Đang tải...

Công nghệ vật liệu Sơn điện ly (E-coat) trên xe ô tô

Thảo luận trong 'Công nghệ mới' bắt đầu bởi linhautonet, 23/4/10.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. linhautonet
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    15/10/09
    Số km:
    574
    Được đổ xăng:
    62
    Mã lực:
    51
    Xăng dự trữ:
    95 lít xăng
    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
    Một dây chuyền sơn điện ly đạt chuẩn phải tuân thủ đầy đủ các bước sau:
    1. Làm sạch bề mặt kim loại bằng cách bơm dầu hôi để lấy hết dầu mỡ và vụn kim loại sinh ra trong các công đoạn hàn gắn. Sau đó vỏ xe được nhúng vào bể dung dịch xút. Bước này sẽ giúp lấy đi khoảng 85-90% dầu mỡ còn bám trên bề mặt kim loại.
    2. Tiếp đó, vỏ xe sẽ được nhúng vào bể nước để làm sạch làm xút bám trên kim loại.
    3. Vỏ xe được đưa vào bể dung dịch hoạt hoá để làm mịn.
    4. Vỏ xe được chuyển sang bể phốt phát kẽm, có tác dụng chống gỉ. Lớp phốt phát này rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới việc lớp sơn tĩnh điện sau đó có "ăn" hay không.
    5. Vỏ xe được chuyển sang bể dung dịch kiềm để loại bỏ các yếu tố không bền vững.
    6. Đây là khâu quan trọng nhất: Sơn điện ly. Vỏ xe sẽ được nhúng trong bể sơn khoảng 6 phút, sao cho có một lớp sơn dày chừng 20-30 phần nghìn milimét bám đều trên bề mặt kim loại. Tiếp đó vỏ xe sẽ được làm sạch những sơn thừa bám trên bề mặt.
    7. Cuối cùng, vỏ xe được đưa vào lò sấy ở nhiệt độ chừng 170 độ C trong khoảng 40 phút. Sức nóng sẽ giúp lớp sơn điện ly bám chắc vào vỏ xe.
    -Từng bước của quy trình có thể được thực hiện kỹ hơn, tuỳ theo mỗi hãng xe.
     
  2. Ctrl+C
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    19/12/09
    Số km:
    1,513
    Được đổ xăng:
    43
    Mã lực:
    186
    Xăng dự trữ:
    -53 lít xăng
    Sơn điện ly là công nghệ rất cần thiết để đảm bảo cho độ bền của xe ô tô. Tác dụng rõ nhất là bảo vệ cho phần khung, gầm khỏi bị han gỉ do tác động của hơi nước.
    Do đó đối với những nước có khí hậu ẩm ướt như Việt Nam, việc sử dụng sơn điện ly trong sản xuất ô tô là không thể thiếu.

    Sơn điện ly là loại dung dịch chống gỉ có khả năng bám vào bề mặt kim loại dưới tác dụng của dòng điện một chiều. Vì được nhúng vào trong bể chứa dung dịch sơn, nên trên bề mặt cần sơn, các phần tử sơn sẽ bám rất đều, kể cả ở những khe nhỏ nhất.

    Thời gian nhúng cũng phải được đảm bảo đúng theo yêu cầu kỹ thuật bởi nếu sơn bám không đều, sau một thời gian, những điểm không được phủ sơn sẽ bị han gỉ và loang dần ra các chỗ khác.

    Hiện tượng gỉ sét từ bên trong này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền của xe ô tô, nhất là ở những khu vực có khí hậu ẩm ướt như Việt Nam.

    Bên cạnh đó, ô tô được sơn điện ly không chỉ có độ bóng cao hơn mà độ bền màu cũng gấp nhiều lần. Do vậy, có hãng xe nổi tiếng thế giới dám đưa ra thời gian bảo hành tới 10 năm với độ bền của nước sơn trong khi phần máy móc chỉ được bảo hành tối đa là 2 năm.

    Sơn điện ly còn có thể coi là công nghệ thân thiện với môi trường vì việc lắp đặt dây chuyền sơn điện ly làm giảm đáng kể lượng chất thải có hại với môi trường, đồng thời còn hạn chế lượng sơn bị lãng phí. Tuy nhiên việc đầu tư cho một dây chuyền sơn tiêu tốn không ít tiền.

    Nhiều hãng ô tô danh tiếng trên thế giới chấp nhận bỏ ra hàng trăm triệu USD để có được dây chuyền sơn điện ly chất lượng cao.

    Một dây chuyền sơn điện ly bao gồm các bể xử lý được chế tạo bằng thép không gỉ. Nếu sử dụng sắt thường, độ bền của bể chỉ vào khoảng 2-3 năm.

    Trong quá trình sơn, ngoài khâu quan trọng nhất là sơn tĩnh điện, thì các bước xử lý bề mặt kim loại (vỏ xe) cũng hết sức quan trọng.

    Lớp sơn điện ly đạt yêu cầu phải có độ dày 20-30 phần nghìn milimét. Muốn vậy, bề mặt kim loại trước đó phải được làm sạch một cách tối đa để loại bỏ hoàn toàn các tạp.
     

Chia sẻ trang này