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

Катодно-механическое хромирование или гальванохонингование?
Катодно-механическое хромирование или гальванохонингование?
Сравнение процесса катодно-механического нанесения покрытий с процессом гальванохонингования демонстрирует существенное принципиальное различие между этими процессами…
Жеско Ю.Е.
09.07.2019
1058
Электрохимические ячейки и их применение в практике осаждения гальванических покрытий
Электрохимические ячейки и их применение в практике осаждения гальванических покрытий
Оснащение гальванических цехов оборудованием для автоматического контроля и корректировки состава электролитов по основным компонентам и…
Горкер Л.С., к.т.н., Израиль
07.08.2018
4559
Намеренное избыточное нанесение покрытия
Намеренное избыточное нанесение покрытия
Технология нанесения покрытий развивалась медленнее, чем другие производственные процессы. В то время как в этой…
Фелипе Атти, KraftPowercon
24.09.2019
552
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
401
Процесс нанесения покрытий на пластмассы впервые в Европе соответствует требованиям REACH
Процесс нанесения покрытий на пластмассы впервые в Европе соответствует требованиям REACH
Несколько лет назад компания Coventya запустила долгосрочный научно-исследовательский проект, направленный на удаление продуктов, содержащих Cr…
Coventya
02.08.2021
153
Электроосаждение железа из метансульфонатного электролита
Электроосаждение железа из метансульфонатного электролита
Показана возможность электроосаждения нанокристалических покрытий железом из экологически привлекательного метансульфонатного электролита. Выход по току и…
Данилов Ф.И., д.х.н., Васильева Е.А., к.т.н., Вакуленко В.М., к.х.н., Проценко В.С., д.х.н., ГВУЗ Украинский государственный химико-технологический университет
12.07.2018
1336
Композиционные химические никелевые покрытия для применения в ветроэнергетике
Композиционные химические никелевые покрытия для применения в ветроэнергетике
Способность композиционных химических никелевых покрытий взаимодействовать с разнообразными частицами делает их крайне полезными для применения…
Майкл Фелдштейн
17.05.2021
271
Мировые тенденции в производстве тормозных суппортов
Мировые тенденции в производстве тормозных суппортов
Возможность визуального осмотра деталей тормозной системы и увеличение срока гарантии на современные легковые автомобили заставило…
Маттиас Хош
22.12.2020
306
Образование пассивирующих слоев на основе трехвалентного хрома
Образование пассивирующих слоев на основе трехвалентного хрома
Доказано, что данный процесс является безопасной заменой шестивалентного хрома, однако необходимы базовые знания о составе.
Дженифер Хонсельманн, Эрик Манкел и Питер Волк
21.09.2020
491