Шта је Е{0}}премаз?

Први пут када је наш инжењерски тим отворио кородирану ладицу за батерије враћену из обалног дистрибутивног центра у југоисточној Азији, образац квара нам је рекао све што треба да знамо. Слани спреј је продро кроз рупицу у близини завареног шава и у року од осам месеци челична подлога је показала активно крварење рђе кроз оно што је требало да буде десето-годишњи систем премаза. Тај инцидент је променио начин на који одређујемо површинску заштиту за свако челично кућиште које напушта наш објекат.

Елецтроцоатинг-е-краће премаз-функционише на принципу који и даље делује скоро превише елегантно након што га разумете. Потопите проводни део у каду која садржи наелектрисане честице боје, примените једносмерни напон и те честице мигрирају кроз течност и таложе се на сваку површину коју струја може да досегне. Физика је једноставна: супротна наелектрисања се привлаче. Али инжењеринг неопходан да се овај рад изврши у производном обиму укључује хемију, динамику флуида и контролу процеса за које су аутомобилској индустрији биле потребне деценије да се усаврши.

Електрохемија иза формирања филма

Када једносмерна струја пролази кроз купку за облагање, истовремено се јављају четири различита феномена. Електрофореза помера наелектрисане смоле и честице пигмента према радном предмету. Електроталожење узрокује да те честице изгубе набој и таложе се као кохерентан филм. Електролиза ствара водоник на катоди и кисеоник на аноди. Електроосмоза тера молекуле воде из свеже депонованог премаза, згушњавајући филм пре него што напусти резервоар.

Резултат је премаз који се обавија око ивица, продире у удубљења и гради се до самоограничавајуће дебљине{0}} која је одређена електричним отпором нанесеног филма. Када премаз достигне одређену дебљину, довољно изолује површину да струја опадне и таложење престане. Ово -самоограничавајуће понашање објашњава зашто е-премаз производи изузетно уједначене филмове у сложеним геометријама-нешто са чим се примена спреја једноставно не може ускладити на деловима са унутрашњим шупљинама и уским угловима.

За кућишта челичних батерија која ће свој радни век провести изложена сољу на путу и ​​цикличкој влажности, ова разлика је важна. Анодни е-премаз и даље има примену-ниже температуре очвршћавања боље раде за склопове осетљиве на топлоту-али кућиште литијумских батерија које ради са стандардним хладно-челиком скоро универзално специфицира катодне епоксидне прајмере.

Шта се заправо дешава у резервоару

Купка за премазивање изгледа варљиво једноставно: 80-90 процената дејонизоване воде која носи 10-20 процената чврсте супстанце боје уз стално мешање. Али одржавање те купке у производњи захтева свакодневну пажњу на десетак међусобно повезаних параметара. Садржај чврстих материја се помера као наслаге материјала на деловима. пХ се помера како се нуспродукти киселине акумулирају. Проводљивост се мења са контаминацијом од нагомилавања и производа разградње. Температура утиче на вискозитет и брзину таложења.

Циљеви процеса

• 18-20 посто чврсте материје
• пХ између 5,9 и 6,3
• Проводљивост: 1100-1500 µС/цм
• Температура: 28-32 степена

Наши инжењери процеса циљају 18-20 процената чврстих материја, пХ између 5,9 и 6,3, проводљивост од 1100 до 1500 микросименса по центиметру и температуру купатила на 28-32 степена Целзијуса. Ови распони потичу од спецификација добављача премаза прерађених кроз деценије искуства у производњи аутомобила. Одступање од њих не мора нужно узроковати тренутни квар, али помера прозор процеса и повећава варијабилност у изградњи филма, изгледу и перформансама корозије.

Примена напона захтева контролисану рампу. Погађање радног предмета пуним напоном одмах изазива концентрисање струје на оштрим ивицама и танким деловима, потенцијално пуцајући на таложени филм и стварајући рупице које су уништиле лежиште батерије у југоисточној Азији. Рампа од десет до петнаест секунди до радног напона између 150 и 350 волти омогућава изједначавање расподеле струје по површини. Време урањања од 120-180 секунди обезбеђује адекватну изградњу филма без губитка продужених циклуса.

Куломбски однос-отприлике 1,2 до 1,4 кулона по квадратном центиметру таложи један микрометар филма-даје производним тимовима алат за предвиђање за контролу процеса. Ако делови испадну танки, проверите излаз исправљача. Ако дебљина варира у зависности од оптерећења, испитајте постављање електрода и циркулацију каде.

Предтретман све одређује

Ево непријатне истине о електропремазивању: сам е-премаз ретко узрокује кварове на терену. Предтретман ради. Сваки проблем корозије који смо пратили кроз наш ланац снабдевања настао је у неадекватном чишћењу, неправилном фосфатирању или контаминацији између фаза процеса.

Челичне подлоге захтевају одмашћивање да би се уклонила уља за штанцање и руковање прљавштинама које спречавају хемијско везивање. Ултразвучно чишћење на 60 степени Целзијуса у трајању од три минута праћено испирањем спрејом под високим-притиском при 0,3 мегапаскала уклања већину контаминације. Али „већина“ није довољно добра за делове који треба да преживе 1000 сати тестирања у сланом спреју.

Премаз за конверзију фосфата ствара микроскопску кристалну структуру која учвршћује органски филм за метал. Системи са цинк фосфатом који циљају 2-4 грама по квадратном метру са величином кристала испод 5 микрометара постали су аутомобилски стандард. Кристали обезбеђују механичко спајање док фосфатни слој додаје сопствену инхибицију корозије. Прескочите овај корак или га покрените лоше, па ће се чак и савршени е-цоат филм одложити када корозија започне на интерфејсу.

Завршно испирање пре електропремаза мора довести до површинске проводљивости испод 10 микросименса по центиметру. Већа проводљивост узрокује неравномерну дистрибуцију струје у резервоару за е-коат и производи водене мрље и ознаке протока које инспектори квалитета одбацују на увид.

Стварности опреме

Дизајн резервоара прати делове који се облажу. Правоугаони резервоари одговарају системима за индексирање где се терет налази на фиксним позицијама. Цистерне у облику чамца{2}} са рампираним улазним и излазним секцијама прихватају непрекидне моношинске транспортере. Унутрашња површина захтева пластичну изолацију ојачану стакленим{4}}влакнима- од 20.000 волти да би се спречило цурење струје и обезбедило да се електрично поље концентрише на обрадак, а не на зидове резервоара.

Циркулациони системи раде непрекидно-искључују их на више од два сата и чврста материја почиње да се таложи на дно. Пумпе величине три до четири пуна обртаја по сату одржавају хомогену дистрибуцију. Доње брзине изнад 0,4 метра у секунди спречавају мртве зоне у којима се накупљају честице тешких пигмента.

Системи за ултрафилтрацију извлаче пермеат-у суштини чисту воду са растварачима мале молекуларне тежине-из купатила за употребу у фазама после-испирања. Ова затворена петља опоравља отприлике 80 процената материјала који се извлачи на делове, смањујући и трошкове сировина и оптерећења за третман отпадних вода. Рад са добављачима који треба да премазе велике површине са малим маргинама, ова ефикасност опоравка директно утиче на економичност производње.

Анодни систем заслужује више пажње него што обично добија. Полу{1}}пропустљиве мембране које окружују аноде омогућавају пролаз јонским нуспроизводима задржавајући смолу и пигмент. Течност анолита се кисели како се производња наставља; Системи за контролу проводљивости испуштају концентровани анолит и замењују га дејонизованом водом да би се одржао јонски баланс. Занемарите овај круг и хемија у купатилу се помера све док квалитет премаза не постане непредвидљив.

Тестирање које је важно

Излагање сланом спреју према АСТМ Б117 остаје стандардни убрзани тест корозије упркос својим признатим ограничењима. Испитно окружење-5 процената раствора натријум хлорида на 35 степени Целзијуса уз континуирано излагање магли-убрзава корозију, али не понавља циклус мокро-суво, температурне промене и контаминацију које делови доживљавају у стварном раду.

За катодне епоксидне прајмере преко фосфатираних челика дебљине сувог филма 20-35 микрометара, спецификације обично захтевају минималну експозицију од 1000 сати са ограничењем пузања на 2 милиметра са једне стране.Прилагођени добављачи кућишта батеријачесто повећавају ово до 1500 сати када се комбинују са цинк-никловањем на подлози. Циклично тестирање корозије које укључује слани спреј, циклусе намакања, сушења-и замрзавања пружа бољу корелацију са перформансама на терену, али траје дуже и кошта више.

Унакрсна{0}}тестирање адхезије према АСТМ Д3359 открива неуспехе претходног третмана пре него што постану проблеми на терену. Отпорност на удар на 50 центиметара{4}}килограма потврђује да филм може да преживи механичко руковање које се дешава током склапања батерије. Тврдоћа оловке од 2Х или већа указује на потпуно очвршћавање-недовољно печених филмова, али остају хемијски активни и брже се разграђују под утицајем животне средине.

Свакодневно праћење купања прати параметре који предвиђају квалитет премаза: садржај чврстих материја, однос пигмента{0}}према-везу, пХ, проводљивост, еквивалент неутрализације. Када било шта од ових одступи од спецификације, процесни инжењери истражују пре покретања производње. Чекање на инспекцију квалитета да би се открили проблеми губи материјал и капацитет док ризикујете пошиљке купаца.

Где ова технологија доноси праву вредност

Аутомобилска индустрија је покренула развој е-премаза јер ниједна друга технологија није могла равномерно да обложи кутијасте делове, прирубнице и тачкасто{1}}заварене спојеве који чине структуру каросерије аутомобила. Та иста способност се директно преводи у кућишта батерија за електрична возила.

Челични носачи батерија током свог радног века наилазе на прскање са пута, хемикалије за од{0}}ење, колебање влаге и повремене ударце камења. Систем заштите од корозије мора да преживи 15 година или 150.000 миља у најагресивнијим радним условима-помислите на слане аутопутеве у Скандинавији или приобалне путеве у тропској клими. Е-премаз обезбеђује уједначен основни слој који спречава иницирање корозије на завареним шавовима, ласерским-ивицама и формираним угловима који би недостајали или би били неадекватно покривени наношењем спрејом.

Наш тим има обложена челична кућишта у распону од малих кућишта модула од 48 В до пуних- лежишта за вучне батерије чија је површина већа од два квадратна метра. Предност електропремаза у снази бацања постаје очигледна када покушате да фарбате унутрашњост затворене кутије. Или ћете га оставити голим и надати се да никада неће видети влагу, или ћете избушити приступне рупе које стварају додатна места иницирања корозије. Е-премаз продире у сваку шупљину коју купатило може да испуни, пружајући потпуну заштиту без компромиса у дизајну.

Формулације за очвршћавање на ниским{0} температурама које се баве осетљивошћу на топлоту склопљених модула представљају значајан развој запроизвођачи литијумских батеријакоји након постављања ћелије треба да наносе заштитне премазе. Стандардни е-системи премаза очвршћавају на 170 степени Целзијуса 20 минута-на температурама које би оштетиле ћелије и електронику. Алтернативе ниског-печења које се очвршћавају на 140 степени у трајању од 15 минута жртвују неке крајње перформансе, али остају адекватне за многе апликације где конкурентна ограничења процеса ограничавају излагање топлоти.

Практична ограничења и компромиси

Опције боја су ограничене у поређењу са прашкастим премазом или течном бојом. Већина е-система премаза користи црне или сиве прајмере; промена боја захтева чишћење резервоара које траје данима и троши материјал. Неки објекти користе више резервоара за различите боје, али то умножава капиталне захтеве и захтеве за подним простором.

Захтеви очвршћавања ограничавају избор подлоге. Делови који не могу да издрже 140-175 степени Целзијуса за циклус очвршћавања-одређене пластике, унапред састављене компоненте са температурно-осетљивим елементима, делови са -лежајима за причвршћивање- захтевају алтернативне приступе премазивању. Системи анодног е-цоат-а нуде ниже температуре очвршћавања, али жртвују перформансе корозије.

Усклађеност са животном средином постала је једноставна у поређењу са системима за прскање на бази растварача{0}}. Е- купке за капут садрже минимално испарљивих органских једињења, испуњавајући ЕПА и ЦАРБ захтеве без опреме за контролу емисије. Затворени-систем за испирање смањује потрошњу воде и испуштање отпадних вода. Али сама купка захтева пажљиво управљање-истрошеним анолитом потребна је неутрализација, ултрафилтрационе мембране захтевају одлагање након 18-36 месеци рада, а фосфатни муљ из претходног третмана садржи регулисане метале.

Када оутсоурцинг има смисла

Многидобављачи литијум-гвожђе-фосфатних батеријаи произвођачи кућишта препуштају електропремазе специјализованим радњама уместо да улажу у опрему за заштиту. Ово има економског смисла када обим производње не оправдава наменски капацитет, када спецификације вишеструких премаза захтевају флексибилност коју линије за једну-намену не могу да обезбеде или када техничка експертиза за управљање купатилом и контролу квалитета не спада у кључне компетенције.

Компромис је ризик ланца снабдевања. Времена испоруке премаза додају дане у распоред производње. Квалитет зависи од процесне дисциплине у радњи, а не од интерних контрола. Транспорт између објеката за производњу и премазивање повећава трошкове и изложеност руковању.

Наш приступ је био да квалификујемо више извора премаза, обезбедимо детаљне спецификације које упућују на параметре процеса и захтеве испитивања описане горе, и ревизију улазног квалитета на свакој пошиљци. Када пронађемо проблеме, пратимо их кроз процес премазивања да бисмо идентификовали основне узроке, а не да једноставно одбацимо делове. Ова сарадња је побољшала квалитет код наших добављача премаза, док нам је дала флексибилност да мењамо обим како потражња варира.

Технологија Е-премаза је заслужила своју позицију као доминантан систем прајмера за заштиту од корозије на челичним подлогама. Комбинација уједначене покривености, контролисаних својстава филма, еколошке усклађености и ефикасности производње чини га очигледним избором за кућишта батерија и структурне компоненте које захтевају-дуготрајну издржљивост у агресивним радним окружењима. Разумевање параметара процеса, захтева за квалитет и практичних ограничења помаже инжењерским тимовима да одреде системе премаза који дају поуздане перформансе уместо да се надају да ће генерички позив на неки начин произвести прихватљиве резултате.