بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک
ب )فرآیند پوشش دهی الکتریکی پیوسته
در سیستم پیوسته با پیشروی یکنواخت زنجیر انتقال دهنده توزیع یکسانی از مساحت سطح جسم پایه در واحد زمان در هر بخشی از سیستم پوشش دهی الکتریکی، مورد عمل قرار داده می شود. از آنجائیکه پیوسته نوسان های جسم پایه به کمترین مقدار می رسد و منحنی های جریان زمان منحصر به فرد اجسام پایه با هم جمع می شوند، هیچ گونه پیک بزرگی از جریان در حین پوشش دهی مداوم ایجاد نمی شود. شکل (۳-۷)
اندازه و طول تانک غوطه وری (حمام) به سرعت زنجیر حمل کننده قدرت فرورفتگی و پریود غوطه وری به ازای هر قطعه بستگی دارد فضای تانک ها برای تأسیسات پیوسته نسبت به تأسیسات تناوبی (دوره ای) بزرگتر است. جدای از ولتاژ و هدایت الکتریکی ویژه حمام سرعت فرورفتن و زمان کل غوطه وری در حمام از اهمیت مهمی برخوردار است. دانسیته جریان با سرعت فرو رفتن، در صورتی که به صورت یکنواخت انجام بپذ یرد، متناسب .است به عنوان مثال رابطه بین دانسیته جریان برحسب سرعت حمل کننده در فرآیند پیوسته در شکل(۳-۸) نشان داده شده است.
ارتباط منبع جریان در طی عملیات پوشش دهی الکتریکی پیوسته هرگز قطع نمیگردد و تناوب افزایش و کاهش جریان در هر زمانی که جسم پایه جدیدی در حمام رنگ غوطه ور میشود تکرار می.گردد شکل (۳-۸) بجای منحنی های پیوسته جریان / زمان ، همان طوری که در شکل (3-8) نشان داده شده است منحنی خط شکسته ای از جمع منحنی های تک تک اجسام پایه بدست می آید که نسبت بین جریان ماکزیمم و متوسط آن نسبت به روش تناوبی کمتر می باشد .
ولتاژ کاربردی
ولتاژ مورد نیاز برای فرآیند پوشش دهى الکتریکی به مقدار زیادی به طبیعت رزین پراکنده شده وابسته می باشد در برخی از سیستم ها برای پوشش اجسام بزرگ و پیچیده ولتاژهای بکار رفته در حد ۲۰۰ تا ۴۰۰ ولت می باشد، در صنایع لوازم خانگی و تزئینی ولتاژهای پائینی در حدود ۲۵ تا ۵۰ ولت نیز گزارش شده است برای مثال الکترولاکهای کاتدی در ولتاژهای نسبتاً پائینی برای پوشش دهی الکتریکی سطوح هادی مانند فلزات روی برنج و نقره بعد از عملیات سطحی اولیه مناسب بکار میروند و ماکزیمم ولتاژ بکار رفته، آنها به ۴۰ ولت می رسد. ظرفیت جریان حداقل1A/ft2 و یا 10A/m2 می باشد همچنین حداکثر ولتاژ بکار رفته برای سطوح آبکاری شده با نیکل ۲۵ ولت برای فولاد ضد زنگ ۳۵ ولت و برای اجسام پایه آلومینیم در حد ۵۰ ولت گزارش شده است در ابتدا فرآیند پوشش دهی مذکور، دانسیته جریان3A/ft2 می باشد که به سرعت با ایجاد پوشش فیلم کاهش می یابد. بعنوان مثال برای زمان غوطه وری 1/5 دقیقه پوشش هایی با ضخامت ۵um بدست می اید .
– دانسیته جریان
در مباحث قبل به این مطلب اشاره شد که در فرآیند پوشش دهی الکتریکی بعلت تغییرات pH و لخته شدن ذرات کلوئیدی در اطراف الکترود (جسم پایه )یک فیلم رنگی تشکیل می گردد. در روش آندی در اطراف لایه مرزی آند
pH کاهش یافته اما در روش کاتدی در لایه مرزی کاتد pH افزایش می یابد. بطور کلی، یونهای هیدروژن تولید شده در اطراف آند و یونهای هیدروکسیل تولید شده در اطراف کاتد براساس معادله ذیل به دانسیته ،جریان ، وابسته می باشند
درآند :mol i( Rit H +=
( mol ) F cm2s
mol)
در
کاتد :
R
i mol
( (
OH F cm’s
در روابط فوق F ثابت فاراده (واحد مقدار الکتریسیته، معادل ۹۶۴۹۰ کولن به ازای یک مول الکترون می باشد +RoH- RH به ترتیب سرعت تولید یونهای H OH است.
بعنوان مثال در روش آندی هنگامی که دانسیته جریان به مقدار قابل توجهی بالا باشد یونهای هیدروژن بیشتری به غیر از یون های هیدروژن مورد نیاز برای خنثی سازی و لخته شدن ذرات پلیمری نفوذ کننده و مهاجر در اطراف آند تولید می گردد وجود پروتون های اضافی سبب پیشروی ناحیه واکنش در لایه نفوذ می گردد و در نتیجه آن در فاصله ای از سطح آند لختگی اتفاق افتد و باعث چسبندگی نامطلوب رنگ و ایجاد پوشش فیلم متخلخل می گردد.
دانسیته ،جریان مقادیر در محدوده ۵۰ تا 100A/m2به سرعت اختلاط حمام و سیستم خاص رنگ وابسته است. از آنجائیکه جریان با بالا رفتن ولتاژ افزایش می یابد بنابراین برای هر سیستم پوشش رنگ یک ولتاژ حداکثر مجاز و یک ولتاژ از کارافتادگی وجود دارد. در شروع پوشش دهی الکتریکی به علت آنیونهای پلیمری اضافی در سطح جسم پایه ،(اند) پروتون های اضافی تنها بعد از اندک زمانی ظاهر میشوند به این فاصله زمانی تا ظاهر شدن پروتونهای اضافی ثابت زمان گفته می شود. به طور معمول ثابت زمان برای مقادیر لایه نفوذ در حدود ۱۰ ثانیه میباشد و در این فاصله زمانی در صورتی که حداکثر دانسیته جریان در هنگام اتصال از مقدار مجاز هم عبور نماید به پوشش فیلم آسیبی نمی رسد. با ایجاد پوشش فیلم عایق دانسیته جریان بسرعت به زیر دانسیته جریان مجاز imax، کاهش می یابد و امکان انجام عملیات بعدی را در ولتاژ ثابت عملی می سازد.
تنها در صورتی که لایه عایق با سرعت کافی تشکیل شود و باعث کاهش دانسیته جریان به زیر مقدار imax گردد، در محدوده پریود ثابت ،زمان از آسیب دیدن پوشش فیلم جلوگیری میشود. در شکل (۳-۹) نمودار دانسیته جریان برای ۳ نوع مواد رنگ متفاوت ،c b a مشاهده شده است مطابق با شکل ،ذیل برای رنگهای ba و C بعد از زمان ثابت و دانسیته جریان به زیر مقدار دانسیته جریان مجاز کاهش یافته و مانع از صدمه خوردن به پوشش فیلم می گردد. اما برای رنگ b حتی بعد از گذشت زمان ثابت نیز دانسیته جریان از مقدار مجاز بالاتر بوده و باعث صدمه زدن به پوشش فیلم میگردد. بطور کلی در شروع فرایند پوشش دهی الکتریکی پوشش فیلم در نواحی با دانسیته بالا شکل می گیرد . وهنگامی که ضخامت پوشش افزایش می یابد هدایت نیز کاهش مییابد شروع پوشش دهی در نواحی با دانسیته جریان پایین تر بعد از نواحی با دانسیته جریان بالا انجام می پذیرد . بعنوان مثال در صورتی که دانسیته جریان اولیه در حدود 0/5 A/dm2 باشد بعد از گذشت مثلا 30ثانیه مقدار آن به 0/05A/dm2 کاهش می یابد .
۴– تاثیر دمای حمام
علاوه بر ولتاژ کاربردی دمای حمام نیز تاثیر بحرانی بر ضخامت پوشش فیلم بدست آمده دارد دما باعث کاهش ویسکوزیته حمام می گردد. رشد پوشش فیلم بر اثر افزایش دما تاثیر آن بر مهاجرت و مکانیسم تجزیه یونها، مولکول ها و ذرات دیگر تقویت می گردد .
در شکل( 3 -10) رشد پوشش فیلم با گذشت زمان و افزایش دما مشاهده شده است . حداکثر پوشش فیلم برای رنگ های دیگر در دماهای بالاتری مثلا ۴۵ درجه درجه سانتیگراد نیز مشاهده شده است. بالاتر از این دما ضخامت پوش کاهش می یابد. در دماهای پایین تری از حمام مثلا زیر 15 سانتیگراد، سرعت پوشش دهی جسم پایه به علت علت کاهش تحرک ذرات کلوئیدی رنگ بطور جدی کاهش می یابد . بهترین محدوده دمائی برای پوشش دهی بین ۲۰ تا ۳۵ درجه سانتیگراد می باشد.
در دماهای بالاتر از ۳۵ درجه سانتیگراد در بعضی از موارد منجر به تشکیل دانههای زبر بر روی سطح پوشش فیلم بعد از مرحله پخت در کوره میشود. همچنین در دماهای بالاتر ممکن است برخی از عوامل خنثی کننده تبخیر شده و باعث بهم خوردن میزان تعادلی آنها در حمام گردد یکی دیگر از اثرات افزایش دما کاهش و خراب شدن قدرت ترابری ترکیب حمام می باشد .
همچنین دماهای بالاتر از ۳۵ درجه سانتیگراد برای پریودهای زمانی طولانی می تواند با ژل نمودن رزین به آن صدمه وارد نماید . دمای تانک غوطه وری در عمل در محدوده 0/5 + درجه سانتیگراد کنترل می گردد عمل کنترل دما به کمک مبدل های حرارتی مجهز به ترموستاتهای کنترل کننده انجام می پذیرد. در حین عمل پوشش دهی و رسوب نمودن ذرات کلوئیدی آزاد میگردد و می بایست دما را به کمک های حرارتی کاهش داد.
