Theo quyết định 115 của bộ công nghiệp, các nhà sản xuất ô tô dưới 16 chỗ phải có hệ thống sơn điện ly (E-coat) và gây khó khăn cho một loạt các nhà sản xuất mới thành lập. Vậy hệ thống sơn đó là gì, xin mời tham khảo thêm khái niệm, lịch sử hình thành và qui trình sơn đó như sau:
What is E-coat? Sơn điện ly là gì?
Sơn điện ly (ED) là chất polyme hữu cơ được tạo ra bám vào bề mặt thân xe dưới một hiệu điện thế trung bình (khoảng 250 ~ 350 V) và dòng điện tương đối cao (800 ~ 1000 A). Lớp sơn điện ly có tác dụng chống ăn mòn rất tốt và là lớp sơn đầu tiên trong số vài lớp phủ lên xe ôtô. Trong qui trình sơn ED, thân xe được nhúng hoàn toàn xuống bể sơn. Dòng điện một chiều sẽ chạy qua hệ thống và tạo ra lớp sơn mỏng bao phủ toàn bộ các chi tiết thân xe kể cả những khu vực ngóc nghách nhất. Cũng giống như qui trình mạ điện phân, dung dịch sơn chính là dung dịch điện ly và thân xe chính là cực âm của quá trình mạ đó.
Lịch sử phát triển.
Việc nghiên cứu và phát triển sơn điện ly được bắt đầu năm 1957 tại hãng Ford, dưới sự điều hành của Dr. George Brewer. Và mục đích của việc nghiên cứu này là cải tiến phương pháp chống ăn mòn các chi tiết phức tạp có nhiều ngóc ngách (hard-to-reach parts) khó tiếp cận của xe. Các nhà sản xuất ô tô đều biết rất rõ những khu vực nào trong thân xe dễ bị gỉ sét (ví dụ: hốc bậc cửa xe – rocker panels, các cột chống – pillars, phần dưới cửa xe – lower doors), những chỗ nào không bị (ví dụ: trần xe – roof). Mặc dù theo qui trình sơn nhúng thông thường các lớp sơn có thể chui được vào ngóc ngách của chi tiết, nhưng chúng thường không triệt để và dễ bị chảy sệ xuống trong khi sấy khô bởi sự bốc hơi của dung môi. Vì thế nhóm nghiên cứu của Dr. George đã cố gắng tạo ra một loại sơn mà thành phần dung môi không thể thoát ra được trong qui trình ứng dụng. Công việc của họ bắt đầu chuẩn bị cho một xu hướng mới để phát triển loại sơn điện ly (electrocoat). Bể sơn điện ly đầu tiên của hãng Ford hoạt động vào ngày 4 tháng 7 năm 1961 chỉ để sơn cho mấy cái vành bánh xe, đến năm 1963 bể sơn điện ly đầu tiên đã được ứng dụng cho cả thân xe ô tô. Mặc dù thị trường cho loại sơn này vẫn phát triển đều đặn sau khi giới thiệu, nhưng mãi cho đến tận năm 1973 khi mà hệ thống sơn âm cực (cathodic) ra đời thì công nghệ sơn này mới được phát triển đại trà. Năm 1965 chỉ có một phần trăm xe ô tô có lớp sơn lót điện ly, năm 1970 có khoảng mười phần trăm nhưng đến nay thì 100% xe đã ứng dụng công nghệ sơn lót điện ly này.
Ưu điểm.
- Tạo ra được lớp màng sơn chui sâu vào trong các hốc, ngóc ngách trong thân xe bảo vệ chống gỉ sét cho thân xe.
- Hiệu suất chuyển đổi tốt hơn, giảm được đến 95% lượng sơn thất thoát trong quá trình làm việc, đặc biệt khi so sánh với phương pháp phun.
- Là loại sơn gốc nước nên giảm thiểu được những mối nguy hiểm cháy nổ, ô nhiễm môi trường trong khi vận chuyển cũng như sản xuất. Và đương nhiên giảm được chi phí lắp đặt hệ thống PCCC, xử lý chất thải.
- Độ nhớt của dung dịch thấp (tương đương với nước), dễ dàng bơm vận hành cũng như khả năng thoát nhanh khỏi xe sau khi nhúng.
- Lớp màng sơn sau khi tạo thành không thể hòa tan trong nước, cho phép rửa và thu hồi lượng sơn bám trên xe.
- Lớp sơn này đủ khô cho phép chạm vào khi vận chuyên vào lò sấy.
- Không giống như sơn phun, lớp sơn tĩnh điện này sẽ không bị chảy sệ trong khi sấy khô.
- Qui trình này hoàn toàn tự động, giảm được chi phí lao động trực tiếp cho doanh nghiệp.
Nhược điểm.
Mặc dù những ưu điểm của qui trình sơn điện ly hoàn toàn lấn át những nhược điểm của nó, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế. Sơn điện ly chỉ có thể thực hiện được trên các vật liệu có tính dẫn điện. Khi một chi tiết đã được sơn phủ và sơn điện ly lớp thứ hai là không thể thực hiện được. Vì thế lớp sơn điện ly chỉ được sử dụng cho lớp sơn lót đầu tiên, những lớp sơn màu tiếp theo sẽ sử dụng những phương pháp công nghệ khác.
Qui trình tạo nên lớp sơn.
Electrolysis/Sự điện phân:
Sự điện phân là sự phân ly chất lỏng thành các ion âm và ion dương khi có dòng điện một chiều chạy qua.
Anode: 2 H2O -> O2 / + 4H+ + 4e-
Cathode: 2 H2O + 2 e- -> H2 / + 2 OH-
Electrophoresis/Sự điện di:
Sự điện di là sự di chuyển các phần tử sơn, keo nhựa mang điện tích trong môi trường dẫn điện bởi tác động của một hiệu điện thế. Các phần tử sơn sẽ dịch chuyển đến các điện cực theo qui trình sau:
CH3COO- H+ + R-NH2 -> CH3COO- + R-NH3+
CH3COO- move towards the anode
R-NH3+ move towards the cathode
Anode: CH3COO- + H+ -> CH3COOH
Cathode: R-NH3+ + 2 OH- -> R-NH2 \ + H2O
Electrodeposition/Sự kết tủa điện phân:
Sự kết tủa điện phân là sự kết dính những phân tử sơn tại một điện cực. Các phần tử mang điện tích dương sẽ kết tủa tại cực dương, các phân tử mang điện tích âm sẽ tụ tập tại cực dương. Vì là qui trình sơn âm cực, nên sự kết tủa chỉ sảy ra tại cực âm mà thôi.
Cathode: R-NH3+ + 2 OH- -> R-NH2 \ + H2O
Electroendosmosis/Sự điện thẩm:
Sự điện thấm là bước cuối cùng của qui trình này. Các hạt sơn bị hút về phía cực âm và kết dính tại đó, tạo nên lớp sơn bán thấm semi-permeable. Nước tại khu vực xung quanh âm cực sẽ bị đẩy qua lớp màng sơn này, đó là nguyên nhân khử nước của lớp sơn. Tạo ra màng sơn có khả năng chống lại sự va chạm vật lý (ta có thể chạm tay vào bề mặt sơn mà không bị hỏng).
Ghi chú: Vì không gõ dấu được nên em để ký hiệu "/" là bay hơi, "\" là kết tủa, và số ghi hóa trị không cho lên trên hay xuống dưới được ... mong các bác đừng mắng [&:].
What is E-coat? Sơn điện ly là gì?
Sơn điện ly (ED) là chất polyme hữu cơ được tạo ra bám vào bề mặt thân xe dưới một hiệu điện thế trung bình (khoảng 250 ~ 350 V) và dòng điện tương đối cao (800 ~ 1000 A). Lớp sơn điện ly có tác dụng chống ăn mòn rất tốt và là lớp sơn đầu tiên trong số vài lớp phủ lên xe ôtô. Trong qui trình sơn ED, thân xe được nhúng hoàn toàn xuống bể sơn. Dòng điện một chiều sẽ chạy qua hệ thống và tạo ra lớp sơn mỏng bao phủ toàn bộ các chi tiết thân xe kể cả những khu vực ngóc nghách nhất. Cũng giống như qui trình mạ điện phân, dung dịch sơn chính là dung dịch điện ly và thân xe chính là cực âm của quá trình mạ đó.
Lịch sử phát triển.
Việc nghiên cứu và phát triển sơn điện ly được bắt đầu năm 1957 tại hãng Ford, dưới sự điều hành của Dr. George Brewer. Và mục đích của việc nghiên cứu này là cải tiến phương pháp chống ăn mòn các chi tiết phức tạp có nhiều ngóc ngách (hard-to-reach parts) khó tiếp cận của xe. Các nhà sản xuất ô tô đều biết rất rõ những khu vực nào trong thân xe dễ bị gỉ sét (ví dụ: hốc bậc cửa xe – rocker panels, các cột chống – pillars, phần dưới cửa xe – lower doors), những chỗ nào không bị (ví dụ: trần xe – roof). Mặc dù theo qui trình sơn nhúng thông thường các lớp sơn có thể chui được vào ngóc ngách của chi tiết, nhưng chúng thường không triệt để và dễ bị chảy sệ xuống trong khi sấy khô bởi sự bốc hơi của dung môi. Vì thế nhóm nghiên cứu của Dr. George đã cố gắng tạo ra một loại sơn mà thành phần dung môi không thể thoát ra được trong qui trình ứng dụng. Công việc của họ bắt đầu chuẩn bị cho một xu hướng mới để phát triển loại sơn điện ly (electrocoat). Bể sơn điện ly đầu tiên của hãng Ford hoạt động vào ngày 4 tháng 7 năm 1961 chỉ để sơn cho mấy cái vành bánh xe, đến năm 1963 bể sơn điện ly đầu tiên đã được ứng dụng cho cả thân xe ô tô. Mặc dù thị trường cho loại sơn này vẫn phát triển đều đặn sau khi giới thiệu, nhưng mãi cho đến tận năm 1973 khi mà hệ thống sơn âm cực (cathodic) ra đời thì công nghệ sơn này mới được phát triển đại trà. Năm 1965 chỉ có một phần trăm xe ô tô có lớp sơn lót điện ly, năm 1970 có khoảng mười phần trăm nhưng đến nay thì 100% xe đã ứng dụng công nghệ sơn lót điện ly này.
Ưu điểm.
- Tạo ra được lớp màng sơn chui sâu vào trong các hốc, ngóc ngách trong thân xe bảo vệ chống gỉ sét cho thân xe.
- Hiệu suất chuyển đổi tốt hơn, giảm được đến 95% lượng sơn thất thoát trong quá trình làm việc, đặc biệt khi so sánh với phương pháp phun.
- Là loại sơn gốc nước nên giảm thiểu được những mối nguy hiểm cháy nổ, ô nhiễm môi trường trong khi vận chuyển cũng như sản xuất. Và đương nhiên giảm được chi phí lắp đặt hệ thống PCCC, xử lý chất thải.
- Độ nhớt của dung dịch thấp (tương đương với nước), dễ dàng bơm vận hành cũng như khả năng thoát nhanh khỏi xe sau khi nhúng.
- Lớp màng sơn sau khi tạo thành không thể hòa tan trong nước, cho phép rửa và thu hồi lượng sơn bám trên xe.
- Lớp sơn này đủ khô cho phép chạm vào khi vận chuyên vào lò sấy.
- Không giống như sơn phun, lớp sơn tĩnh điện này sẽ không bị chảy sệ trong khi sấy khô.
- Qui trình này hoàn toàn tự động, giảm được chi phí lao động trực tiếp cho doanh nghiệp.
Nhược điểm.
Mặc dù những ưu điểm của qui trình sơn điện ly hoàn toàn lấn át những nhược điểm của nó, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế. Sơn điện ly chỉ có thể thực hiện được trên các vật liệu có tính dẫn điện. Khi một chi tiết đã được sơn phủ và sơn điện ly lớp thứ hai là không thể thực hiện được. Vì thế lớp sơn điện ly chỉ được sử dụng cho lớp sơn lót đầu tiên, những lớp sơn màu tiếp theo sẽ sử dụng những phương pháp công nghệ khác.
Qui trình tạo nên lớp sơn.
Electrolysis/Sự điện phân:
Sự điện phân là sự phân ly chất lỏng thành các ion âm và ion dương khi có dòng điện một chiều chạy qua.
Anode: 2 H2O -> O2 / + 4H+ + 4e-
Cathode: 2 H2O + 2 e- -> H2 / + 2 OH-
Electrophoresis/Sự điện di:
Sự điện di là sự di chuyển các phần tử sơn, keo nhựa mang điện tích trong môi trường dẫn điện bởi tác động của một hiệu điện thế. Các phần tử sơn sẽ dịch chuyển đến các điện cực theo qui trình sau:
CH3COO- H+ + R-NH2 -> CH3COO- + R-NH3+
CH3COO- move towards the anode
R-NH3+ move towards the cathode
Anode: CH3COO- + H+ -> CH3COOH
Cathode: R-NH3+ + 2 OH- -> R-NH2 \ + H2O
Electrodeposition/Sự kết tủa điện phân:
Sự kết tủa điện phân là sự kết dính những phân tử sơn tại một điện cực. Các phần tử mang điện tích dương sẽ kết tủa tại cực dương, các phân tử mang điện tích âm sẽ tụ tập tại cực dương. Vì là qui trình sơn âm cực, nên sự kết tủa chỉ sảy ra tại cực âm mà thôi.
Cathode: R-NH3+ + 2 OH- -> R-NH2 \ + H2O
Electroendosmosis/Sự điện thẩm:
Sự điện thấm là bước cuối cùng của qui trình này. Các hạt sơn bị hút về phía cực âm và kết dính tại đó, tạo nên lớp sơn bán thấm semi-permeable. Nước tại khu vực xung quanh âm cực sẽ bị đẩy qua lớp màng sơn này, đó là nguyên nhân khử nước của lớp sơn. Tạo ra màng sơn có khả năng chống lại sự va chạm vật lý (ta có thể chạm tay vào bề mặt sơn mà không bị hỏng).
Ghi chú: Vì không gõ dấu được nên em để ký hiệu "/" là bay hơi, "\" là kết tủa, và số ghi hóa trị không cho lên trên hay xuống dưới được ... mong các bác đừng mắng [&:].
Last edited by a moderator:
Chủ đề tương tự
Ngày đăng:
.
