غیر آلی مانند اسیدسولفوریک یا اسید نیتریک، و یا اسیدهای آلی

مانند پارا تولوئن سولفونیک اسید یا اسید مالئیک در دمای حداقل ۱۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود .محصول رزینی بدست آمده دارای وزن ملکولی پائین ، معمولاً در محدوده ۵۰۰ تا ۵۰۰۰ و محدوده های بالاتر،حالت مایع ويسكوز تا جامد چسبناک ، می باشد.

(الف) فرمولاسیون عامل شبکه کننده پخت )

مانند پارا تولوئن سولفونیک اسید یا اسید مالئیک در دمای حداقل ۱۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود . محصول رزینی بدست آمده دارای وزن ملکولی پائین ، معمولاً در محدوده ۵۰۰ تا ۵۰۰۰ و محدوده های بالاتر، حالت مایع ويسكوز تا جامد چسبناک  می باشد.

۲ - مواد پلیمری

 دومین جزء در ترکیبات پوشش الکتروفورتیک فرمولاسیون حاضر، مواد پلیمری ژل نشده قابل انحلال در آب میباشند که دارای بار آنیونی و یا کاتیونی می باشند تنها کاتیونی یا آنیونی بودن مواد پلیمری شرط کافی برای استفاده در فرآیند الکتروفورتیک نمی باشد بلکه پلیمرهای مورد نظر باید دارای گروههای فعال واکنش کننده مانند گروههای کربوکسیلیک ، گروههای هیدروکسی الکل و گروههای آمیدو باشند تا بتوانند با مواد ملامین و یا گوانامین شبکه ای شوند.

در صورتیکه ماده پلیمری دارای گروههای کربوکسیلیک باشد ماده پلیمری از نوع آنیونی می باشد. اما با آمینه کردن ترکیب با مواد دارای گروههای آمینو نوع اول و سوم و استفاده از عوامل فعال کننده سطحی با مواد پلیمری آنیونی میتوان آنها را به نوع کاتیونی تبدیل نمود.  در صورتی که ماده پلیمری عاری از گروه کربوکسیلیک و دارای گروههای هيدروكسى الكلى و آمیـدو باشد، ماده پلیمری از نوع غیر یونی می باشد مواد پلیمری غیر یونی با کربوکسیله شدن و ترکیب با عوامل فعال کننده سطحی آنیونی ، به مواد پلیمری آنیونی تبدیل می.شود در صورتیکه مواد پلیمری غیر یونی آمینه شوند و با عوامل فعال کننده سطحي كاتيوني بكار روند مواد مذکور به نوع کاتیونی تبدیل میشوند.

ب افزودنی ها

در صورت نیاز میتوان از افزودنی های گوناگون نظیر عوامل خنثی کننده ، فعال کننده های سطحی (نوع آنیونی و کاتیونی) ، و رنگدانه ها، پرکننده ها کف زداها و حلال و...استفاده نمود. در این قسمت فرمولاسيون عامل شبکه ای کننده رزین اکریلیک و در نهایت ترکیب پوشش الکتروفورتیک آندی مورد توجه قرار داده می شود.

شرایط عملیاتی:

ولتاژ اعمال شده: ۳۰۰ - ۲۵۰ ولت

زمان پوشش دهی در حمام : ۱ دقیقه

دما و زمان پخت فیلم: ۲۰۴ درجه سانتیگراد به مدت ۲۰دقیقه

(ج) فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک آندی

ترکیب پوشش اکتروفورتیک با خصوصیات مناسب بهبود قدرت ترابری ترکیب پوشش خواص مکانیکی فیلم

ج -ترکیب پوشش الکتروفورتیک با خواص پخت و ظاهر مناسب فیلم

استفاده از محصول واکنش خنثی شده ۲،۱-پلی بوتادی آن با اسیدهای دو عاملی غیر اشباع از نوع a و B بعنوان رنگپایه برای ترکیب پوشش الکتروفورتيک شناخته شده است این ترکیب بصورت ،آستر پوشش فوقانی نرم و براق بوسیله فرآیند پوشش الکتروفورتیک قابل استفاده است. اما پوشش حاصل شده خصوصیات ضد خوردگی ضعیفی داشته و در عمل برای کاربرد کفایت نمی کند. برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی پوشش استفاده از رزین فنل در ترکیب با محصول خنثی شده ۲،۱- پلی بوتادی ان و اسید دو عاملی غیر اشباع از نوع a و B بعنوان رنگپایه مورد استفاده قرار گرفت. اما استفاده از فنل باعث ضعیف شدن پوشش فیلم شد و از این رو دست یافتن به پوشش فوقانی نرم و براق مناسب بوسیله فرآیند پوشش الکتروفورتیک مشکل خواهد بود.یکی از اهداف فرمولاسیون ارائه شده در این قسمت ، استفاده از ترکیب پوشش الکتروفورتيكي مي باشد که علاوه بر ایجاد پوشش فوقانی نرم و براق دارای خواص مقاومت در برابر خوردگی بالا می باشد. همچنین ترکیب پوشش مذکور دارای خواص پخت مناسب نیز باشد. به همین منظور از ترکیب اصلاح شده پلی بوتادی بعنوان رنگپایه استفاده شده .است این رنگپایه رزینی شامل ترکیب پلیمر بوتادی ان اصلاح شده و خنثی شده ای با یک باز و یک رزین فنل متیلوله شده قابل انحلال در آب می باشد. ترکیب پوشش الکتروفورتيک آندی بر پایه پلیمر بوتادی آن اصلاح شده شامل اجزای تشکیل دهنده ذیل می باشد:

الف - پلیمر بوتادی ان اصلاح شده

پلیمر بوتادی ان اصلاح شده به وسيله واكنش مخلوط

ابتدائی ۲،۱- پلی بوتادی آن ، ۱، ۴-پلی بوتادی ان و ترکیب روغن غير اشباع با ارزش يدى حداقل ۱۰۰ با حداقل یکی از اسیدهای غیر اشباع دو عاملی از نوع a و p و انیدرید بدست می آید.

ب - رزین فنلی متیلوله

برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی پلی بوتادی ان اصلاح شده ، ۳ تا ۵۰ جزء وزنی از رزین فنلی متیلوله ، براساس ۱۰۰ جزء وزنی از پلیمر اصلاح شده پلی بوتادی ان، به پلی بوتادی ان اصلاح شده اضافه می گردد.فزودن رزین فنلی متیلوله قبل یا بعد از خنثی سازی پلی بوتادی ان اصلاح شده با باز انجام میگردد.

ج - خنثی سازی

برای خنثی سازی و انحلال ترکیب بدست آمده از پلی بوتادی ان اصلاح شده و رزین فنلی متیلوله ، در محیط آبی و تهیه ترکیب پوشش الکتروفورتیک از بازهای مناسبی نظیر آمونیاک، آمینهای آلی مانند مونواتانل آمین دی و تری اتانل آمین؛ مونواتیل آمین هایی مانند دی اتانل آمین دی ایزوپروپیل آمین و .... هیدروکسیدهای فلزی قلیایی مانند هيدروكسيد سديم ، هیدروکسید پتاسیم و ... می توان استفاده نمود. عمل خنثی سازی در خارج و یا داخل حمام الکتروفورتیک آندی انجام میپذیرد میزان باز مصرفی باید به اندازه ای باشد که PH تركيب الكتروفورتیک به ۶ تا ۹ برسد.

د - افزودنی ها

در صورت نیاز می توان قبل یا بعد از خنثی سازی افزودنیهای مناسبی اضافه نمود که از جمله می توان به پر کننده ها، عوامل فعال کننده سطح، عوامل ضد كف عوامل بازدارنده خوردگی و ... اشاره نمود.

الف ) فرمولاسیون محلول رزین بر پایه پلی بوتادی ان اصلاح شده

در جدول بالا به نمونه ای از فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک آندی بر پایه پلی بوتادی ان اصلاح شده، اشاره شده است.مطابق با جدول ،الف در یک راکتور همزن دار و مجهز به ترمومتر، اجزاء قسمت فوقانی جدول را با هم مخلوط نموده آنگاه مخلوط حاصله را بمدت ۴ ساعت در اتمسفر نیتروژن در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد واکنش میدهیم . مخلوط نهائی واكنش دارای ارزش اسیدی ۱۴۰ می باشد آنگاه دما را کاهش داده به ۹۰ درجه سانتیگراد میرسانیم و مواد قسمت میانی جدول را اضافه نموده و اجازه میدهیم واکنش در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت انجام پذیرد. عدد اسید تركيب واكنش به 130می رسد.

بعد از آن به محصول بدست آمده اتیلن گلیکول مونواتیل اتر اضافه نموده و دما را در ۶۰ درجه سانتیگراد تنظیم مینمائیم و بدنبال آن به مقدار مورد نظر رزين فنل متيلوله Wp-71;Gun-ei Kagaku kogyo kabushiki Kaisha,Japan اضافه نمائیم و محلول را بمدت ۱ ساعت در این می دما نگه میداریم سپس دمای محلول را پائین آورده و به دمای اتاق می رسانیم

برای تهیه ترکیب پوشش الكتروفورتيك ابتدا ۲۰ قمست از محلول رزین (الف) را با ۱۰ قسمت ترکیب رنگدانه فرمول (ب) و ایزوپروپیل ،الکل به اندازه که غلظت مورد دلخواه از رنگدانه بدست ،آید اضافه نموده و آن را بمدت ۲۰ ساعت مورد عمل قرار میدهیم آنگاه مخلوط آسیاب شده را به بقیه محلول رزین فرمول (الف) اضافه نموده و سپس آن را با دی اتانل آمین خنثی می نمائیم.

سیس تركيب بدست آمده را به اندازهای با آب رقیق می نمائیم تا غلظت جامد ترکیب به ۴۰% وزنی برسد. میزان خنثی سازی باید به مقداری انجام پذیرد که با رقیق نمودن ترکیب به ۱۰ درصد وزنی ،جامد PH به 2/8 .برسد برای آماده سازی حمام الکتروفورتيك ، 4/3 از محلول با غلظت ۴۰ درصد را به غلظت  ۱۰ %رسانده و الزاما PH نیز باید در حد 2/8بدست .آید آنگاه 4/1 باقی مانده با غلظت (۴۰ %) را به آهستگی و بدون رقيق شدن با آب به ترکیب حمام به نحوی اضافه نمائیم که غلظت جامد همواره   ۱۰ %و PH آن در حدود 2/8 باقی بماند.

ب) فرمولاسیون ترکیب رنگدانه مورد استفاده

چ - ترکیب پوشش الکتروفورتیک با افزایش قدرت ترابری

2،1پلی بوتادی ان مایع مالیئنه شده دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است از این رو در تهیه ترکیب پوشش الكتروفورتیک آندی مورد استفاده قرار می گرفت، اگر چه ماده اصلاح شده مذکور برای بهبود و افزایش قدرت پوشش دهی جسم پایه بکار گرفته شد اما پوشش فیلم بدست آمده از آن دارای سماح نرم و براقی نبود برای رفع این مشکل از مواد دیگری مانند ۱.۴ پلی ہوتا دی ان روغن خشک شونده ،طبیعی رزین ،فنل رزین ملامین و مواد مشابه دیگری بعنوان جزء ضروری در ترکیب پوشش الکتروفورتيک آندی مورد استفاده قرار گرفت اما مواد اضافه شده اخیر باعث افت خاصیت پوشش دهی خصوصا در لبه ها و گوشه ها شدند به منظور رفع مشکلات موجود در این افزایش فرمولاسیون برای بهبود خواص پوشش دهی و قدرت پوشش لبه و گوشه های جسم پایه و با حفظ نرمی سطح پوشش همراه با پلیمرها و کوپلیمرهای دی الفین با پیوند نوع -۲،۱ مزدوج از الاستومرهایی با تعداد زیادی از پیوندهای وینیلی و رزین -2،1 پلی بوتادی آن با جرم ملکولی و درجه کریستالیزاسیون و نقطه نرمی خاص استفاده شده است در ذیل به اجرای تشکیل دهنده پوشش الکتروفورتیک آندی اشاره شده است.

الف ) رنگپایه رزین اصلاح شده

رزین اصلاح شده در این فرمولاسیون، شامل واكنش افزایشی مخلوط مواد ذیل می باشد

  1.   90-99   قسمت وزنی از پلیمر مایع دی ان مزدوج با حداقل ۵۰ درصد پیوند نوع ۱ و ۲ و وزن ملکولی ۵۰۰ تا 

۳۰۰درجه

۲.   ۱-۱۰ قسمت وزنی از لاستیکهای با غیر اشباعیت زیاد که دارای وزن ملکولی حداقل ۵۰۰۰۰ باشند و رزین های ۲۱ پلی بوتادی ان با وزن ملکولی ۵۰۰۰۰ کریستالیزاسیون ۵ تا ۵۰ درصد و نقطه نرم شدن ۵۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد

 3.  تا حدود ۷۰ قسمت وزنی از روغن خشک شونده طبیعی یا محصول پلیمر ایزاسیون حرارتی آنها

4.   ۵   تا ۳۰ درصد وزنی ، براساس مخلوط از یک اسید دی کربوکسیلیک غیر اشباع از نوع a و B یا انیدریدی از آن بعد از بدست آمدن رزین اصلاح شده آن را با یک ترکیب قلیایی خنثی مینمائیم . در بعضی از مواقع می توان قبل از خنثی سازی ، رزین اصلاح شده را با الکل نیز واکنش داد و بدنبال آن ترکیب اصلاح شده را با یک تركيب قلیایی خنثی نمود.

ب ) افزودنی ها

عوامل خنثی کننده قلیایی :

برای انحلال مخلوط اصلاح شده شده در آب آن را با ترکیب قلیایی شامل آمینها مانند دی اتیل امین تری اتیل آمین مونواتانل ،امین دی اتانل آمین و تری اتانل آمین ، و قلیاهای غیر آلی مانند هیدروکسید پتاسیم ، و محلول های آبی از آنها ، خنثی می نمایند.

رنگدانه ها

رنگدانه های غیر قابل انحلال در ،اب یا به مقدار بسیار ناچیز قابل انحلال در آب می،باشند شامل دی اکسید تيتانيوم ، کربنات کلسیم سولفات باریم، میکا خاک استرانسیوم، کرومات، دوده ، پودر زنگ آهن و یا مخلوطی از آنها میباشد مقدار رنگدانه مصرفی ۰ تا ۱۵۰ قسمت ،وزنی ترجیحا ۲۰ تا ۵۰ قسمت وزنی به ازای ۱۰۰ قسمت وزنی از محصول افزایشی اصلاح در فرمولاسیون حاضر میباشد باید به این نکته توجه کرد که رنگدانه ها ابتدا با رزین واسطه، معمولا با قسمتی از رنگپایه مصرفی، و حلال در یک آسیاب مناسب مخلوط می شوند و معمولا خمیر رنگدانه بدست آمده با باقی مانده رنگپایه ترکیب میشود

افزودنی های دیگر :

از عوامل افزودنی دیگر مانند کف ،زداها کاتالیست ها حلال و ... در صورت نیاز میتوان استفاده نمود. در این قسمت نمونه ای از فرمولاسیون پلی بوتادی ان اصلا شده مالئینه شده و ترکیب پوشش الکتروفورتيک آندی ارائه می گردد.

الف ) فرمولاسیون پلی بوتادی ان اصلاح شده

ب فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک

مطابق با جدول الف ، برای تهیه پلی بوتادی ان اصلاح

شده رزین دی ان   (Ashia Kasi Co., Ltd., Japan) را با مقدار کافی پلیمر پلی بوتادی ان و مالئیک انیدرید و N فنیل - N- ایزوپروپیل - P- فنیلن دی آمین( Antigen 3c;Sumitomo Chemical Industry Co., Ltd.,(Japan مخلوط مینمائیم. آنگاه مخلوط بدست آمده را تا دمای ۱۹۵ درجه سانتیگراد به مدت ۶ ساعت حرارت می دهیم. بعد از بدست آمدن محصول واكنش، عمليات تقطير به منظور حذف گزیلن و انیدرید مالئیک واکنش نکرده انجام می پذیرد تا حدی که پلی بوتادی ان مالئینه شده به ارزش اسیدی ۹۷ برسد و محلول ۷۵ درصد وزنی از جامد در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد بدست آید

برای بدست آوردن فرمولاسیون پوشش الکتروفورتيك (جدول) ب) ، با توجه به مقادیر ارائه شده در جدول ، مخلوطی از پلی بوتادی ان مالئینه شده تری اتیل آمین و آب بدون املاح را بمدت ۶۰ دقیقه در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد همراه با همزدن مخلوط حرارت مید هیم. سپس به مخلوط حاصله ، حلال n بوتيل سلوسلو و آب اضافه می نمائیم در دمای محیط) و در نهایت محلول لاک با ۶۰ درصد وزنی جامد بدست می آید. به ۳۰۰ گرم از لاک بدست آمده، 66/1 گرم رنگدانه تیتانیوم ۲/۲ گرم دوده و ۲/۲ گرم کرومات استرانسيوم می نمایئم . آنگاه مخلوط را در آسیاب سه غلطکی مورد عمل قرار داده و ترکیب بدست آمده را با ۱۷۱۷ گرم آب بدون املاح و یون مخلوط نموده تا اینکه محلول الکتروفورتيک ۱۲ درصد جامد بدست آید.

شرایط کاربردی( تشکیل فیلم)

ولتاژ اعمال شده: (۷) ۴۱۰-۱۲۰

زمان پوشش دهی در حمام ۳ دقیقه

دما و زمان پخت دمای ۱۶۰ درجه سانتیگراد بمدت ۳۰

دقیقه

تركيب پوشش الکتروفورتيك با خصوصيات مناسب: بهبود قدرت ترابری ترکیب پوشش خواص مکانیکی فیلم

در این قسمت بعنوان مثال فرمولاسیونی ارائه میگردد که در آن مواد دارای گروه کربوکسیل و مواد فعال کننده سطح غیریونی آب دوست واکنش همراه با مواد تشکیل دهنده فیلم (پارافین) بکار میروند

الف) فرمولاسیون پوشش الکتروفورتيک آندی

مطابق با جدول فوق، امولسیون مایعی از روغن پارافین در ۴۰۰ قسمت آب در حضور (PVA) تهیه می شود ...آن گاه به امولسیون پارافین به اندازه کافی محلول ۱۶ درصد اسید متاکریلیک اضافه میگردد و pH محلول به ۶ میرسد بعد از اعمال ولتاژ ۱۸۰ ولت به مدت ۳ دقیقه پوشش سنگینی از روغن پارافین بر روی آند( آلومینیوم ) می نشیند. در صورتی که در فرمولاسیون بالا روغن پارافین حذف گردد و شرایط مشابهی به ترکیب پوشش اعمال گردد پوشش چسبنده بر روی آند مشاهده نمی گردد. همچنین در صورتی که در فرمولاسیون فوق اسید متاکریلیک حذف گردد هیچگونه پوششی از پارافین بر روی آند (آلومینیوم) حتی با اعمال شرایط مشابه حالت قبلی مشاهده نمیشود.

شرایط عملیاتی

ولتاژ: ۱۸۰ ولت زمان پوشش دهی ۳ دقیقه 7  ph

- ترکیب پوشش الکتروفور تیک آندی با کیفیت مناسب جهت افزایش مقاومت دربرابر خوردگی

یکی از روشهای افزایش مقاومت در برابر خوردگی پوشش الکتروفورتیک ،آندی افزودن نمک اسید کرومیک به ترکیب پوششهای الکتروفورتیک بوده است. اگرچه با این روش مقاومت پوششها در برابر خوردگی افزایش می یافت، اما استفاده از کرومات ،به علت یون های شش ظرفیتی کروم ، برای بدن انسان در هنگام تماس خطرناک و مضر باشد . از طرف دیگر این ماده بحد زیادی دارای خاصیت اکسید کنندگی میباشد و از این رو میتواند برای رزین (رنگپایه ) اثرات مخربی را به همراه داشته در پروسس الکتروفورتيك تركيب اضافی پوشش که به صورت فیزیکی بر روی پوشش فیلم رسوب نموده است در هنگام شستشو با آب (مرحله شستشو)  از روی سطح فیلم جدا شده و بنابراین پساب بدست آمده حاوی یونهای شش ظرفیتی کروم میباشد. این مساله باعث ایجاد مشکل جدی الودگی محیط زیست می.گردد همچنین خواص اکسید کنندگی بیش از حد ماده مذكور باعث اکسیداسیون رنگپایه ترکیب پوشش و در نتیجه باعث خراب شدن سیالیت ترکیب پوشش و افزایش الکترولیز آب در خلال عملیات پوشش الکتروفورتيک و بدنبال آن ایجاد حباب می.گردد نتیجتا فیلم بدست آمده ظاهری نامطلوب داشته و پایداری ترکیب پوشش الکتروفورتيک در حمام نیز کاهش می یابد

با استفاده از مولیبدات فلز قلیایی خاکی با انحلال کم در ترکیب پوشش الکتروفورتیک میتوان بر مشکلات مذکور فائق آمد ترکیب پوشش الکتروفورتيك ،حاضر، شامل محیط آبی میباشد که در آن رنگپایه رزین پلی کربوکسیلیک اسید و حداقل یک مولیبدات فلز قلیایی خاکی وجود دارد. در ذیل به اجزاء تشکیل دهنده ترکیب پوشش اشاره می گردد.

1.  رنگپایه (رزین)

برای ترکیب پوشش الکتروفورتیک حاضر از رزینهای پلی کربوکسیلیک اسید با عدد اسیدی ۲۰ تا ۳۵۰، ترجیحاً ۴۰ تا ۳۰۰ استفاده می شود. برای مثال میتوان به رزین، الکید رزین اپوکسی اصلاح شده با اسیدهای چرب، رزین پلی استر رزین اکریلیک پلی بوتادی ان اصلاح شده با اسید مالئیک و غیره اشاره نمود. این مواد به صورت مجزا و یا ترکیب مورد استفاده قرار داده میشوند و بوسیله بازها خنثی میشوند

2. تركيبات موليبدات فلزی

مولیبدات فلزی مورد استفاده در ترکیب پوشش باید خاصیت اکسید کنندگی ضعیفی نسبت به رنگپایه داشته باشد و از طرف دیگر مانع از هیدرولیز آب ،ایجاد حباب و خراب شدن ظاهر فیلم گردد. این ترکیبات باید اثر سمی نداشته باشند و فیلم بدست آمده با آنها دارای مقاومت خوبی در برابر خوردگی داشته باشد .

برای رسیدن به اهداف ذکر شده در قبل می بایست از مولیبدات فلز قلیائی خاکی با انحلال کم استفاده نمود چرا که در غیر این صورت ،استفاده از مولیبدات فز قلیائی خاکی قابل انحلال در آب، رزین (رنگپایه ) را خراب نموده و باعث افزایش نا مطلوب هیدرولیز آب در فرآیند الکتروفورتیک می گردد. مثال هایی از مولیبدات فلز قلیائی خاکی که برای استفاده مناسبند عبارتند از :

مولیبدات استرانسیوم ، مولیبدات باریم، و مولیبدات کلسیم، مقدار فلز مولیبدات مصرفی 1/0 تا 10 درصد وزنی، خصوصا مقدار 1 تا 5 درصد وزنی، برحسب وزن رنگپایه، برای ترکیب پوش الکتروفورتیک مورد استفاده قرار می شود .

3. رنگدانه

رنگدانه های مصرفی شامل رنگدانه های رنگی کننده مانند تیتانیوم سفید، دوده و اکسید قرمز آهن، و رنگدانه های توسعه دهنده (پرکننده) شامل تالک، خاک رس كربنات كلسیم و غیره میباشند

4. حلال ها

از حلالهای آب دوست مانند حلالهای الکلی و استری استفاده می گردد. مقدارحلالهای اضافه شده ۵ تا ۴۰ درصد وزنی برحسب وزن رزین میباشد ترکیب پوشش الکتروفورتیک را با آب بدون املاح و یون برای غلظت آبی ۲۰ وزنی؛ ترجیحاً ۹ تا ۱۵ درصد وزنی تهیه می.نمایند. در ذیل به نمونه ای فرمولاسیون مورد بحث اشاره میگردد مورد استفاده قرار گیرند.

الف )فرمولاسیون برای تهیه پوشش الکتروفورتیک آندی با افزودنی ملیبدات استرانسیوم

مطابق جدول فوق ، رزین اپوکسی ، رزین اپوکسی .Epikote ۲۸, Shell Chemical Co را با اسید  چرب روغن بذرک مخلوط نموده و ترکیب را برای انجام واكنش استريفيكاسيون تا دمای ۲۳۰ درجه سانتیگراد حرارت میدهیم تا اینکه ارزش اسیدی به ۱۰ برسد. به دنبال آن به ترکیب رزین اپوکسی ،استر انیدرید مالئیک اضافه نموده و دما را به ۱۸۰ درجه سانتیگراد می رسانیم بعد از واكنش كامل (تقريباً ۴ ساعت) عدد اسیدی به ۱۴۰ می رسد. واکنش های مذکور در اتمسفر گاز ازت انجام می.شود. اپوکسی استر مالئین شده بوسیله دی اتانل آمین خنثی میگردد و ترکیب بدست آمده دارای pH، ۷/۸ و غلظت جامد ۴۰ درصد وزنی می باشد .ترکیب به دست لمده را با مقادیر مناسبی از رنگدانه ها مخلوط نموده تا ترکیب پوشش الکتروفورتیم مناسب بدست آید .

ث- ترکیب پوشش الکتروفورتیک آندی با استفاده از رزین های گرما سخت

محلولها یالکترولیت مورد استفاده در فرآیند پوشش الکتروفورتیک شامل اولسیون آبی یا تعلیق ذرات رنگ

 در حالت کلوئیدی می باشند. به عبارت دیگر ممکن است رنگ از محلولهای آبی برپایه رزین های مصنوعی ،مانند رزین های الکیدی پلیمر های اکریلیک، رزین های ملامین رزین های اپوکسی، رزین های فنولیک و رزین های پلی وینیل الکل، تشکیل شود. محلولهای آبی مذکور برای کاربرد های آندی دارای Ph، 9 می باشد و حلال ها میتوانند بصورت لاک (بدون رنگدانه ) و یا بصورت رنگ (با رنگدانه ) مورد استفاده قرار گیرند. در فورمولاسیون حاضر که برای پوشش دادن بخش های بسیار کوچک، مانند چفت وبست، مهره و چرخ دنده ها به کار می رود. از رزین های بسیار قطبی و عمدتا گرما سخت استفاده می گردد

1.رزین های گرما سخت اکریلیکی نظیر رزین اسید اکریلیک ، رزین اکریلات ،رزین اکریل آمید

2.رزین های گرما سخت شامل رزین های اصلاح شده اکریلیک و رزین ملامین محلول در آب .

3.رزین های گرما سخت تشکیل شده از رزین الکید و رزین ملامین محلول در آب

4.رزین گرما سخت شامل رزین الکید غیر اشباع اصلاح سده وینیلی با رزین ملامین محلول در اب

نمونه ای از رزین ملامین محلول رد آب از هگزامتیلول ملامین هگزاآلکیل اتر بدست آمده است .

1.رزین های گرما سخت اکریلیکی  رزین های اکریلیک گرما سخت با حرارت دادن و هم زدن مخلوطی شامل اجزای ذیل تهیه می گردد .

حلال های آلی مانند متانول ، اتیلن گلیکول مونوبوتیل اتر یا سیکلوهگزانون اسیدهای آلی غیر اشباع نظیر اسید اکیریلیک اسید متاکریلات انیدرید مالئیک

- منومرهای وینیل شبکه ای کننده مانند متيلول - اکریل آمید و یا متیلول متا اکریل آمید

-منومرهای وینیلی قابل پلیمریزاسیون مانند استایرین و استراسید اکریلیک

- کاتالیست های پلیمریزاسیون:بنزوئیل پراکسید و یا لوریل پراکسیدها

بعد از آن که پلیمر بدست آمد آن را میتوان با محلول آبی آمونیاک وتری اتیل آمین برای انحلال رزین در آب خنثی سازی نمود.

2. رزینهای گرماسخت شامل رزینهای اصلاح شده اکریلیک و رزین ملامین قابل انحلال در آب

این رزین بوسیله پلیمریزاسیون اجزای ذیل همراه با حرارت دادن و همزدن بدست می آید

حلالهای آلی متانول اتیلن گلیکول:

مونوبوتیل اتر و یا سیکلوهگزانون

- اسید غیر اشباع اسید اکریلیک و یا اسید متاکریلیک

- منومرهای وینیلی استایرین و یااستر اسید اکریلیک

منومرهای وینیلی شبکه ای کننده متیلول اکریلیک آمید یا گلیسیدیل متاكريلات

- کاتالیست ها و یا کنترل کننده های پلیمریزاسیون

از مخلوط پلیمر اکریلیک اصلاح شده فوق با رزین ملامین محلول در آب بدست آمده از هگزا متیلول ملامین هگزا آلکیل اثر و حرارت دادن تحت دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد، محصول رزینی اصلاح شده بدست می آید. سپس محصول رزینی بدست آمده بوسیله آمونیاک باتری اتیل آمین یا با مورد عمل قرار دادن پلیمر اکریلیک بوسیله آمونیاک و بدنبال آن مخلوط کردن با ملامین محلول در آب در دمای محیطی خنثی میگردد. 

3. رزین های گرماسخت تشکیل شده از رزینهای الکیدی و رزین ملامین قابل انحلال در آب رزین های گرما سخت تشکیل شده از رزینهای آلکیدی و رزین ملامین قابل انحلال در آب بدست آمده از هگزا متیلول ملامین هگزا آلکیل اتر،  بوسیله اختلاط رزین ملامین مذکور در دمای ۲۵ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد با آلکید رزین اصلاح شده با یک اسید چرب بدست می آید. رزین الکیدی دارای ارزش اسیدی ۱۰ تا ۸۰ و طول روغن ۰ تا ۸۰ درصد میباشد و بوسیله حرارت دادن اجزای زیر بدست می آید.

- اسید آلیفاتیک غیر اشباع یا اشباع شده

- اتیلن گلیکول، گلیسرول، پلی اتیلن گلیکول پلی هیدریک الکل یا یک اپوکساید

- اسید ادیپیک، اسید سباسیک انیدرید مالئیک یا اسیدهای چند عاملی دیگر یا انیدرید

-مقدار کمی از سیکلو هگزانون ،تولوئن یا دیگر حلالهای آلی

4. رزین گرما سخت شامل رزین غير اشباع اصلاح شده و بنیلی با - رزین ملامین قابل انحلال درآب

رزین گرما سخت مذکور بوسیله انحلال رزین آلكيدى غیر اشباع در متانول، اتیلن گلیکول - مونوبوتیل اتريا حلال های الی مناسب دیگر و انجام کوپلیمریزاسیون گرافت با مخلوطی شامل اسیدهای الی غیر اشباع، مانند اسید اکریلیک ویا اسید متاکریلیک مونومرهای وینیلی مانند استایرین استراسید اکریلیک مونومرهای شبکه ای کننده مانند متیلول آکریلیک آمید . کاتالیستها و یا تنظیم کننده های پلیمریزاسیون و در نهایت خنثی شدن با بازها، باعث تولید رزین شده وینیلی میگردد. بنابراین برای تهیه رزین گرما سخت شامل رزین آلکیدی اصلاح شده وینیلی با رزین ملامین قابل انحلال در آب ابتدا رزین آلكيدى اصلاح شده وینیلی را با حرارت دادن و همزدن در زیر دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد و قابل انحلال ساختن آن بوسيله عامل خنثی کننده محلول آبی آمونیاک آن را با رزین ملامین بدست آمده در قسمت قبل در دمای محیط ترکیب می نمائیم.

در آماده ساختن محلول امولسیونی از رزین گرما سخت غلظت رزین انتخاب شده به شرایط بکار گرفته شده بستگی .دارد معمولا غلظت رزین از ۳ تا ۴۰ درصد وزنی مورد استفاده قرار میگیرد بهترین نتایج زمانی بدست می آید که غلظت رزین از ۵ تا ۲۵ درصد وزنی تنظیم ولتاژ و چگالی جریان اولیه در داخل محدوده ایمن و مناسب اقتصادی در نظر گرفته شود. معمولا برای فرمولاسیون حاضر ولتاژ أوليه اعمال . شده در محدوده ۲۰۰ تا ۳۰۰ ولت و جریان ۴ تا ۵ آمپر می باشد.

فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و حذف آلودگیهای محیط زیست با( اصلاح رزین)

4. افزودنی ها

از جمله افزودنی ها که در صورت لزوم می توان به ترکیب رزین اضافه نمود عبارتند: از حلالها عوامل فعال کننده سطحی کاتالیستهای شبکه ای کننده، آنتی اکسیدانتها پرکننده ها، کف زداها. در ذیل نمونه ای از فرمولاسیون ارائه شده برای تهیه عامل شبکه ای ،کننده رنگپایه با غلظت بالا و در نهایت فرمولاسیون حمام الکتروفورتیک ارائه شده است.

الف) عامل شبکه کننده پلی یورتان

2- اتیل هگزانول را به آرامی به2، 4 / 2، 6- تولوئن دی ایزوسیانات (مخلوط ایزومری ) همراه با همزن مخلوط در اتمسفر نیتروژن در زیر دمای 38 درجه سانتیگراد، با خنک کردن، اضافه می نمائیم. سپس حمام به مدت بیش از نیم ساعت در این دما باقی می ماند و بعد از آن با حرارت دادن به دمای 60 درجه سانتیگراد به مخلوطتری متیلول پروپان و کاتالیست دى بوتيل قلع اضافه می نمائیم بعد از یک واکنش گرمازا در شروع دمای حمام به مدت 1/5 ساعت در دمای 121 درجه سانتیگراد باقی می ماند تا آن که تمام گروه های ایزوسیانات مصرف ،شوند که میتوان به کمک طیف IR مشاهده کرد. سپس محتوای حمام با اتیلن گلیکول مونواتیل اتر رقیق می گردد.

ب محلول غلیظ رنگپایه رزین) اصلاح شده

مخلوط پلی گلیسیدیل اتر پلی فنل، پلی نئوپنتیل گلیکول آدییات و گزیلن در یک حمام تحت تحت رفلاکس برای جوشیدن در اتمسفر نیتروژن برای حذف آب از آزئوتروپ به مدت 20 دقیقه حرارت داده میشود بعد از خنک کردن حمام تا 130درجه سانتیگراد، به آن بنزیل دی متیل آمین اضافه شده و حمام به مدت 2 ساعت و 20 دقیقه در دمای مذکور باقی می ماند به دنبال آن به مخلوط واکنش عامل شبکه ای کننده پلی یورتان اضافه می گردد.دمای واکنش به 90 درجه سانتیگراد کاهش یافته و به حمام محلول شامل 75 درصد جزء غیر فرار متیل ایزوبوتیل دی کیتیمین دی اتیلن آمین در متیل ایزوبوتیل کتون اضافه می گردد. بدنبال آنN متیل اتانل آمین اضافه می گردد و حمام تا دمای 110درجه سانتیگراد حرارت داده می شود. بعد از آنکه دما بمدت یک ساعت ثابت باقی می ماند آنگاه به محتوای حمام اتیلن گلیکول مونو هگزیل اتر اضافه می گردد. آنگاه با افزودن متیل ایزو بوتیل کتون و اتیلن گلیکول رقیق سازی غلظت جامد به 65 درصد وزنی می رسد.

ج) فرمولاسیون حمام الکتروفورتیک

درصد جامد : 15تا 16/5 درصد

درصد :دوده 0 تا 1179 درصد، برحسب محتوای جامدات

درجه خنثی سازی : 50 درصد

مطابق با جدول فوق، فرمولاسیون حمام از اختلاط محلول غلیظ رنگیایه ، محلول غلیظ حاوی دوده و حلال تشکیل شده است که بعد از خنثی سازی آن با افزودن آب بدون املاح و یون غلظت جامد به 15تا 16/5درصد می رسد.

شرایط عملیاتی

ولتاژ کاربردی : 300 ولت

زمان پخت : 20دقیقه

دمای پخت : 180-170درجه سانتیگراد

ج - فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب با افزودن رزین اصلاح شده

فرمولاسیون ارائه شده در این قسمت به ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتیونی مربوط میشود که رنگپایه آن محصول افزایشی اصلاح شده ای از یک رزین اپوکسی، ترکیب آمینو تک عاملی و ترکیب پلی اکسی الکیلن می باشد. همانطور که میدانیم فیلمهای پوشش الکتروفورتیک به دست آمده از رزینهای اپوکسی مانند نوع بیس فنل -A اپی کلروهیدرین دارای خصوصیات خوب مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی مناسب می.باشند این رزین ها زمانی که با آمین های دارای گروههای آمینو اول و دوم واکنش نموده و به دنبال آن با یک عامل شبکه ای کننده مانند پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک شده ترکیب میشوند، می توانند به عنوان ناقل (رسانگر) در ترکیب پوشش الکتروفورتیک مفید باشند. این ترکیب بعد از خنثی شدن با یک اسید مناسب در آب حل و پراکنده میشود در عمل به دست آوردن فیلمی با ضخامت مؤثر و یکنواخت معمولا) 20 تا 25 میکرون) از ترکیب پوشش مذکور مشکل میباشد با افزودن مقادیر زیادی از حلالهای آلی قابل انحلال در آب، که باعث تولید فیلم هایی با پوشش يكنواخت و ضخامت مؤثر می شوند این مشکل را میتوان به صورت موقتی حل نمود اما با این روش، نشاندن فیلم بر روی جسم پایه برای به دست آمدن فیلمی با ضخامت مؤثر و یکنواخت مشکل میگردد راه دیگری که ممکن است به نظر برسد افزایش ولتاژ فرآیند الکتروفورتیک برای دستیابی به ضخامت مؤثر میگردد بکارگیری ولتاژ بیش از حد مشخصی ، بسته به شرایط پروسس و ترکیب مواد، باعث گسیختگی پوشش فیلم می گردد بکارگیری ولتاژ بیش از حد مشخصی بسته به شرایط پروسس و ترکیب مواد، باعث گسیختگی پوشش فیلم میگردد.

 بنابراین هدف از ارائه فرمولاسیون حاضر به دست آوردن ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی است که شامل محصول افزایشی اصلاح و خنثی شده ای از یک رزین اپوکسی، ترکیب آمینو و پلی اکسی آلکیلنی است که به کمک آن بتوان فیلمی با ضخامت مؤثر و یکنواخت عموماً در محدوده 20تا25 میکرون و با پایداری بسیار خوبی تولید نمود

اجزاء تشکیل دهنده فرمولاسیون رنگپایه( محصول رزینی):

 رنگپایه رزینی مناسب از اجزای ذیل تشکیل می شود.

الف) محصول واکنش ترکیب انتخاب شده ای از گروه شامل اسید چرب پلی آمید با ترکیب وابسته به آن با یک محصول افزایشی که محصول افزایشی به وسیله واکنش رزین اپوکسی با ترکیب تک عاملی به دست می آید.

اسید چرب و یا پلی امید مصرفی به مقدار 1 تا 100 قسمت وزنی به ازاء 100 قسمت از رزین اپوکسی و ترکیبات دارای مول ازگروه اپوکسی مصرف می شود. تک گروه آمینو به مقدار حداکثر یک مول به ازای هر ب پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک شده که در ملکول های آن به طور متوسط بیش از یک گروه ایزوسیانات آزاد وجود آن نداشته باشد و حداقل به طور متوسط یک گروه ایزوسیانات بلوک شده در دمای 40 تا ۱۳۰ درجه سانتیگراد در ملکول های وجود داشته باشد. مقدار پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک ،شده شامل 1 تا 100 قسمت وزنی به ازای 100 قسمت وزنی رزین اپوکسی میباشد. ج) حداقل یک پلیمر انتخاب شده از گروه شامل پلیمرهای افزایشی اکسید اتیلن اکسید پروپیلن و یا مشتقاتی از پلیمرهای افزایشی اکسید اتیلن و یا اکسید پروپیلن چنین پلیمرهایی و یا مشتقات آنها دارای متوسط وزن ملکولی 500 تا 10000 و دارای حلالیت 60 قسمت وزنی در 100 قسمت وزنی آب در دمای 25 درجه سانتیگراد می.باشند این جزء در مقدار 0/5 تا 30 درصد قرار می گیرد. وزنی، بر اساس جزء (الف) و (ب) به صورت جامد مورد استفاده قرار می گیرد .

همچنین رزینهای کاتیونی و یا غیر یونی قابل انحلال در آب دیگر نیز به عنوان اجزاء عامل (رسانگر) مورد استفاده اند. مصرف این رزینها به اندازه ای است که باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی فیلم نشوند معمولا این رزین ها 20 درصد وزنی از کل رزینهای جامد را تشکیل می دهند این مواد در (قسمت افزودنی ها توضیح داده می شوند)

2. افزودنی ها

 مواد افزودنی شامل اجزاء گوناگون اند که از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره نمود.

عامل خنثی کننده :

با خنثی سازی رنگپایه( رزین) بازی بوسیله اسید، رنگپایه در محیط آبی پراکنده و حل می.شود. نمونه ای از این اسیدها، شامل مونوکربوکسیلیک اسیدهایی نظیر اسید استیک اسید فرمیک اسید، پروپیونیک اسید لاکتیک و غیره می باشند. این اسیدها ممکن است به صورت مجزا و یا ترکیبی مورد استفاده قرار گیرند. در اوقات این اسیدها در ترکیب با پلی کربوکسیلیک اسیدهایی مانند اسید اگزالیک اسید سوکسینیک اسید فتالیک اسیدهای کربوکسیلیک بلندتر مانند اسید کا پرونیک اسید پالمتیک، اسیدهای غیر آلی مانند اسید کلریدریک اسید نیتریک اسیدسولفوریک اسید فسفریک، قابل استفاده اند.

 رزین های اصلاح کننده:

برای بهبود و اپتیمم نمودن خواص فیلم بدست رزینهای کاتیونی و یا غیر یونی دیگری در صورت لزوم در ترکیب رنگپایه استفاده می شود. این رزینها در آب قابل انحلال بوده و به اندازه ای به رنگپایه محصول (رزینی) اضافه میشوند که باعث کاهش مقاومت در برابر خوردگی فیلم نشوند. معمولا ۲۰ درصد از کل این رزینهای جامد را

تشکیل می دهند.

نمونه ای از این رزینها عبارتند از رزین فنلتیک متیلوله رزین ملامین متیوله پلی اکریل آمید، پلیونیل پیرولیدین پلی وینیل استات، پلی وینیل اتر، کوپلیمرهای دی آلکیل آمینواتیل متاکریلات و غیره. 

رنگدانه ها

رنگدانه های مناسب شامل اکسید قرمز آهن، دی اکسید تیتانیوم، دوده، خاک رس، میکا، رنگدانه های رنگی کننده وتوسعه دهنده می باشد.عوامل فعال کننده سطح، کاتالیست ها و افزودنی های دیگری نیز در صورت لزوم قابل استفاده اند.برای آشنایی بیشتر نمونه ای از فرمولاسیون بحث شده، ارائه می گردد.

الف) فرمولاسیون رنگیایه رزین) اصلاح شده

مطابق با جدول رزین اپوکسی از نوع بیس فنل CoA EPIKOT   A1001 Shell Chemical) با اکی والان اپوکسی ۵۰۰ را با حرارت دادن در اتیلن گلیکول مونواتیل اتر مونواستات حل می نماییم آنگاه اجازه می دهیم واکنش با دی اتانال آمین در دمای 100 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت انجام پذیرد و بدنبال آن واکنش با اسید چرب روغن بذرک در دمای 180 درجه سانتیگراد بمدت ۵ساعت تا اینکه ترکیب اضافی اپوکسی رزین - آمین اصلاح شده با ارزش آمین 86 به دست آید.

برای به دست آوردن ایزوسیانات تا حدی بلوک شده، اتیلن گلیکول مونواتیل اتر را به آهستگی به مدت ۲ ساعت به تولوئن دی ایزوسیانات در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد اضافه نموده و اجازه میدهیم واکنش به مدت ۲ ساعت دیگر ادامه ترکیب اضافی فوق در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد اضافه نموده

 در نهایت مخلوط واکنش به دست آمده ایزوسیانات را به و واکنش به مدت 5/1 ساعت ادامه می یابد تا آن که ارزش امین

ا به ۵۰ و غلظت جامد ۸۱ درصد میگردد

ب فرمولاسیون حمام الکتروفورتیک کاتدی بر پایه رزین اصلاح شده

به ترکیب رنگپایه به دست آمده (فرمول (الف)، پلی پروپیلن ،گلیکول اسید استیک گلاسیال و آب بدون املاح و یون اضافه می شود تا اینکه غلظت جامد به ۴۰ درصد وزنی برسند.

شرایط عملیاتی

pH حمام : 3/5

ولتاژ کاربردی برای ضخامت میکرون ۱۵:۲۵-۱۰۰ولت

ج-فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک با کیفیت مناسب با افزودن رزینهای اصلاح شده آمینواپوکسید

 هدف از فرمولاسیون ،حاضر، ایجاد فیلم و پوشش الکتروفورتیکی است که دارای استحکام ضربه ای (Stone Impact Strength بالا و چسبندگی بین لایه ای مناسبی در صورت ایجاد پوشش های دیگر باشد. در این فرمولاسیون با اصلاح رزینهای اپوکسی و تشکیل رزینهای آمینو اپوکسید دست یابی به اهداف فوق، خصوصیاتی که نیازهای امروزی را جوابگو باشد ، میسر شده است. در این قسمت به بررسی اجزای تشکیل دهنده ترکیب پوشش الکتروفورتیک، اشاره شده است.

الف) رزین اصلاح شده (آمینواپوکسید)

این رزین که یکی از اجزاء رنگپایه را تشکیل می دهد خود از واکنش مواد دیگری تشکیل شده است که عبارتند از: ۱- رزین آمینواپکسید که از واکنش رزین پلی اپوکساید با ترکیب آلکیل و یا آلکیل آریل تک عاملی و سپس با مقدار اضافی از پلی امین بدست می آید. بنابراین ترکیب اضافی اصلاح ،شده رزین آمینو اپوکسید، از سه جزء رزین پلی اپوکسید الکیل و یا آریل الکیل تک عاملی و پلی آمین(ترجیحا با گروه امینو نوع دوم )تشکیل می گردد. در این قسمت به بررسی بیشتری درباره هر یک از ۳ جزء خواهیم

پرداخت.

رزین اپوکسی

این رزین ها دارای گروه انتهایی ۱، ۲ - اپوکسید هستند که مهمترین آنها پلی گلیسیدیلهایی با متوسط وزن ملکولی ۳۰۰ تا ۵۰۰ و اکی والان وزنی اپوکساید ۷۰ تا ۳۰۰ میباشند محصولات مذکور مایع بوده و برای مثال از واکنش متیل ابی هالوژن ،هیدرین مانند اپی کلروهیدرین با ترکیبات فنل و دو ظرفیتی مانند بیس فنل  A، به دست می آیند. برای باز کردن حلقه اپوکسید رزینهای اپوکسی آن را با ترکیب الکیل یا اریل الکیل تک عاملی با فرمول عمومی R-X-H واکنش می دهیم به نحوی که هیدروژن الکیل با گروه اکسیران حلقه اپوکسی واکنش نماید گروهX میتواندO- -- S-- -CONH- --NR- یا - یا . Coo باشد همچنین گروه R رادیکال هیدروکربنی آلیفاتیک.آروماتیک با ۲ تا ۲۰ اتم کربن می باشد.

پلی آمین

برای واکنش رزین اپوکسید اصلاح شده با پلی آمین اضافی، پلی امین میبایست حداقل دارای دو گروه امینونوع اول باشد و یا اینکه گروههای دیگری بغیر از امین نوع دوم نباید در آن وجود داشته باشد با بالا بردن دمای واکنش در حدود ۶۰ تا ۸۵ درجه سانتیگراد در انتهای واکنش هیچ گروه اپوکسی باقی نمیماند مقدار امین مصرفی ترجیحاً 3/1 تا ۳ مول پلی امین به ازای اکی والان رزین اپوکسید می باشد. همچنین جرم ملکولی پلی آمینهای مصرفی می بایست در محدوده ۶۰ تا ۳۰۰ باشد.

مثالهایی از آمین های مناسب عبارتنداز:

 دی آمین های آلکیلن نوع اول با حداقل دو اتم کربن در زنجیر مانند اتیلن دی آمین ایزومرهای گوناگون دی آمینو پروپان دی آمینو بوتان و دی آمینو پنتان و دی آمینو هگزان، دی آمینو سیکلو هگزان متیل پنتان دی آمین تری متیل هگزا متیلن دی آمین، ۴،۱۔ پلی آلکیلن پلی آمین مانند دی اتیلن تری آمین ، تری اتیلن تترا آمین دی پروپیلن تری آمین و خصوصاً پلی آمین هایی با دو گروه آمین نوع اول

دی آمین ها باید دارای جرم ملکولی زیر ۱۵۰، ترجیحاً زیر ۱۰۰، و دارای نقطه جوش زیر ۲۵۰ درجه سانتیگراد، ترجیحاً ۱۵۰ درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر استاندارد باشند.

 ۲- ایزوسیاناتها یا پیش پلیمرهای با گروه ایزوسیانات: پس از تهیه ترکیب اصلاح شده رزین اپوکسی پلی آمین واکنش این ترکیب با ایزوسیاناتها و پیش پلیمرهای آنها در حلالهایی با گروه کربونیل نظیر کتونها و یا حلالهایی که دارای کتون می باشند انجام می پذیرد. حلالهای مذکور بعد از انجام واکنش به وسیله تقطیر خارج می شوند.

برای واکنش ترکیب اضافی رزین اپوکسی پلی آمین با پلی ایزوسیاناتها یا پیش پلیمرهایی با محتوای گروههای ایزوسیانات پلی ایزوسیاناتهای مناسب دارای جرم ملکولی متوسط ۱۱۲ تا ۵۰۰۰ ترجیحاً ۱۴۰ تا ۱۰۰۰ و دارای متوسط عاملیت ایزوسیانات ۲ تا ۸ می باشند. نمونه ای از پلی ایزوسیاناتهای مناسب عبارتند :

از پروپیلن دی ایزوسیانات؛ اتیل اتیلن دی ایزوسیانات تری اتیلن دی ایزوسیانات ؛ هگزا اتیلن دی ایزوسیانات ؛ ۱۲،۱- دو دکان دی ایزوسیانات؛سیکلو پنتان دی ایزوسیانات؛سیکلو هگزان -۳،۱ و ۱، ۴ دی ایزوسیانات ؛ ۲، ۴ و ۲، ۶ تولوئن دی ایزوسیانات به شکل مخلوط ایزومری)، گزیلن دی ایزوسیانات و غیره.

نمونه های مناسب شامل تولیلن دی ایزوسیانات toluylenediisocyanate)، هگزان دی یزوسیانات ، ایزو فورن دی ایزوسیانات (Isophoronedisocyanate) یا دی سیکلوهگزیل متان دی ایزوسیانات می.باشد علاوه بر ایزوسیاناتها با وزن ملکولی پایین ترکیبات پلی ایزوسیانات با جرم ملکولی بالاتر از واکنش ۱+N مولدی ایزوسیاناتهای فوق با N مول از ترکیبات دو عاملی قابل واکنش با ایزوسیانات خصوصاً حلالهای خنثی با وزن ملکولی در محدوده ۹۰ تا ۱۰۰۰ ، به دست می آیند. نمونه ای از ترکیبات دو عاملی قابل واکنش با ایزوسیانات شامل دی الکلهایی با وزن ملکولی پایین مانند ۴،۱ بوتان دی ال ؛ ۶،۱ - هگزان دی ال ؛ نئوپنتیل گلیکل استر و ترکیبات مناسب پلی هیدروکسیل با وزن ملکولی بالاتر شامل: پلی استر دی ال، پلی کاپرولاکتون Polycaprolactone Diols) دی ال و پلی گلیکول اتر دی ال می باشد

 نمونه دیگری از ترکیبات مناسب برای واکنش با ایزوسیانات، دی آمین های نوع اول و دوم مانند ۶۱- هگزان دی ،آمین محصول افزایشی ۲ مول گلیسیدل اتر با گلیسیدیل استر می باشد.  برای واکنش ترکیب اضافی رزین اپوکسی اپلی آمین، دی ایزوسیاناتها ترجیح داده می شوند، در صورتیکه پلی ایزوسیاناتهای فوق گروههای عاملی خود را به کمک ترکیبات تک عاملی مناسب از دست دهند، می توانند علاوه بردی ایزوسیاناتها مورد استفاده قرار گیرند از جمله عوامل تک عاملی که برای پوشش گروههای پلی ایزوسیانات میتواند مورد استفاده قرار گیرد شامل الکلهای تک عاملی یا آمین های تک عاملی با طول زنجیر متفاوت مانند بوتانل نرمال، ایزودکانل یا دی اتیل هگزیل آمین می باشد. در این مرحله در اثر واکنش ترکیب اضافی رزین اپوکسی آمینو با ایزوسیاناتها و پیش پلیمرهای آنها(پلی ایزوسیانات های بلوک و یا پوشش شده، گروه های اوره در ساختار ترکیب اضافی وارد می شود.

ب) عوامل شبکه ای کننده

برای کاربرد ۴۰ تا ۹۵ درصد وزنی از رزینهای آمینو اپوکسید معرفی شده در قسمت قبل دارای گروه های اوره با

۵ تا ۶۰ درصد وزنی عامل شبکه ای کننده بدون عامل کربوکسیل ترکیب شده و ترکیب حاصل (رنگپایه می تواند همراه با افزودنیهای مناسب برای پروسس الکتروفورتیک کاتدی در حمام الکتروفورتیک مورد استفاده قرار گیرد. عوامل شبکه ای کننده معمول شامل رزینهای تراکمی و گانین

فرمالدئید رزینهای ،اوره ،ملامین بنزواً (Benzoguanine) یا فنل فرمالدئید) و پلی ایزوسیانات های بلوک میباشند مواد مذکور قابلیت واکنش با گروه های آمینو و هیدروکسی رنگپایه را دارند.

پلی ایزوسیاناتها و یا پیش پلیمرها با گروه های ایزوسیانات به عنوان عوامل شبکه ای کننده به کار می روند این مواد دارای متوسط بیش از ۲ گروه ایزوسیانات در هر ملکول میباشند که بوسیله مواد پوشش دهنده به صورت بلوک در میآیند نسبت اکی والان گروه های آمینو نوع اول و دوم در رزین اصلاح شده با گروه های اوره به گروه های ایزوسیانات بلوک عامل شبکه ای کننده در محدوده 1 ، 1/0 تا 1،5/1، ترجیحاً 1، 7/0 تا 1 ،2/1 می باشد.

ج) افزودنی ها

برای آماده کردن ترکیب پوشش علاوه بر رزین اصلاح شده (رنگپایه) و عوامل شبکه ای کننده که اجزای اصلی ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی را تشکیل می دهند در صورت لزوم میتوان از افزودنی هایی نظیر کاتالیست های پخت رزینهای کمکی، عوامل خنثی کننده، خلالها و رنگدانه استفاده نمود. برای آشنایی بیشتر با فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاتدی فرمولاسیون حاضر ابتدا فرمولاسیون اجزاء تشکیل دهنده ترکیب پوشش الکتروفورتیک مورد توجه قرار داده می شود و در نهایت فرمولاسیون ترکیب حمام الکتروفورتیک کاتدی ارائه میگردد

فرمول (الف) آماده سازی ترکیب اصلاح شده رزین اپوکسی /پلی آمین

مطابق با جدول فوق مخلوطی از گزیلن، رزین اپوکسی برپایه بیس فنل n، A -اکتیل فنل تحت گاز خنثی در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد حرارت داده میشود بعد از افزودن محلول ۵۰ درصد تترابوتیل آمونیوم کلراید، مخلوط در دمای۱۵۰ درجه سانتیگراد تا رسیدن اکی والان وزنی اپوکساید به ۶۴۰ ثابت باقی میماند

سپس مخلوط به دمای ۵۰ درجه سانتیگراد خنک شده و به آن مخلوطی از گزیلن و اتیلن دی آمین اضافه میگردد و براثر واکنش گرمازا دما به ۱۰۵ سانتیگراد افزایش می باید . مخلوط فوق به مدت ۳ ساعت تحت خلاء در این دما باقی میماند و اتیلن دی امین اضافی به وسیله تقطیر خارج می گردد غلظت جامد تركيب واكنش بعد از حرارت دادن در دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰ دقیقه به 5/93درصد وزنی می رسد. عدد امین ترکیب به دست آمده ۱۷۷ و ويسكوزيته آن بعد از رقیق سازی با ۵۰ درصد وزنی دی اتیلن گلیکول دی متیل اتر در ۲۵ درجه سانتیگراد به ۱۴۹pa.s پاسکال - ثانیه میرسد

فرمول (ب) تهیه رزین آمینواپوکسید شامل گروههای اوره

مطابق با جدول فوق ترکیب اضافی فرمول (الف) (با 5/93درصد وزنی (جامد) با متیل ایزوبوتیل کتون حرارت داده میشود تا اینکه آب همراه حلال از مخلوط خارج گردد. بعد از خروج ۲۶ گرم آب دمای مخلوط به دمای ۴۰ تا ۴۵ درجه سانتیگراد کاهش می یابد. بدنبال آن محلول هگزان دی ایزوسیانات در متیل ایزوبوتیل کتون به مدت ۲ ساعت به آهستگی و قطره قطره به مخلوط اضافه می گردد. سپس مخلوط تا دمای ۸۰ درجه سانتیگراد حرارت داده می شود و دما تا زمانی ثابت نگه داشته می شود تا مقدار NCO به صفر برسد. آنگاه با خروج خلال از طریق تقطیر، ترکیب رزین با گروه اوره بوسیله اتوکسی پروپانل رقیق می گردد. درصد جامد: 7/84 درصد وزنی (بعد از ۳۰ دقیقه حرارت دادن در ۱۵۰ درجه سانتیگراد)

عدد آمین: ۶۸ ويسکوزیته Pas.۵۹ بعد از رقیق شدن با اتوکسی پروپانل تا ۵۰ درصد وزنی در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد)

زبررسی وشناخت لاک های الکتروفورتیک (قسمت دوم )

.٣ حلال ها :

حلال ها یکی دیگر از اجزای مهم فرمولاسیون = پوششهای الکتروفورتیک محسوب میشوند و دارای نقش بسیار مهمی در ترکیب فرمولاسيون دارند که از آن جمله میتوان به موارد ذیل اشاره نمود

توسعه

انحلال و پرا و پراکندگی رزین در محلول به

علت کاهش ویسکوزیته ترکیب پوشش لاک پایدار نمودن فاز پراکنده (جامد)

- تحت تاثیر قرار دادن خواص سطح پوشش فیلم یکنواختی و کنترل ضخامت پوشش و افزایش

قدرت ترابری

ب) رنگدانه

رنگدانه های مناسب، رنگدانه های رنگی کننده (Coloring Pigments) رنگدانه های توسعه دهنده (Extender Pigments) و رنگدانه های بازدارنده خوردگی (Corrosion Inhibiting Pigments) در این قسمت نمونه هایی از انواع رنگدانه ها را بیان می کنیم.

-رنگدانه های رنگی کننده دی اکسید تیتانیوم اکسید قرمز آهن، دوده، سیانین آبی و غیره - رنگدانه های توسعه دهنده: کربنات کلسیم، تالک سولفات باریم، پودر ریز سیلیکا و غیره - رنگدانه های بازدارنده خوردگی کرومات سرب، کرومات استرانسیوم سیلیکات سربسولفات باری سرب و غیره

د)افزودنی ها

افزودنیها برای اهداف خاصی به ترکیب پوشش الکتروفورتيک اضافه میشوند. از جمله می توان به عوامل فعال کننده سطح عوامل خنثی کننده رزین های افزودنی، معرفهای کف زدا پر کننده ها و غیره اشاره نمود.  

در این قسمت به نمونه ای از فرمولاسیون لاک الکتروفورتیک نوع کاتدی اشاره شده است.

 الف) فرمولاسیون لاک بر پایه رزین آمینو نوع اپوکسی

مطابق جدول فوق رزین آمینو اپوکسی با ارزش آمین ۸۰

(EIECTRON 9000, Kansai Paint Kabushiki kaisho, JAPAN) را در مخلوطی از اتیلن گلیکول مونو اتیل اتر و بوتانل نوع دوم حل نموده و مخلوط به دست آمده را با 15/0 اكى والان هیدروکسیل استیک اسید خنثی مینمائیم تا این مرحله لاک الکتروفورتیک به دست آمده است.

برای تهیه ترکیب حمام الکتروفورتیک کاتدی میتوان به ترکیب لاک به دست آمده ۲۰ قسمت اکسید قرمزاهن، ۵ قسمت وزنی تانک به ازای هر 100قسمت از محتوای جامدلاک اضافه نمود. آنگاه مخلوط را در یک آسیاب مناسب (گلوله ای) به مدت ۲۰ ساعت برای ایجاد پراکندگی مناسب ذرات رنگدانه مورد عمل قرار داده و مخلوط به دست آمده را با آب بدون املاح ویون به اندازه ای رقیق می نماییم تا غلظت جامد به ۲۰ درصد وزنی ترکیب پوشش الکتروفورتیک برسد. برای فرآیند پیوسته پوشش دهی، 40 قسمت از ترکیب پوشش با غلظت ۶۳ درصد جامد را با ۰٫۰۵ تا ۰/۱اکی والان اسید هیدروکسیل استیک خنثی نموده و آن را به آهستگی به۱۰۰ قسمت از ترکیب پوشش حمام همراه با همزدن و اختلاط مناسب حمام، اضافه می نمائیم.

شـرایط عملیاتی پوشش دهی

PH حمام: ۷/۵ (محدوده قابل پذیرش ۷/۲ تا ۷/۹)

غلظت جامد حمام ۲۰ درصد

غلظت عامل جبران کننده در خوراک ورودی63 درصد

فرمولاسیون پوشش الکتروفورتيک کاتدی جهت افزایش ضخامت

یکی از محدودیتهای فرایند پوشش الکتروفورتیک اندازه ضخامت است. ضخامت به شکل تصاعدی با ایجاد پوشش فیلم

عایق بر سطح جسم پایه هادی (SubstrateConductive) محدود می گردد در نتیجه، نیروی جذب بین  ملکولهای رزین باردار و جسم پایه کاهش یافته تا این که در  مقطعی از زمان عمل تشکیل پوشش و افزایش ضخامت  فیلم متوقف می گردد.

 یکی از روشهای بکار رفته جهت افزایش ضخامت پوشش فیلم استفاده از فعال کننده سطح با ثبت بیشتر از مقدار ت مقدار مصرف شده در حالت استاندارد می باشد اما با افزایش غلظت فعال کننده سطح ، نقائص سطحی بر روی سطح - پوشش فیلم فرو رفتگی و ناهمواری اس سطح نرم شدن سطح و ...) بوجود می آید و باعث کاهش کیفیت پوشش فیلم میگردد ـ کیفیت پوشش فیلم مانند ضخامت آن به به همان اندازه خواص حفاظت کنندگی آن را تحت تاثیر قرار میدهد بنابراین ضخامت پوشش فیلم با حفظ کیفیت آن منطقی به نظر می رسد.

در این فرمولاسیون با افزایش مخلوط و افزودنی مناسب به سیستم پوشش الکتروفورتيک امکان دست یابی به اهداف فوق عملی میباشد افزودنی جدید که دارای غلظت بیشتری از فعال کننده سطح نسبت به حالت استاندارد ،است شامل اجزاء دیگری نظیر اصلاح کننده فعال ويسكوزيته وحلال می باشد. با به کار بردن افزودنی مذکور به ضخامتی تا دو برابر حالت بدون مخلوط ،افزودنی با حفظ خصوصیات کیفی پوشش( ظاهر پوشش چسبندگی، سختی و مقاومت در برابر)، می توان دست یافت.

اجزای تشکیل دهنده فرمولاسیون با استفاده از مخلوط افزودنی به منظور افزایش ضخامت پوشش الکتروفورتیک عبارتند از:

الف) رنگپایه (رزین)

انتخاب رزین یک فن هنری است که دارای ویژکی پارامترهای خاص خود می باشد. برای کاربرد پوشش فیلم در فضای آزاد استفاده از رزینهای اکریلیک کاتیونی بعلت مقاومت آنها در برابر نور خورشید و برای قسمتهایی که در معرض نور خورشید نمی باشند استفاده از رزینهای اپوکسی مقاوم در برابر خوردگی مناسب می باشد.

ب) رنگدانه

با افزودن رنگدانه های مناسب می توان فیلم را تا5 Hیا بیشتر از آن، افزایش داد. بدون استفاده از ،رنگدانه حداکثر سختی پوشش فیلم 3Hباشد با وجود رنگدانه مقاومت در برابر شسته شدن پوشش فیلم نیز افزایش می یابد.

ج) افزودنی جدید جهت افزایش ضخامت

 حمام الکتروفورتيک در فرمولاسیون حاضر شامل ۷۵ تا ۹۵ درصد وزنی اجزاء فرار و در حدود ۵ تا ۲۵ درصد وزنی مواد جامد شامل رزین و یا مخلوط رزینها و رنگدانه سوسپانسیون در حمام الکتروفورتیک، و افزودنی ها می باشد. اجزاء افزودنی براساس وزن مواد جامد حمام به حمام پوشش الکتروفورتیک اضافه می شوند و از این رو مقدار آنها بر حسب BWS بیان می شود. رجوع به پیوست (۲)

BWS %به معنای درصد وزنی بر اساس وزن مواد جامد

در این قسمت برای مثال به دو نوع فرمولاسیون پایه رزین اکریلیک کاتیونی و اپوکسی کاتیونی و اجزای افزودنی افزایش دهنده پوشش فیلم الکتروفورتیک کاتدی اشاره شده است.

الف) فرمول فعال کننده سطح

فعال کننده سطح غیر یونی مطابق با جدول فوق از مخلوط اسید چرب روغن کتان (3۱۰-L) Proctor Gamble s پلی اتیلن گلیکول۲۰۰(.Co Aldrich Chemical به همراه  0/5 قسمت وزنی از انیدرید اسید بوریک در دمای ۲۰۰ درجه سانتیگراد بدست می آید واکنش تحت شرایط اتمسفر نیتروژن همراه با همزدن و حرارت دادن ادامه می یابد تا انیکه با حذف ،آب عدد اسیدی به4/11 و عدد یدی به ۱۱۹ برسد. (HLB=7)

ب) فرمول اصلاح کننده ویسکوزیته

از حرارت دادن مخلوط اسید چرب روغن کتانL-310) Proctor Gamble s )متانول و 0/26 قسمت وزنی پاراتولوئن سولفونیک اسید بارفلاکس تحت اتمسفر نیتروژن بدست می آید واکنش کننده ها همراه با همزدن حرارت داده میشود تا اینکه عدد اسیدی به 5/06عددیدی به ۱۷۶ برسد.

ج) فرمولاسیون ترکیب پوشش الکتروفورتیک بر پایه رزین اپوکسی

برای تهیه ترکیب حمام الکتروفورتيک کاتدی - بر پایه رزین اپوکسی مطابق با جدول فوق فعال کننده سطح فرمول  (الف) و اصلاح کننده پی ويسكوزيته فرمول (ب) و حلال (گزیلن) به رزین اپوکسی کاتیونی (۵۰۶) PPG S resin ZNEP)

ورنگدانه ۵۹۴PPGS resin ZNEP اضافه  می گردد . آنگاه به مخلوط بقدری از آب بدون املاح ويون اضافه میشود تا غلظت جامد به ۲/3 درصد برسد.

شرایط عملیاتی

دمای حمام ۲۴ درجه سانتیگراد

 PH حمام: ۶/۴

ولتاژ کاربردی ۲۵۰ ولت

زمان پوشش دهی ۱۳۰ ثانیه

دمای پخت فیلم ۱۹۰ درجه سانتیگراد

زمان پخت ۲۰ دقیقه

رزین اکریلیکی کاتیونی

د) فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک بر پایه رزین اکریلیک کاتیونی

برای تهیه ترکیب پوشش الکتروفورتيک کاتدی بر پایه رزین اکریلیک کاتیونی مطابق با جدول فوق، فعال کننده سطح اصلاح و کننده ویسکوزیته گزیلن را به رزین اکریلیک کاتیونی ۷۰۰PLUS PPG S POWERCRON) اضافه می نمائیم. آنگاه به مخلوط بقدری آب بدون املاح و یون اضافه می شود تا غلظت جامد به 2/17 درصد برسد

شرایط عملیاتی

P حمام: ۵/۵

دمای پوشش دهی (حمام): ۲۶ درجه سانتیگراد

ولتاژ کاربردی ۱۲۵ ولت

زمان پوشش دهی ۹۰ ثانیه

 دمای پخت: ۱۴۸ درجه سانتیگراد

زمان پخت ۲۰ دقیقه

درصد جامد: 2/17

پ)فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاتدی جهت کاهش دمای پخت

یکی از مشکلات فرآیند الکتروفورتیک استفاده از دمای بالا جهت پخت پوشش فیلم های ،الکتروفورتیک، در حدود ۱۷۰ درجه سانتیگراد ، و در نتیجه مصرف بالای انرژی حرارتی می باشد. در صنایع خودرو که استفاده کنندگان عمده فرآیند الکتروفورتيک کاتدی بشمار می روند دمای بالای پخت کوره مانع از حضور قطعات پلاستیکی بهمراه قطعات فلزی پوشش شده می گردد. همچنین در بعضی از موارد ممکن است دمای پخت به دمای ذوب لحیم شده Soldered Connections)برسد

بنابراین تحقیقاتی در این زمینه با انجام اصلاحاتی  بر روی عوامل شبکه ای کننده و رزین مصرفی انجام شده و منجر به کاهش دمای پخت پوشش فیلم گردید اما در عمل اصلاحات انجام شده با مشکل مصرف بالای مواد سمی ایزوسیانات و عدم دستیابی به پوشش فیلم با خصوصیات فیزیک مکانیکی و ضخامت مناسب همراه بود. فرمولاسيون ارائه شده در این قسمت امکان دست یابی به دمای پخت پایین و حذف مشکلات فوق را میسر می سازد بطور کلی اجزاء تشکیل دهنده فرمولاسیون مذکور عبارتند از:

 1.رنگپایه (رزین)

قسمت اصلی ترکیب پوشش الکتروفورتیک رزین و عامل (پخت از ترکیب ۳ جزء ذیل بدست می آید:

الف) جزء A :

جزء A از یک یا چند رزین حاصل از پلیمریزاسیون اضافی یا تراکمی تشکیل می گردد که دارای وزن مولکولی متوسط ۷۰۰ تا ۱۰،۰۰۰ عدد هیدروژناسیون یدی ۵ تا ۹۰ وجود پیوندهای دوگانه جانبی و انتهایی در ساختار رزین و گروههای امینو نوع سوم متناظر با عدد آمین ۳۰ تا mgko۴۵۰ ، به ازای یک گرم رزین، می باشد جزء A ۵0 تا ۹۰ درصد وزنی از کل محتوی رزین (سه جزء را شامل میشود.

ب) جزءB :

این جزء از یک یا چند عامل اتصال دهنده عرضی (شبکه ای کننده) تشکیل شده است. این و ترکیبات دارای واحدهای متان تری کربوکسیلیک اسید آمید به فرمول شیمیایی ذیل می باشند

COO

C CH-

NH

در هر مولکول بطور متوسط دو گروه با ساختار فوق با هیدروژنهای فعال وجود دارد و از محصول واکنش یک مونو ایزوسیانات یا پلی ایزوسیونات با یک مشتق اسید مالونیک بدست می آید.

 ج) جزء C:

این جزء از یک یا چند دی ایزوسیانات و یا پلی ایزوسیانات بلوکه تشکیل شده است. این جزء 5 تا ۱۰ درصد وزنی از کل محتوای رزین را شامل می شود. (رجوع به پیوست ۳)

 2.افزودنیها

 این مواد شامل اجزاء گوناگونی می باشند که در صورت نیاز به رنگپایه (رزین) افسافه می شوند نمونه های از مواد افزودنی عبارتند از:

عامل خنثی کننده با افزایش اسیدهای آلی و غیر آلی به رنگپایه های ،بازی خصوصیات قابل انحلال در آب بدست می آید

کاتالیست پخت افزودن کاتالیست به مجموعه ضروری نمی باشد در ترکیب فرمولاسيون حاضر جزء A خود به عنوان کاتالیست عمل مینماید در صورت نیاز میتوان از کاتالیست های ترکیبات سرب مانند ۴،۱ - دی آزا بی سیکلو (۳،۲،۲) - اکتان (DABCO)، اکتوات سرب و آمیدین ها مانند N،N،N،N - تتر امتیل گوانیدین 1، ۴- دی آزا- بی سیکلو (۰،۳،۴) نون -۵-ان استفاده نمود

پر کننده های توسعه دهنده :مانند برنزهای آلومینیوم نرم کننده ها :دی بوتیل فتالات و استرفتالات رزین پلاستی سایزر (Plasticizer) رزین های هیدروکربنی و روغنهای مشابه مانند روغن ایندین - کومارون (Indene Oil . Cumarone، در صورت نیاز بمنظور افزایش ویژگی های خاص پوشش اضافه میشوند  از جمله افزودنیهای دیگر که در صورت نیاز قابل استفاده اند شامل :معرف های کف زدا، رنگدانه بازدارنده خوردگی حلال و غیره می باشند. در این قسمت به نمونه ای از فرمولاسیون رزین آمین - اپوکسید غیر اشباع و ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی بر پایه رزین مذکور اشاره شده است.

الف) فرمولاسیون رزین آمین - اپوکسید غیر اشباع

مطابق با جدول فوق، رزین اپوکسید بر پایه بیس فنل A در دمای ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد اتیل گلیکول ،استات، هیدروکینون و همی استر  بدست آمده از ۲ مول تتراهیدروفنالیک اسید انیدرید و ۲ مول هیدروکسی اتیل اکریلات اضافه میگردد و دما به ۱۰۰ تا ۱۱۰ درجه سانتیگراد افزایش مییابد واکنش در این دما تا زمانی ادامه می یابد که عدد اسیدی به کمتر از

۵mgkoH

g resin

برسد محصول واکنش در دمای ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد با محلول ۷۰ درصد مونوایزوسیانات واکنش نموده تا اینکه ارزش (N=C=O) NCO) به صفر برسد.

محتوی جامد :۷۰ درصد

عدد هیدروژناسیون یدی: ۳۰

ارزش هیدروکسیل 06/0 متناظر با عدد هیدور کسیل۳۴۰

mgkoH

g resin

ارزش هیدروکسیل شامل تعداد مولهای هیدروکسیل به ازای ۱۰۰ گرم رزین جامد می باشد

ب) عامل شبکه ای کننده

دی بوتیل مالونات با متیلات سدیم در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد با ایزوسیانات - پلی ایزوسیانات (با محتوای NCO۲۱) واکنش می نماید.

زمانی که ارزش ایزوسیانات به کمتر از 5/0 درصد می رسد به آن متوکسی پروپانل اضافه می شود و محصول فیلتراسیون می شود. مقدار جامد ۷۰ درصد می با باشد.

ج) ترکیب پوشش الکتروفورتیکی

مطابق با ،جدول در یک اسیاب شنی رزین آمین - اپوکسید متوکسی پروپانل، اسید فرمیک ۵۰ درصد در اب )کربن بلک (دوده)، کائولن برای ۴۰ دقیقه مورد عمل قرار می گیرد. بعد از آن اسید فرمیک (۵۰) درصد در (اب)، عامل شبکه ای کننده فرمول (ب) به مجموعه مورد عمل قرار گرفته اضافه میگردد آنگاه آب بدون املاح و یون برای رقیق کردن ترکیب اضافه می گردد. در نهایت ارزش MEQ، ۴۵ بدست می آید.

شرایط عملیاتی:

دمای :حمام ۳۰ درجه سانتیگراد

زمان پوشش دهی: ۲ دقیقه

ولتاژ: ۱۱۰ ولت

زمان پخت: ۳۰ دقیقه

زمان پخت: ۱۲۰ درجه سانتیگراد n

بررسی و شناخت لاکهای الکتروفورتیک

1-1-3 لاک الکتروفورتیک

ترکیب پوشش لاک الکتروفورتیک می نماید. از رنگپایه هایی( رزین) تشکیل شده است که بعد از خنثی سازی با عوامل خنثی کننده اسیدی، یا بازی قابل انحلال در آب بوده و به همراه رنگدانه حلال افزودنی های دیگر ذرات کلوئیدی بارداری را تشکیل می دهد که پس از اعمال جریان مستقیم الکتریسیته به طرف قطبهای با بار مخالف خود مهاجرت می نمایند فیلم لاک تشکیل شده بر روی سطح جسم پایه (فلز) نرم تولید یک پوشش سخت و شفاف را می نماید. لاک های الکتروفورتیک می توانند از فرآیندهای آندی و کاتدی ایجاد شوند در فرایند آندی از آنجائی که جسم پایه فلزی مورد حمله شیمیایی و انحلال قرارمی گیرد لذا این فرایند برای ایجاد لاک های روشن و با دوام موفق نمی باشد.انحلال سطح زیرین و احتمالاً تشدید آلودگی در لاک چسبندگی و کیفیت فیلم را تحت تاثیر قرار میدهد.

سیستمهای پوشش دهی الکتروفورتیک کاتدی دارای چنین مشکلی نبوده و در نتیجه چسبندگی بین فیلم لاک و جسم پایه افزایش می یابد و لاک شکل روشن تر و رنگ بهتری را به دست است. می آورد. اخیراً لاک های الکتروفورتیک کاتدی پایه اپوکسی یا پایه اکریلیکی مورداستفاده قرار می گیرند.

2-1-3-کاربردهای لاک

لاک الکتروفورتیک  می تواند بر روی فلزات آبکاری شده نظیر برنز، مس، نقره یا هر جسم آبکاری شده تزئینی به کار رود تا خواص ضد کدر شدن، مقاومت در برابر سائیدگی و پایداری را در آن ها بهبود بخشد. همچنین با ایجاد پوشش لاک بر روی فلزات پرداخت شده می توان آنها را براق .نمود این لاک را می توان با استفاده از رنگینه رنگی نمود بطوری که جلوه ای مانند برنج یا طلا داشته باشد. درحالت پیشرفته از این پوشش بعنوان جایگزینی مطمئن برای آبکاری با برخی از پوششهای الیاژی مانند برنج، استفاده می شود. امروزه لاکهای الکتروفورتیک با توجه به توسعه رو به رشد فرایند الکترو فروتیک و مزایای لاک در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار داده میشوند که از جمله میتوان بطور خلاصه به موارد ذیل اشاره نمود

صنعت خودروسازی
مهمترین کاربرد در صنعت خودروسازی در قسمت آستری (قبل از رنگ خودرو) می باشد. لاک های الکتروفورتیک در قسمت های مختلف اتومبیلهای اختصاصی، وسایل نقلیه تجاری و بازرگانی بخشهای یدکی اتومبیل چرخ های آبکاری شده با کرومات و آلیاژ آلومینیم و تزئینات چرخ که در معرض شرایط محیطی سخت و طاقت فرسائی میباشند.

لوازم يدكي موتور و ماشین
سقفهای نوری، متحرک، فنرهای مارپیچ، اجزاء کوچک موتو، فیلترهای هوا، صندلی ها، واحدهای تهویه هوا وغيره

ماشین آلات کشاورزی
پوشش لاک در قسمت مختلف تراکتور، کمپرسورها، ماشین های تراش

کاربردهای خانگی
اثاثیه منزل، لوازم و کالای سبک، تزئینات دكوراسیون ماشین های لباسشوئی و ظرفشوئی، یخچال و فریزر و کالاهای تجملاتی که در معرض تمیز شدن و پاک نمودن مداوم می باشند.

معماری
برای لوازمی شامل دستگیره درب لولاها مفصلها قفل و چفتها بستها تزئینات دکوراسیون در باز کن ها و تمام وسایلی که در معرض فرسایش به وسیله جابجائی و تمیز کردن می باشند.

اسباب و وسايل استيل
میزهای تحریر، کمد و قفسه های قفل دار، قفسه بندی مغازه ها و فروشگاهها و غيره.

ملزومات ساختمانی
رادیاتورها، قفسه ها و پارتیشن های صنعتی، پروفیل های آلومینیم سیستم های تهویه هوا و غیره.

تجهیزات الکتریکی
لوازم سوئیچ برق، اجراء و قسمتهای ثابت لامپ ها، لوسترها و ...

غيره
دوچرخه ها، موتورها، لوازم راحتی و فراغت و سایل نوری و ... [٢و١]. همچنین کاربردهای دیگری از لاک ها را می توان نام برد که عبارتند از کاربرد در کالاهای تجملاتی جواهرات قابهای عینک، اشیاء لوکس، سیم کاری، لوازم و اتصالات در و پنجره، لوازم نوری مانند لامپ ها، کیف های دستی، قاب عکس و ... پرداخت کننده های فلز از لاک مذکور برای پوشش نمودن شیرهای برنجی، لوازم ثابت و پایه چراغ های روشنائی، ظروف فلزی کابینت چرخهای اسپرت اتومبیل اثاثیه فلزی پرداخت شده، تزئین مجسمه ها و تزئینات داخلی هواپیما در ایالات متحده آمریکا و کانادا نام برد. در اسپانیا بریتانیای کبیر، آلمان، هلند و فرانسه کاربرد این لاکها در قاب عینک و قاب عکس ظروف فلزی دربسته زودپز و قابلمه و لوازم ثابت در حمام را می توان نام برد

3-1-3 مزایا و معایب لاک
لاک های الکتروفورتیک دارای مزایای بسیاری نسبت به لاکهای به دست آمده به روش غوطه وری پاششی و ... می باشند که از جمله میتوان به مقاومت بالای آنها در برابر فرسایش و خوردگی حفظ درخشندگی و جلای جسم پایه با پوششهای رنگی و شفاف و سختی بسیار بالا آنها اشاره نمود. همچنین عملکرد لاکهای مذکور برخلاف پوششهای به دست آمده از روشهای دیگر به دما و رطوبت محیط وابسته نمی.باشد یکنواختی ضخامت پوشش لاک و سهولت تغییر آن با تغییر پارامتر عملیاتی نظیر ولتاژ بدون لزوم تغییر ویسکوزیته از جمله مزایای دیگر لاک های مذکور می باشد
لاک های الکتروفورتیک را امروزه میتوان در صنایع متنوعی به کار برد کنترل و یکنواختی ضخامت پوشش فیلم لاک حتی برای اجسام با اشکال بسیار، پیچیده دامنه کاربرد آن را گسترش داده است.
با وجود مزایا و کاربردهای وسیع لاک های الکتروفورتیک، آنها دارای معایب و محدویتهایی نیز می باشند. از معایب لاک های الکتروفورتیک محدودیت در رزینهای قابل استفاده در پوشش لاک می باشد و به علت پدیده الکتروشیمیایی مورد نیاز وسعت عمل در تنوع فرمولاسیون لاک های مذکور و در نتیجه خواص آنها محدود می باشد. مقادیر کم رنگدانه، عدم کاربرد رنگدانه های ناخالص و یا قابل انحلال در پوشش، از معایب دیگر لاک محسوب می گردد. از طرف دیگر فیلم لاک به دست آمده خود، محدود کننده می باشد و به ندرت ضخامت پوشش لاک از ۵۰ میکرون تجاوز می نماید. لاک های الکتروفورتیک تنها بر روی اجسام فلزی و هادی الكتریسیته ایجاد می شوند و قابلیت تشکیل پوشش بر روی اجسام دیگر را ندارند. همچنین امکان پوشش دادن چندین رنگدانه و به دست آوردن پوشش هایی با چند رنگ متنوع بسیار مشکل می باشد.
با وجود محدودیت های بیان شده لاک های الکتروفورتیک به علت آنکه مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی و فرسایش میباشند و همچنین به علت به کارگیری در صنایع گوناگون امروزه به مقدار بسیار زیادی استفاده میشوند و روز به روز با توسعه دانش فنی از محدودیتهای آنها کاسته می شود و میتوان شاهد گسترش روز افزون صنایع پوشش دهی الکتریکی بود

بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک

1-2-3- فرمولاسیون حمام
پوششهای الکتروفورتیک فرآیند پوشش دهی الکتروفورتیک

امروزه به عنوان یکی از سیستم های توسعه یافته با روشهای رنگ زدن مطرح است این روش نه تنها برای ایجاد آستر به کار میرود، بلکه دارای کاربردهای بسیاری در صنایع خودرو ملزومات ساختمانی وسایل الکتریکی تزئیناتی و کالاهای خانگی میباشد پارامترهایی نظیر بالا بودن کیفیت فیلم به دست آمده ارزش اقتصادی و ایمنی از مهمترین عوامل توجه صنایع به روش پوشش دهی الکتروفورتیک می باشد و به همین دلیل از آغاز صنعتی شدن این پروسس، همواره فعالیتهایی در جهت توسعه و گسترش عملکرد آن به عمل آمده است. فرآیند روبه رشد الکتروفورتیک ابتدا با استفاده از موم ها رابرها و لاتکس شروع و با گذشت زمان و با تولید انواع رزینهای محلول در آب نظیر پلی بوتادی آن، اپوکسی، پلی یورتان و اکریلیک برای اهداف گوناگونی به کار گرفته شدند. امروزه با توجه به گسترش دانش فنی، توسعه و پیشرفت در زمینه پوشش ها و رنگها گام قوی تر را به جلو نهاده و با اصلاح جزای اصلی پوشش های الکتروفورتیک (رزین ها و عوامل شبکه ای کننده) امکان دست یابی به پوشش فیلم هایی با کیفیت مطلوب میسرشده است. همچنین با اصلاحات انجام شده برروی رزین ها مشکلات عدیده ای مانند اتلاف انرژی و آلودگی محیط زیست در فرآیند الکتروفورتیک به مقدارزیاد تعدیل یافته است. تركيب حمام های پوشش دهی الکتریکی از ۸۰ تا ۹۰ درصد آب بدون یون و املاح و ۱۰ تا ۲۰ درصد جامدات رنگ تشکیل می گردد. آب بدون املاح به عنوان عامل ناقل جامدات رنگ مانند رزین ها رنگدانه و مقادیر کمی از حلال ها و دیگر مواد افزودنی محسوب می.شود در ذیل اشاره مختصری به نقش اجزای تشکیل دهنده حمام الکتروفورتيک خواهیم داشت

1-رزین ها

رزین ها استخوان بندی اصلی پوشش لاک محسوب می شوند. بسیاری از خواص لاک و پوشش رنگها به نوع و مقدار رزین مصرفی در فرمولاسیون بستگی دارد به عبارت دیگر رزین ها کنترل کننده اصلی خواصی نظیر سختی مقاومت در برابر قلیاها و حلال ها مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و چسبندگی پوشش فیلم به دست آمده می باشند. شرایط پخت، پایداری خواص کاربردی و قیمت فیلم حاصله به میزان بسیار زیادی تحت تاثیر رزینهای مورد استفاده می باشد، برخی از رزینهای مناسب برای فرمولاسیونها شامل رزینهای اکریلیک، اپوکسی، آلکیدی و... می باشند

2- رنگدانه ها:

رنگدانه به منظور ایجاد رنگ مطلوب پوشش فیلم به فرمولاسیون اضافه می شوند. رنگدانه های سفید با انعکاس تمام طول موج های نورمرئی ظاهر سفیدی به آمیزه می بخشند. رنگدانه های سیاه تمام طول موج ها را به طور یکسان جذب می نمایند.
از طرف دیگر یک رنگدانه خاص از طریق جذب انعکاس متفاوت طیف نور مرئی ،رنگ مطلوب را ایجاد می نمایند. طريق جذب انعکاس متفاوت طیف نور مرئی رنگ مطلوب را ایجاد می نمایند رنگدانه ها خصوصیات دیگری نیز دارند که با اهمیت بوده و باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. برای مثال مقاومت در برابر نور آفتاب یک خاصیت مهم است که باید به هنگام انتخاب رنگدانه مورد توجه قرار گیرد. این خاصیت بیانگر مقاومت رنگدانه در برابر کم رنگ شدن یا تغییر رنگ است هنگامی که برای یک مدت طولانی در معرض نور، مخصوصاً UV، قرار گیرند. همچنین رنگدانه ها برای حفاظت در برابر خوردگی نیز مؤثرند. نمونه دیگری از رنگدانه، رنگدانه یارها می.باشند این رنگدانه ها، در رنگپایه خود نامحلولند و عملاً هیچ نقشی در رنگ دهی و تیره گی به رنگپایه ندارند و این مواد در فرمولاسیون برای تعدیل و اصلاح خواص رنگ دخالت داده میشوند به عنوان نمونه جهت کاهش قیمت فرمولاسیون رنگ، کاهش درخشندگی و در بعضی مواقع برای تنظيم ويسكوزيته به کار می روند. نمونه ای از آنها شامل کربنات کلسیم، خاک رس، میکا تالک و سیلیکاها می باشند

3-حلال ها

حلال ها یکی دیگر از اجزای مهم فرمولاسيون پوشش دهی الکتروفورتیک محسوب می شوند و دارای نقش بسیار مهمی در ترکیب فرمولاسیون دارند که از آن جمله میتوان به مواد ذیل اشاره نمود. - توسعه انحلال و پراکندگی رزین در محلول به علت کاهش ويسكوزيته ترکیب پوشش لاک پایدارنمودن فاز پراکنده (جامد) - تحت تاثير قرار دادن خواص سطح پوشش و افزایش قدرت ترابری
4- افزودنیها

افزودنی ها برای اهداف خاصی به فرمولاسیون اضافه می شوند. -۱-۱-۲-۳- فرمولاسیون پوشش های الکتروفورتيک کاندی برای اشنایی بیشتر با اجزاء ترکیب پوششهای الکتروفورتيک (کاتدی وآندی) و نقش اجزای آن در خواص پوشش فیلم و همچنین نحوه اصلاحات انجام شده برروی رزین ها در این فصل با نمونه هایی از فرمولاسیون پوشش های الکتروفورتيک کاتدی و آندی آشنا خواهیم شد. ابتدا به بررسی فرمولاسیونهای کاندی می پردازیم. این فرمولاسیونها تحت عناوین ذیل ارائه میشوند فرمولاسيون پوشش الکتروفورتيك كاتدی بر پایه رزین اپوکسی -فرمولاسيون پوشش الکتروفورتيک کاتدی جهت افزایش ضخامت - فرمولاسيون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و خواص مناسب پوشش الکتروفورتیک (با اصلاح رزین و عوامل شبکه ای کننده)- فرمولاسيون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و حذف آلودگیهای محیط زیست (بااصلاح رزین)-فرمولاسیون پوشش های الکتروفورتیک با پوشش یابی مجدد - فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با افزودن رزین اصلاح شده)- فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با افزودن رزین های اصلاح شده آمینواپوکساید)فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با افزودن رزینهای ضد حفره)- فرمولاسیون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب (با فزودن مواد فعال کننده سطح )الف- فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاندی بر پایه رزین اپوکسی رزینهای بازی مناسب به کمک عامل خنثی کننده همراه با افزودنی هایی مانند رنگدانه حلال، مواد فعال کننده سطح و غیره در آب رقیق و پراکنده می.شوند این ترکیبات برای ایجاد پوشش الکتروفورتیک کاتدی با غلظت مشخص ۱۰ تا ۲۵ درصد وزنی ترجیحاً ۱۲ تا ۲۲ درصد وزنی به کار می روند . استفاده از ترکیب مناسب پوشش الکتروفورتیک کاتدی و نحوه صحیح خوراک دهی حمام الکتروفورتیک کاتدى سبب عدم ضرورت استفاده از غشاء تبادل یونی شده است. همچنین فرمول مناسب و محدوده  پی اچ مناسب امکان تبدیل سیستم های الکتروفورتیک آندی را بدون تغییرات اساسی به سیستمهای کاتدی امکان پذیر ساخته است.فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک کاتدی، شامل اجزای ذیل می باشد

الف) رنگپایه (رزین)

انواعی از رزینهای مفید عبارتند از رزین اپوکسی رزین الکریلیک رزین پلی بوتادی آن که دارای گروههای آمینو بسیار زیادی در ساختار رزین باشند بیشترین نمونه های خاص رزینهای کاتیونی که جزء اصلی ترکیب پوشش الکتروفورتیک کاتدی را تشکیل دهند شامل محصول واکنش ترکیب می اضافی از یک رزین اپوکسی و یک ترکیب آمینوی بازی مانند رزین پلی آمید با ترکیب پلی ایزوسیانات تا حدی بلوک شده می باشند

ب) رنگدانه

رنگدانه های مناسب، رنگدانه ای رنگی کننده، رنگدانه های توسعه دهنده و رنگدانه های بازدارنده خوردگی در این قسمت، نمونه هایی از انواع رنگدانه ها را بیان میکنیم رنگدانه های رنگی کننده دی اکسید تیتانیوم، اکسید قرمز آهن، دوده، سیانین آبی و غیره
- رنگدانه های توسعه دهنده کربنات کلسیم، تالک، سولفات باریم پودر ریز سیلیکا و غیره - رنگدانه های بازدارنده خوردگی کرومات ،سرب، کرومات استرانسیوم سیلیکات سرب سولفات بازی سرب و غیره.
حلال ها :

نمونه ای از حلالهای آب دوست شامل انواع ذیل هستند:
حلال های الکلی : اتانول n
پروپانول، ایزوپروپانل، نرمال بوتانل، بوتانل نوع سوم ایزوبوتانل و غیره. حلال های اتر گلیکول :اتیلن گلیکول مونواتیل اتر گلیکول مونو-n پروپیل ،اتر اتیلن گلیکول مونوایزوپروپیل اتر اتیلن گلیکول مونو بوتیل اتر، دی اتیلن گیلکول مونو بوتیل اتر و غیره. حلالهای استری متیل استات اتیل استات ایزوپروپیل استات، متیل ،استواستات اتیل استواستات اتیلن گلیکول مونومتیل اتر استات اتیلن گلیکول مونو اتیل اتر استات، دی اتیلن گلیکول مونومتیل اتر استات، دی اتیلن گلیکول مونواتیل اتر استات، دی اتیلن گلیکول مونوبوتیل اتراستات، غيره

فرمولاسیون پوشش الکتروفورتیک جهت کاهش دمای پخت و حذف آلودگی های محیط زیست (با اصلاح رزین )

فرمول (ج) عامل شبکه ای کننده ) پلی ایزوسیانات بلوک )

برای تهیه پلی ایزوسیانات ،بلوک ایزو فورون دی ایزوسیانات و تری متیلول پروپان با اتیل گلیکول استات خشک مخلوط شده و همراه با همزدن تا دمای ۶۰ درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت حرارت داده می.شود ابتدا تری متیلول پروپان جامد و غیر قابل انحلال ذوب شده و به مدت یک ساعت دیگر واکنش مینماید و دمای مخلوط واکنش به ۹۰ درجه سانتیگراد افزایش می یابد.
برای کامل شدن واکنش مخلوط واکنش برای ۳ ساعت در این دما ثابت نگه داشته می شود و در نهایت اکی والان وزنی NCO به ۴۱۰ می رسد. سپس به آرامی به مخلوط بدست آمده در یک پریود زمانی ۳ ساعت، کاپرولاکتوم اضافه می شود بنحوی که دمای واکنش از ۱۰۰ درجه سانتیگراد تجاوز ننماید.
مخلوط واکنش تا زمانی در این دما ۱۰۰ درجه سانتیگراد باقی میماند که عدد NCO به کمتر از 1/0درصد برسد. حلال ترکیب به دست آمده را با تقطیر در خلاء خارج ساخته بدنبال آن عامل شبکه ای ، کننده برای رسیدن به محتوای جامد ۶۵ درصد وزنی با مخلوط بوتوکسی اتانول و بوتانل نوع دوم با نسبت وزنی ۲ به ۵ رقیق می گردد. در یک فلاسک بوتوکسی اتانل در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد تحت گاز خنثی حرارت داده می شود و در یک پریود زمانی ۴ ساعته مخلوطی از هیدروکسی اتیل اکریلات، بوتیل اکریلات و بوتیل پراکتوات نوع سوم به محتوای فلاسک به طور یکنواخت اضافه می گردد. دما را به مدت یک ساعت در ۱۳۰ درجه سانتیگراد ثابت نگاه داشته و سپس دما را به ۱۱۰ درجه سانتیگراد کاهش می دهیم .
سپس مجدداً ۳ گرم دیگر بوتیل پراکتوات نوع سوم به آهستگی در مدت ۲ ساعت به مخلوط واکنش فلاسک اضافه شده و دمای مخلوط را به مدت ۴ ساعت در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد ثابت می ماند. فرمول آماده سازی رزین پلی اکریلات شامل گروههای هیدروکسیل (بعنوان افزودنی)

درصد جامد 2/74درصد وزنی ۳۰ دقیقه در دمای ۱۸۰درجه سانتیگراد
( ويسكوزيته: Pa.s 4/2) با درصد وزنی بالای (جامد عدد هیدروکسیل: تقریبا mgkoh) ۱۶ به ازای یک گرم رزین (جامد) (فرمول و) g مطابق با جدول ( و ) مخلوطی رزین آمینو اپوکسید با گروه اوره فرمول (ب) و پلی ایزوسیانات بلوک (فرمول ج)، رزین کمکی پلی اکریلات دارای گروه هیدروکسیل (فرمول (د) و اسید فرمیک (۸۵%) با ۲ لیتر آب بدون املاح و یون رقیق می گردد.
فرمول و فرمولاسیون ترکیب پوشش الکتروفورتیک

سطح جسم پایه فلزی که میتواند بعنوان یکی از عوامل ایجاد ناخالصی در حمام الکتروفورتیک به شمار رود.

شرایط عمیاتی

غلظت جامد : تقریبا 15 درصد وزنی ph ( حمام ) 7 هدایت حمام : 096/1 مقدار 5/39MEQ:  (میلی اکی والان در 100گرم رزین )دمای پوشش دهی :25درجه سانتیگراد / زمان پوشش دهی :2دقیقه  / ولتاژحمام :280ولت / دمای پخت پوشش :180درجه سانتیگراد

فرمولاسيون پوشش فیلم الکتروفورتیک با کیفیت مناسب با استفاده از مواد افزودنی ضد ایجاد حفره

ایجاد پوشش لاک الکتروفورتیک یکی از روش مرسوم جهت ایجاد لایه آستر در بدنه خودرو است که با این روش تشکیل میشوند بعد از پخت و شبکه ای شدن دارای سطح یکنواختی می.باشند پوشش لاک باید عاری از حفره و نقائص سطحی باشد. در غیر اینصورت پوشش لاک به عنوان ،زیرلایه برای ایجاد لایه های بعدی نامناسب میباشد. در عمل به دلایل متفاوتی نقائص سطح در پوشش فیلم بعد از پخت بوجود می آید که مهمترین آن حفره هاو یا ناهمواری سطح می باشد.

علت این نقائص ممکن است وجود ناخالصی در مواد تشکیل دهنده پوشش لاک باشد. نمونه هایی از ناخالصهای موجود در مواد پوشش لاک عبارتنداز

1. ناخالص موجود در رنگدانه ها

2. ناخالصی ناشی از عملیات اصلاح

3. ناخالصیهای موجود در هوا که برروی پوشش فیلم می نشیند، مانند آئروسل های حاوی فلورین و سيليكون و عوامل خارجی دیگری که باعث وارد شدن ناخالصی در سیستم حمام الکتروفورتیک میشوند حذف ناخالصیهای فوق مستلزم هزینه های گزافی  یباشد بنابراین استفاده از مواد افزودنی  رای ممانعت از تشکیل حفره و نقائص سطحی لازم و منطقی به نظر میرسد.بنابراین هدف از فرمولاسیون حاضر ارائه مواد افزودنی مناسب و افزودن آن به ترکیب پوشش الکترو فورتیک کاتدی به عنوان عمل ضد ایجاد حفره میباشد اجزاء تشکیل دهنده فرمولاسیون

الف ) رنگپایه که خود شامل رزین پایه به همراه عوامل شبکه ای کننده (پخت) می باشد.

1. رزین پایه

این رزین دارای گروههای آمینو نوع اول دوم و سوم بلا عدد آمین بین ۲۰ تا ۲۵۰ وزن ملکولی متوسط رزینهای بازی ترجیحاً ۳۰۰ تا ۱۰۰۰۰ می باشد. گروه بازی رزین پایه ممکن است شامل یکی از گروههای NH2-
، PR3 - SR 2 ،NR2 ،NR+ 3 ،-NRH باشد.
بنابراین رزین های بازی مناسب عبارتند از رزین های آمینو اپوکسید رزین های آمینو اپوکسید با پیوندهای دوگانه انتهایی رزین های آمینو پلی یورتان رزین های پلی بوتادی ان شامل گروه های آمینو و محصولات واکنشی اپوکسید اصلاح شده. رزینهای آمیتو اپوکسید براساس بیس فنل داده A ترجیح می شوند.

2.عوامل شبکه ای کننده
مواد شبکه ای کننده مناسب میتواند از بین رزین های تری ،آزین ایزوسیاناتهای بلوک عوامل شبکه ای کننده با پیوندهای دوگانه انتهایی و با هیدروژن فعال مستعد واکنش با پیوندهای دوگانه این عوامل می توانند بصورت مجزا و یا ترکیب مورد استفاده قرار گیرند.

ب) مواد افزودنی

یکی از مزیتهای فرمولاسیون حاضر وجود مواد افزودنی ضد ایجاد حفره در سطح پوشش فیلم می باشد که در اینجا اجزای این افزودنی مورد بررسی قرار داده می شود

مواد ضد ایجاد حفره

استفاده از این مواد علاوه بر رفع نقائص سطح حفره و ناهمواری سطح کیفیت ظاهر سطح نیز افزایش می یابد. این افزودنی میتواند شامل اجزاء ذیل باشد. جزء ۱ -1/0 تا ۳ درصد وزنی از یک یا چند کوپلیمر متاکریلیک، با عدد آمین ۱۵۰-۱۵ عدد هیدروکسیل ۴۵۰-۱۵ و وزن ملکولی متوسط عددی ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰
***
جز11) - ۰/۱ تا ۲ درصد وزنی از یک یا چند پلی استر با گروههای هیدروکسی آلکیل استر نوع Bبا عدد اسیدی در محدوده ۰ تا ۳ و وزن ملکولی متوسط وزنی ۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ جزء ۱۱1 –1/0 تا ۵ درصد وزنی از یک یا چند هموپلیمر یا کوپلیمریک یا چند آلکیل وینیل اتر ، دارای یک تا ۵ اتم کربن ، با وزن مولکولی متوسط وزنی ۵۰۰ تا ۱۰۰۰۰ درصد وزنی فوق بر حسب وزن کل جامد رنگپایه( رزین ) می باشند

قسمت وزنی کوپلیمر متاکریلیک نسبت به پلی استر و قسمت وزنی کوپلیمر متاکریلیک نسبت به هموپلیمر و یا کوپلیمرهای الکیل وینیل اتر در هر حالت به نسبت 1//10تا 10//1در هر حالت نسبت به محتوای رزینهای جامد و در حالت ترکیب کوپلیمرهای متاکریلیک با پلی استر و هموپلیمر و کوپلیمر الکیل وینیل اتر در هرحالت به نسبت 10/1/1/ تا 1/10/1و یا 10/1/1، در هر حالت نسبت به محتوای رزین جامد( رنگپایه)، مورد استفاده قرار می گیرند

رسوب دهی الکتروفورتیک(EPD) یک فرایند دو مرحله­ ای است که در طی آن ذرات باردار معلق در یک سوسپانسون تحت تاثیر یک میدان الکتریکی به سمت الکترود با بار مخالف خود حرکت می­کنند و سپس بصورت یک فیلم متراکم روی الکترود ترسیب می­شوند. EPD یک تکنیک چند منظوره است که می­تواند برای هر جامد پودری که بتواند یک سوسپانسیون پایدار تشکیل دهد مورد استفاده قرار بگیرد. در تکنیک EPD در صورت تشکیل یک سوسپانسیون پایدار محدودیت سایز ذرات چندان اهمیتی ندارد و ذرات میکرو تا ذرات با سایز نانو در این روش قابل استفاده می­باشند. علاوه بر این، فارغ از شکل هندسی ذره، EPD همچنین قابل استفاده برای مولکول­های پلیمری، نانوتیوب ها، نانو لوله ­ها، نانو صفحه­ ها و نانو میله ­ها نیز می­باشد. بعبارتی هر ذره­ای با هر مورفولوژی از ذره مسطح گرفته یا استوانه­ای تا ذرات متخلخل، الیاف­ ها ذرات سه بعدی و رنج وسیعی از مواد (رسانا) در این تکنیک قابل استفاده می­باشند. علاوه بر این، EPD تکنیکی است با زمان فرایند نسبتا کوتاه، ساده، به لحاظ تجهیزات نسبتا کم هزینه و قابلیت ایجاد پوشش با یک نواختی بسیار خوب و کنترل ضخامت پوشش است. از طرفی از این تکنیک برای ایجاد پوشش در سطوح بسیار کوچک تا سطوح بزرگ می­توان استفاده نمود. یکی از نکات مهم در روش EPD، ایجاد یک محلول سوسپانسیون پایدار با استفاده از یک محیط سیال مناسب می­باشد. حلال­های آلی مانند الکل­ها و کتون­ها بدلیل دانسیته نسبتا بالا، پایداری شیمیایی خوب و هدایت پایینی که دارند از جمله حلال­ هایی هستند که در این روش عمدتا استفاده می­شوند. هرچند سمیت این ترکیبات در کنار هزینه نسبتا بالا و قابلیت اشتعال پذیری آنها جزو معایب عمده این ترکیبات می­باشند. به عبارتی، یک محیط آبی هم از نظر اقتصادی و هم از نظر محیط زیست نسبت به حلال­ های آلی مقرون به صرفه ­تر می­باشد و می­تواند برای مواد حساس نیز مورد استفاده قرار بگیرد. مهمترین ایراد فرایندهای EPD بر پایه حلال آبی، تمایل الکترولیز آب در ولتاژهای پایین است. هرچند این مشکل را می­توان با به حداقل رساندن هدایت یونی آب یا با استفاده از جریان پالسی تا حدود زیادی مرتفع نمود.

تفاوت میان فرایند رسوب دهی الکتروفورتیک (EPD) و فرایند رسوب دهی الکترولیتی(ELD)

تفاوت اصلی میان (EPD) و (ELD) این است که فرایند اول بر اساس سوسپانسیونی از ذرات در حلال انجام می شود، در حالی که فرایند دوم بر اساس محلولی از نمک ها مانند مواد یونی انجام می شود. دو نوع رسوب دهی الکتروفورتیک وجود دارد؛ در واقع بسته به اینکه رسوب دهی بر روی کدام الکترود بوقوع بپیوندد، دو نوع رسوب دهی داریم. وقتی ذرات دارای بار مثبت هستند، رسوب دهی بر روی کاتد رخ می دهد و فرایند، رسوب دهی الکتروفورتیک کاتدی نامیده می شود. رسوب دهی ذرات با بار منفی بر روی الکترود مثبت (آند)، رسوب دهی الکتروفورتیک آندی نامیده می شود. با اصلاحات مناسب بار سطحی ذرات، هر دو نوع رسوب دهی قابل انجام است.

برای مشاهده کامل متن از سایت نویسنده لطفا کلیک کنید.