Отверждение электропокрытий при пониженных температурах

Последние инновации в технологии электроосаждения покрытий позволяют использовать более широкий диапазон отверждения различных подложек различной толщины.

Электроосажденные покрытия используются в автомобилестроении и промышленности уже более 50 лет и являются одной из основных причин, по которой автомобили больше не ржавеют, как раньше. Применение обычных электрпокрытий ограничено использованием оловянных катализаторов и повышенных температур отверждения (выше 160°C). Это приводит к тому, что электропокрытие на более тонких подложках чаще подвергается чрезмерному отверждению, что приводит к получению неоднородного внешнего вида и изменению основного цвета.

Чтобы решить эту проблему, исследователи из компании PPG разработали платформу расширенного диапазона отверждения катодного эпоксидного электропокрытия, которая будет использоваться для нескольких продуктов, включая Enviro-Prime Epic 300, для обеспечения защиты от коррозии изделий с различными типами подложек и толщиной.

Благодаря сочетанию инновационной полимерной структуры и компонентов сшивающего агента теперь мы можем добиться отверждения при более низких температурах, тем самым обеспечивая хорошее отверждение пленок на более толстых подложках при температуре 140 °C и снижая вероятность чрезмерного отверждения на тонких подложках. Эти достижения в области разработки сшивающих агентов и смол в системах элетропокрытий действительно меняют правила игры.

Почему именно электропокрытия?

Электропокрытие — это электроосаждаемое покрытие, которое обеспечивает превосходную защиту от коррозии и улучшает адгезию к поверхностям автомобилей, бытовой техники, самолетов и любых других электропроводящих объектов, которые можно погружать в воду и отверждать в печи. Эти покрытия безвредны для окружающей среды, поскольку изготовлены на основе воды (≥75% воды) и производят минимальное количество отходов при нанесении благодаря высокой эффективности ≥95% (без чрезмерного распыления) (рисунок 1).

From Pretreatment — Со стадии предварительной обработки

Conveyor – Конвейер

To Bake — На отверждение

Power Supply Process Control Center — Центр управления технологическим процессом электроснабжения

Electrocoat Dip Tank — Ванна для нанесения электропокрытия методом погружения

Rinse Tank — Промывочная ванна

Paint Supply — Подача краски

Ultrafiltration Heat Exchanger — Ультрафильтрационный теплообменник

Рисунок 1. Процесс электроосаждения. В результате замкнутого цикла образуется очень мало отходов. Все изображения предоставлены компанией PPG.

Кроме того, электропокрытие обладает превосходной коррозионной стойкостью, поскольку наносится с использованием электрического поля таким образом, что противокоррозионное покрытие герметизирует весь открытый металл, даже на деталях очень сложной формы, до тех пор, пока поверхность металлической детали не будет равномерно изолирована и защищена краской.

Рисунок 2. Электропокрытие подходит для деталей сложных форм.

Как и для многих покрытий, в основе технологической платформы Enviro-Prime Epic используется эпоксидная смола. Эпоксидные смолы при отверждении с помощью сшивающего агента образуют превосходный барьер для влаги, кислорода и химических веществ, что делает их идеальным выбором для предотвращения коррозии при пониженных температурах и при использовании стали различной толщины.

Расширенный диапазон отверждения

Система Enviro-Prime Epic 300 на различных подложках различной толщины обеспечивает превосходные результаты благодаря расширенному диапазону отверждения. Расширенный диапазон отверждения при температуре минимум 140 °C был разработан для клиентов, желающих производить электромобили с аккумуляторными батареями. Данная концепция проиллюстрирована на рисунке 3.

Поскольку аккумуляторные батареи электромобилей имеют большой вес и для их поддержки требуются более массивные опоры, такие тяжелые и толстые металлические детали не достигают температуры, необходимой для отверждения стандартного электропокрытия. EnviroPrime Epic 300 предоставляет автомобильным компаниям возможность для производства электромобилей без необходимости расширения печи или снижения скорости линии. В дополнение к этим преимуществам Enviro-Prime Epic 300 обеспечивает превосходную коррозионную стойкость, повышение адгезии и улучшенный внешний вид.

Высокая эффективность отверждения

Поскольку автомобильная промышленность переходит к электрификации, использованию подложек из разных материалов и различной толщины для удовлетворения конструктивных требований, основанных на весе, возникает необходимость упростить производство и сохранить все аспекты нанесения электроосаждаемых покрытий на одной производственной линии, чтобы увеличить скорость производства.

Это создает новую проблему, связанную с повышением температуры в печи и увеличением времени, необходимого для отверждения обычных покрытий на более толстых подложках. При обработке толстого металла стандартного автомобильного кузова более тонкие поверхности кузова нагреваются намного быстрее, что приводит к чрезмерному отверждению. Это вызывает проблемы с внешним видом, коррозией и адгезионными характеристиками, что может привести к увеличению количества гарантийных претензий.

В некоторых ситуациях снижение температуры печи может сократить выбросы CO2 на 10%.

Расширение диапазона отверждения покрытия с помощью таких решений, как Enviro-Prime Epic 300, устраняет эту проблему и обеспечивает более простое решение для производителя. Кроме того, можно обойтись без дорогостоящей обработки этих деталей на отдельных линиях и последующей сборки, что позволяет упростить производственный процесс, тем самым снизив риски и объем работ по обработке материалов.

Temperature — Температура

Time, min — Время, мин

Standard bake window — Стандартный диапазон отверждения

Expanded bake window — Расширенный диапазон отверждения

Expanded bake 140 °C cure enables vehicle electrification — Расширенный диапазон отверждения при температуре 140 °C для производства электромобилей

No CapEx for ovens — Отсутствие капитальных затрат на печи

No reduction in line speed — Не требуется снижение скорости линии

Рисунок 3. Расширенный диапазон отверждения электропокрытий для производства электромобилей.

Экономия энергии / увеличение пропускной способности

Расширенный диапазон отверждения электропокрытий открывает новые возможности для производителей. При использовании подложек одной толщины у операторов теперь есть возможность либо снизить температуру в печи, либо увеличить скорость, с которой покрытые детали проходят через печь. В первом сценарии можно получить несколько существенных преимуществ, в первую очередь связанных с сокращением затрат на электроэнергию и сокращением выбросов углекислого газа в газовых печах благодаря установке более низких температур, и все это без ущерба для эксплуатационных характеристик.

Анализ жизненного цикла при обработке электропокрытия в расширенном диапазоне отверждения показал, что в некоторых случаях снижение температуры печи может сократить выбросы CO2 на 10%. Во втором сценарии производитель может поддерживать текущую температуру в печи, но увеличить скорость прохождения деталей через печь. Это, в свою очередь, позволит увеличить пропускную способность.

Прекращение использования оловянного катализатора

В связи с ужесточением нормативных требований во многих регионах не одобряется использование продуктов, катализируемых оловом. Благодаря новым сшивающим агентам PPG в технологии Enviro-Prime Epic не используется олово, но при этом обеспечиваются такие же характеристики, как и для стандартных электропокрытий, катализируемых оловом, или лучше.

Влияние на будущее автомобильных и промышленных деталей

Способность удовлетворять высоким требованиям в расширенном диапазоне отверждения обеспечивает реальные и критически важные преимущества для производителей как автомобильных запчастей, так и промышленных деталей. Используя эти решения для нанесения электропокрытий, предприятия могут не только одновременно обрабатывать различные типы подложек, но и предоставлять производителям более устойчивое решение для поддержания или повышения производительности.

Вивек Бадаринараяна — технический руководитель SPS в компании PPG.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Покрытие для возвращения космических кораблей на Землю
Покрытие для возвращения космических кораблей на Землю
Одним из ключевых аспектов программы НАСА "Артемида" является восстановление капсулы "Орион" после приводнения. Океаническая среда…
Скотт Фрэнсис
15.09.2022
255
Защитная отделка поверхности после нанесения цинковых и цинк-никелевых покрытий
Защитная отделка поверхности после нанесения цинковых и цинк-никелевых покрытий
Взгляд изнутри на дополнительную отделку после нанесения цинковых и цинк-никелевых покрытий.
Дуг Трагесер
15.12.2021
683
Водородное охрупчивание при нанесении гальванических покрытий
Водородное охрупчивание при нанесении гальванических покрытий
Что необходимо и чего нельзя делать, чтобы свести к минимуму или предотвратить риск водородного охрупчивания…
Д. Баулдрант
21.08.2018
2870
Проблема не всегда в уплотнении
Проблема не всегда в уплотнении
Ненадлежащие условия анодирования могут привести к получению некачественных покрытий и несоответствию стандарту AAMA 611.
Джордж О, Натан Шеффилд
30.06.2020
664
Разработан серебряно-графитовый дисперсионный электролит
Разработан серебряно-графитовый дисперсионный электролит
Частицы графита, смешанные с серебряным покрытием, обеспечивают высокую стойкость к истиранию при максимальной нагрузке.
22.11.2022
143
Процесс химического никелирования в производстве печатных плат
Процесс химического никелирования в производстве печатных плат
В статье описан способ усовершенствования технологии ENIG покрытия, широко используемого в производстве печатных плат, но…
Гаврилин Г.О
03.11.2020
794
Применение метода анодного растворения металлов для электролитов серебрения и золочения
Применение метода анодного растворения металлов для электролитов серебрения и золочения
В основу приведенной методики легли эксперименты наших специалистов на одном из предприятий Украины. Простая, с…
В.М. Данилюк, А.И. Агеев
21.08.2018
1284
Формирование композитного слоя на базе износостойкого хромалмазного покрытия и антифрикционной оксидной пленки.
Формирование композитного слоя на базе износостойкого хромалмазного покрытия и антифрикционной оксидной пленки.
Рассмотрены технологические факторы получения покрытий хром-наноалмаз. Разработан технологический процесс нанесения антифрикционной пленки на электролитические хромовые…
Штемплюк Р.Г.
26.10.2020
688
Коррозионностойкие сверхгидрофобные покрытия на основе графена на медной подложке
Коррозионностойкие сверхгидрофобные покрытия на основе графена на медной подложке
Ученые представили потенциостатическое осаждение, используемое для электроосаждения покрытий на основе никеля (Ni) и никель-графена (Ni-G)…
Притам Рой
06.12.2022
178