CC BY
69АНАЛИЗ ПОДГОТОВКИ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ К ОКРАСКЕ
ANALYSIS OF PREPARING A CAR BODY FOR PAINT
УДК 621
Шайкемелов Адиль Амандыкович, магистр технических наук, специалист отдела локализации производства ТОО «СарыаркаАвтоПром», преподаватель технических дисциплин первой категории. Костанай, Казахстан.
Shaykemelov Adil Amandykovich, Master of Technical Sciences, specialist of the production localization department of SaryarkaAvtoProm LLP, teacher of technical disciplines of the first category. Kostanay, Kazakhstan.
Аннотация
Покрытие катафорезной грунтовки многие годы защищает кузова автомобилей от коррозии. В настоящее время к лакокрасочным материалам для автомобильной промышленности предъявляются всё более жесткие требования по защите от коррозии, экологической безопасности и экономическим показателям. В типовом процессе сборки автомобиля, кузов транспортного средства обрабатывают с целью обеспечения хорошей адгезии покрытия и сопротивлению коррозии. Но перед тем как наносить слой катафорезного покрытия, кузов автомобиля должен быть предварительно обработан, то есть пройти предварительную обработку кузова.
Подготовка поверхности под окраску является одной из основных операций, обеспечивающих долговечность и качество лакокрасочных покрытий. Необходимость проведения подготовки обусловлена присутствием на поверхности металла загрязнений органического и неорганического происхождения, что уменьшает, а иногда и полностью исключает, возможность образования адгезионной связи между покрытием и подложкой. Загрязнения вызывают подпленочную коррозию металла.
Перед нанесением покрытия кузова автомобилей проходят через ряд подготовительных стадий обработки, распылением и окунанием, для подготовки поверхности перед окрашиванием.
Типичная подготовка поверхности в автомобилестроении представляет собой многостадийную обработку кузова, включающую активацию солями титана, цинковое фосфатирование. Процесс заканчивается многократной промывкой деминерализованной водой.
S u m m a r y
Cataphoresis primer coating for many years to protect the car body from corrosion. At the present time to the coating materials for the automotive industry imposed increasingly strict requirements for corrosion protection, ecological security and economic indicators. Typically, during assembly of a vehicle, the vehicle body is treated to ensure good coating adhesion and corrosion resistance. But before you apply a layer of cataphoretic coating, car body must be pre-treated, that is, to pre-treatment of the body.
Surface preparation for painting is one of the core operations, ensuring the durability and quality of the coating. The necessity of preparation due to the presence on the metal surface and the inorganic impurities of organic origin, which reduces and sometimes completely eliminates, the formation of the adhesive bond between the coating and the substrate.
Pollution under the film cause metal corrosion.Before coating car bodies pass through a series of preparatory stages of processing, spraying and dipping, surface preparation prior to painting.
A typical surface preparation in the automotive industry is a multi-step process of the body, including the activation of titanium salts, zinc phosphate. Theprocessends withrepeated washing withdemineralized water.
Ключевые слова: щелочь, коррозия металла, активация, фосфатирование.
Keywords: alkaline, metal corrosion, activation, phosphating.
Подготовка поверхности кузова под окраску состоит из следующих операций: oчистка кузова салфеткой после выхода из цеха сварки; удаление излишков клея, наносимого в цехе сварки в местах зафланцовок, сильных масляных загрязнений (см. рисунки 1 и 2).
Далее обработка кузова осуществляется в девятистадийной установке подготовки поверхности, в которой последовательно производятся следующие операции: обезжиривание поверхностно активными веществами (ПАВ) - 2 стадии (распылением, погружением); промывка - 2 стадии (распылением, погружением); активация погружением; фосфатирование погружением; промывка - 2 стадии (распылением, погружением); промывка деминерализованной водой погружением [1].
Щелочным обезжириванием начинается процесс удаления жировых загрязнений с поверхности деталей (см. рисунок 1).
Рисунок 1. Загрязнение поверхности металла. Обезжиривание обеспечивает очистку поверхности кузова и подготовку ее к последующему процессу активации (см. рисунок 2) [2, 3].
Рисунок 2. Действия химических материалов на загрязнения При обезжиривании водно-щелочными растворами, моющее действие водных растворов сочетается с химическим разложением загрязнений. В щелочной среде эффективность очистки значительно увеличивается. Физико-химические процессы, протекающие при обезжиривании, значительно ускоряются при повышении температуры.
Оптимальный интервал температур находится между 40...50°С. Температура рабочего раствора влияет не только на скорость и качество обезжиривания, но и на стабильность рабочего раствора. При более высоких температурах возможно разложение ПАВ, полифосфаты натрия превращаясь
в ортофосфаты, перестают служить устранителями жесткости воды, что ухудшает качество обезжиривания.
После обезжиривания необходимо тщательно промыть кузов от остатков щелочного раствора и загрязнений, которые могут при накоплении в следующей стадии активации вывести активирующий раствор из равновесного состояния. После обезжиривания поверхность кузова промывается деионизированной водой в зонах промывки распылением и погружением [4].
Для улучшения кристаллообразования в ванне фосфатирования применяют специальные добавки - активаторы фосфатирования (см. рисунки 3 и 4) [5, 6, 7].
Рисунок 3. Влияние активации на процесс фосфатирования
Образование кристаллов
Структура фосфата с Структура фосфата с
плохой активацией хорошей активацией
1500 масштаб
- Панели из холоднокатаного субстрата (СRS) -
Рисунок4. Общий вид фосфатного покрытия Активаторы фосфатирования добавляются в ванну активации, предшествующей ванне фосфатирования. Являясь нерастворимыми соединениями, соли титана и фосфата марганца осаждаются на поверхности металла и служат центрами кристаллизации при фосфатировании, что приводит к уплотнению фосфатных слоёв, повышению их сплошности, уменьшению размеров кристаллов в 2-3 раза.
Фосфатирование - получение фосфатной пленки в результате сложных физико-химических процессов, возникающих на границе раздела металл -раствор. Фосфатная пленка обеспечивает антикоррозионные свойства, адгезию последующих слоев лакокрасочного покрытия и увеличивает срок службы данного покрытия [7].
Образование фосфатного слоя состоит из трёх основных этапов, протекающих одновременно в растворе (см. рисунки 5 и 6) [7,8].
Рисунок 5. Метод фосфатирования
PHOSPHATATION CHEMFOS 700 AL
Ъш,р »uictBi» ■ совам» 4. »рдоЬ» -1500Х
•АтЧ •» • V - w- Чу - '• V.. • ' ч- • - V ч ■ V ' . ' crs*cf700al phrc=8.0 2.0g/m2 1 ■ ■ ■ !■ л * . !■ ^ ' v 'J 1 • - ч^АйИЯй-У» » V crs + cf700al phrc=8.5 2.0g m2 , V ■ - tf' ■ V ■ f. ■■■ . ■• ■■ ••■ 4 . crs*cf700al phrc=9.0 2.1g/m2
' i.\> ■■■■■■■ crs+cf700al phrc-9.5 2.6g;m2 '¡iiAtyJ 1 Л - - .V \' -fvv'v' ^i*-» . W 'J , crs ♦ cf/OOnl phrr 10.0 2.8g/m2
Рисунок 6. Влияние рН на кристаллообразование фосфатного слоя
Качество фосфатного покрытия - равномерность покрытия. Метод оценки - визуальный. Равномерное фосфатное покрытие необходимо для обеспечения коррозийной устойчивости и равномерности после нанесения катафореза.
Вес покрытия. Метод оценки - гравиметрический. Единицы измерения - г/м2. В данном случае измеряется эффективность фосфатного покрытия. Оптимальный вес для фосфатного слоя составляет от 2 до 4 г/м2.
Размер кристаллов. Метод оценки -электронный микроскоп SEM. Единицы измерения - микрон. В данном случае измеряется равномерность покрытия.
Промывание после фосфатирования - растворение концентрации солей на поверхности и остановка реакции фосфатирования [7].
Равномерное фосфатное покрытие необходимо для обеспечения коррозийной устойчивости и равномерности после нанесения катафореза. Фосфатное покрытие является основой, на которую наносится катафорез, оно улучшает качества катафореза.
Установление гидролитического равновесия между ионами, изкоторых формируется фосфатная плёнка.
Э7п(Н2Р04}2 ^ 7пЭ(Р04}2 + 4Н3Р04 (1)
Нерастворимая соль цинка Свободная фосфорная кислота. Взаимодействие стальной поверхности (кузова) со свободнойфосфорной кислотой (анодный процесс).
Бе ^ Бе2+.. +2е (2)
При этом одновременно происходит катодный процесс - выделение свободного водорода по реакции.
2Н+ + 2е ^ Н2 (3)
Катодное выделение водорода приводит к сдвигу рН приэлектродного слоя (слой около металлической поверхности) в сторону уменьшения и достигает величины осаждения фосфатного покрытия менее 4. Процесс осаждения фосфатного покрытия ускоряется при увеличении скорости катодного процесса, которое достигается путём введения в фосфатирующий раствор нитрита натрия.
Осаждение на фосфатируемой поверхности слоя нерастворимых солей металлов, содержащихся в фосфатирующем растворе: 7п3(Р04)2*4Н20 -гопеит и 7п2Бе(Р04)2*4Н20 - фосфофиллит[8].
Одновременно эти соли осаждаются и в толще раствора, образуя фосфатный шлам. Фосфатная пленка легко впитывает влагу воздуха и растворенные в ней соли, поэтому промежуток между фосфатированием и окраской должен быть не более 24 часов. С целью исключения ухудшения свойств фосфатного слоя при остановке производства более чем на 24 часа оставлять фосфатные кузова в накопителях цеха окраски запрещается.
Проведенный анализ показал, что для получения качественной коррозионной стойкости поверхности автомобиля необходимо провести многостадийную подготовку автомобиля с использованием химических реагентов и специального оборудования.
Наиболее широко применяемым способом подготовки кузова является щелочное обезжиривание и фосфатирование кузова автомобиля.
Литература
1. Гай Лорин. Фосфатирование METAUX //Eyrolles // 1974 - С.77 - 156
2. Дэйв Джордан, Уильям Брюна. Моделирование мощности электроосаждения. Форум издание SURCAR . - 2001.
3. Руководство по защите от коррозии. Авто сталь партнерство. - 1999.
4. Дато Хо ТетКеонг, Том Дюваль. Развитие долгосрочного катионного эпоксидного электроосаждения. - 2004.
5. Балиез Т. Renault DICAP. Важность подготовки поверхности и катафореза в защите от коррозии SITS - 2003.
6. Обновление разработки теста циклической коррозии лаборатории SAE J2334. Общество инженеров автомобильной промышленности. - 2003.
7. Оценка сварных листов покрытых защитой от коррозии. Ассоциация немецкой промышленности. - 2003.
8. Боб Уайт, Денис Тальян. Автомобильные покрытия: прошлое, настоящее и будущее // Промышленные краски и порошок. - 2003.
Literature
1. Guy Lorin. Phosphating METAUX // Eyrolles // 1974 - P.77 - 156
2. Dave Jordan, William Bruno. Modeling the power of electrodeposition. Forum Edition SURCAR. - 2001.
3. Guidelines for corrosion protection. Auto steel partnership. - 1999.
4. Dato Ho TetKeong, Tom Duval. The development of long-term cationic epoxy electrodeposition. - 2004.
5. Baliez T. Renault DICAP. The importance of surface preparation and cataphoresis in corrosion protection SITS - 2003.
6. Update development of the cyclic corrosion test laboratory SAE J2334. Society of Automotive Engineers. - 2003.
7. Evaluation of welded sheets coated with corrosion protection. Association of German Industry. - 2003.
8. Bob White, Denis Talyan. Automotive coatings: past, present and future // Industrial paints and powder. - 2003.
