Nghiên cứu tổng quan về công nghệ sơn vỏ ô tô. Lập quy trình kiểm tra đánh bóng bằng xi và máy đánh bóng trên xe ô tô Ford

Sơn tĩnh điện, sơn nhúng tĩnh điện anốt, sơn bột Hiệu suất cao, an toàn, Sơn nhúng tĩnh điện katốt, sơn tự động, sơn sấy quang, sơn cuộn Tốt, hiệu suất cao, an toàn, ô nhiễm thấp Thập ni

MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở nước ta ngày nay đang là 1 ngành hết sứcquan trọng trong nền kinh tế quốc dân Phát triển ngành công nghiệp này sẽ là độnglực và sức mạnh để giúp đất nước hoàn thành công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa

và trở thành một nước phát triển Sự ảnh hưởng của nó đến các ngành công nghiệpkhác là rất đáng kể và thể hiện là một trong những ngành xương sống của nền kinh tế

Việc đi sâu vào phát triển ngành, thu hút vốn đầu tư nước ngoài, ứng dụng khoahọc công nghệ và mở cửa hội nhập là những điều kiện tiên quyết để có một ngànhcông nghiệp sản xuất ô tô vững chắc Việt Nam, đất nước của hơn 83 triệu dân vớimức tăng trưởng cao về kinh tế thì một viễn cảnh tươi sáng của ngành công nghiệp ôtô

là có thể

Phát triển ngành công nghiệp này sẽ cho phép đất nước tiết kiệm được nhữngkhoản ngoại tệ đáng kể dành cho nhập khẩu, cũng như phát huy được một số thế mạnhnổi trội hiện nay, như chi phí cạnh tranh của nguồn nhân lực Đặc biệt, sẽ có những tácđộng trực tiếp mang tính tích cực lên một số ngành công nghiệp và dịch vụ mà ViệtNam đang rất cần, như hóa dầu, thép, phân phối Trong đó công nghệ sơn vỏ ô tôchiếm 1 phần phát triển thành công rất lớn Với những lí do đó em đã chọn “Đề tài: Nghiên cứu tổng quan về công nghệ sơn vỏ ô tô Lập quy trình kiểm tra đánh bóng bằng xi và máy đánh bóng trên xe ô tô Ford” để tìm hiểu và phân tích về một ngành

đang rất được nhà nước quan tâm phát triển

Nội dung đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Giới thiệu chung về sơn và các phương pháp sơn trên ôtô

Chương 2: Nghiên cứu quy trình công nghệ sơn vỏ trên xe Ford

Chương 3: Lập quy trình đánh bóng bằng xi và máy đánh bóng trên xe Ford

Em mong rằng đề tài của em hoàn thành sẽ góp phần nhỏ giúp các bạn học sinhsinh viên khoa tìm hiểu sâu hơn về lập quy trình đánh bóng bằng xi và máy đánh bóngtrên xe Ford Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn học sinh sinh viênchuyên ngành CNKT ôtô cũng như các bạn sinh viên chuyên ngành khác ham thíchtìm hiểu về ôtô

Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS Đỗ Công Đạt đã

tận tình giúp đỡ, chỉ bảo đến nơi đến chốn, tạo điều kiện thuận lợi về mặt tinh thầncũng như tài liệu nghiên cứu bên cạnh đó là sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo vàcác bạn trong suốt quá trình em thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

Hải Dương, ngày…tháng 4 năm 2014

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SƠN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SƠN

TRÊN Ô TÔ 1.1 CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ CỦA SƠN

Sơn là hợp chất hóa học bao gồm: nhựa hoặc dầu chưng luyện, có chất màuhoặc không có chất màu Khi sơn lên bề mặt sản phẩm ta được lớp màng mỏng bámtrên bề mặt có tác dụng cách ly với môi trường khí quyển, bảo vệ và làm đẹp sảnphẩm

Sơn có nhiều loại và có những tác dụng khác nhau, trong đó chủ yếu là:

1.1.1 Tác dụng bảo vệ của sơn

Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta thường sử dụng các loại dụng cụ, thiết bịđược làm bằng kim loại, gỗ và chất dẻo Vật liệu kim loại khi tiếp xúc với môi trường

ăn mòn, nước và không khí sẽ bị oxy hóa và ăn mòn Theo con số thống kê của một sốnước, sự ăn mòn hằng năm làm tổn hại từ 2% đến 4% tổng sản lượng kinh tế quốc dân(GDP) Kết quả là tạo nên sự lãng phí rất lớn đến tài nguyên có hạn của quốc gia vàlàm cho môi trường tự nhiên bị ô nhiễm nghiêm trọng Do đó để bảo vệ kim loại khỏi

ăn mòn thường dùng phương pháp sơn

Điều quan trọng nhất của sơn là bảo vệ bề mặt sản phẩm Màng sơn mỏng hình thànhtrên bề mặt chi tiết cách ly với môi trường như nước, không khí, ánh sáng mặt trời vàmôi trường ăn mòn (như axit, kiềm, muối…) bảo vệ sản phẩm không bị ăn mòn Nếunhư bề mặt có lớp màng cứng, có thể làm giảm sự va đập, ma sát do đó sơn còn có tácdụng bảo vệ cơ khí

1.1.2 Tác dụng trang trí

Lớp sơn có thể tạo nên nhiều màu sắc khác nhau, đồng thời còn tạo ra bề mặtbóng, bằng phẳng, lớp sơn mỹ thuật có dạng vân búa, nhăn, rạn… có tác dụng trang tríđẹp làm thay đổi cảnh quan, được mọi người ưa thích Khi bề mặt sản phẩm được phủlớp sơn, đặc biệt là sơn mỹ thuật thì màng sơn rất bóng, đẹp, có thể tạo ra nhiều màutùy ý, đẹp, dễ chịu, thoải mái

1.2 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA SƠN VÀ KỸ THUẬT SƠN

Sơn đã có từ hàng ngàn năm trước, sơn được làm từ các nguyên liệu thiên nhiên

vì vậy nên tính năng, phạm vi sử dụng, phương pháp gia công đều bị hạn chế Sự pháttriển rất mạnh mẽ của công nghiệp dầu mỏ thế kỷ XX đã tạo nên nhiều loại nhựa tổnghợp có tính năng ưu việt sản xuất ra các loại sơn mới như: sơn phenol formandehit,sơn nitroxenlulo, sơn ankyd Trong mấy thập niên trở lại đây, những loại sơn cao cấptrong công nghiệp đều dùng từ sơn nhựa tổng hợp như: nhựa gốc amin, nhựa acrylat,nhựa poliurethan, nhựa epoxy…những loại sơn này không chỉ góp phần quan trọngvào sự phát triển của nền công nghiệp nói chung mà còn đặc biệt được quan tâm trongngành sản xuất chế tạo ô tô nói riêng

Các phương pháp gia công sơn thủ công như quét, phun, nhúng, sơn trục lăn đãchuyển sang các phương pháp gia công sơn hiện đại như: sơn tĩnh điện, sơn cao áp không cókhông khí, sơn bột tĩnh điện, sơn nhúng tĩnh điện

Niên đại Các loại sơn chủ

Phun sơn thủ công,nhúng

Hiệu suất thấp, nguy hiểm, ô nhiễm môi trường cao

Thập niên 60 - 70

thế kỷ XX

Sơn gốc amin, acrylat, epoxy, nhúng tĩnh điện anốt, sơn bột

Sơn tĩnh điện, sơn nhúng tĩnh điện anốt, sơn bột

Hiệu suất cao, an toàn,

Sơn nhúng tĩnh điện katốt, sơn tự động, sơn sấy quang, sơn cuộn

Tốt, hiệu suất cao, an toàn, ô nhiễm thấp

Thập niên 90 thế

kỷ XX

Sơn lớp trung gian, sơn lót và sơn quangtính nước, sơn bóng chất rắn cao

Sơn tĩnh điện, tính nước, sơn nhúng tĩnh điện katot dày

Chất thải phù hợp với tiêu chuẩn

Thí nghiệm Sơn bề mặt tính

nước, sơn bóng bột

Sơn tĩnh điện màng mỏng

Chất thải phù hợp với tiêu chuẩn

Bảng 1.1Quá trình phát triển của sơn và kỹ thuật gia công thế kỷ XX

1.3 CÁC LOẠI SƠN

Sơn có rất nhiều loại, mỗi loại có tính chất khác nhau Căn cứ vào yêu cầu sử dụng màchọn loại sơn thích hợp

1 Sơn dầu Chịu khí hậu tốt, dùng trong

Sơn gầy chịu khí hậu kém, sơnbéo không thể đánh bóng

3 Sơn phenol

formandehit

Màng cứng chịu nước, chịu

ăn mòn hóa học và cách điện

Dễ biến màu, màng sơn giòn

4 Sơn bitum Chịu nước, chịu axit, cách

Ở nhiệt độ cao đóng rắn, màngsơn sấy giòn

7 Sơn gốc

nitro

Khô nhanh chịu dầu, chịumài mòn, chịu khí hậu tốt

Dễ cháy, không chịu ánh sáng, tia

tử ngoại, không chịu nhiệt độtrên 60 độ C

10 Sơn vinyl

Đàn hồi tốt, màu trắng, chịumài mòn và chịu ăn mòn hoáhọc

Chịu dung môi, chịu nhiệt kém,không chịu ánh sáng

11 Sơn acrylat

Màng sơn không màu, chịunhiệt, chịu khí hậu tốt, bềnmàu chịu ánh sáng, chịu ănmòn hoá học

Chịu dung môi kém

12 Polyester

Hàm luợng chất rắn cao,chịu nhiệt, chịu mài mòn vàcách điện

Khi phun gặp ẩm dễ tạo bọt,màng sơn dễ tạo bọt biến vàng

15 Sơn silicon

Chịu nhiệt, bền trong khôngkhí, không biến màu, cáchđiện, chịu nước, khó lão hoá

Chịu xăng kém, có loại giòn

16 Sơn cao xu Chịu axit kiềm, chịu ăn mòn,

nuớc và chịu mài mòn

Dễ biến màu, không chịu ánhsang

Bảng 1.2 Phân loại và ưu nhược điểm các loại sơn

Sơn ô tô đòi hỏi tính năng cao nhất trong các loại sơn trang trí vì vậy dựa vàođặc tính của từng loại sơn mà các nhà sản xuất đưa ra phương án phù hợp nhất để tạo

ra các loại sơn cho ngành công nghiệp sản xuất ô tô

Sơn nitroxenlulo cho thêm nhựa ankyd để làm tăng tính dẻo dùng dung môi pha thànhsơn Sơn khô nhanh (khô bề mặt 15 phút, khô bên trong 1 - 1.5h) màng cứng, chịu màimòn, có thể đánh bóng Nhược điểm của sơn là hàm lượng chất rắn thấp, dung môinhiều dễ cháy, độ bằng phẳng kém, gia công lúc ẩm ướt dễ biến trắng, dùng để sơn lót

xe ô tô, máy cơ khí, sản phẩm công nghiệp nhẹ, chất dẻo, da, vải, gỗ, đồ dùng trongnhà sơn lớp thứ hai và sơn bề mặt

Nếu tăng hàm lượng nhựa ankyd không khô sẽ làm giảm độ cứng không thểđánh bóng Độ bền khí hậu của sơn gốc nitroxenlulo rất kém để cải thiện cần cho thêmnhựa gốc amin, làm tăng độ trong suốt, hàm lượng chất rắn và độ bền khí hậu Sơn gốcnitroxenlulo chịu ánh sáng kém sau một năm mất bóng, để cải thiện tính năng chothêm acrylat tính dẻo, có thể chịu ánh sáng, khí hậu, độ trong suốt, độ bóng, độ bámchắc được nâng cao, sấy làm khô giảm đi nhưng dễ biến trắng, có thể dùng làm sơn ô

tô, sơn chất dẻo và gỗ

Sơn poliurethan có màng sơn bóng, cứng, chịu mài mòn tốt, bám chắc, chịunhiệt, chịu dung môi, tính bền hoá học cao là loại sơn cò nhiều tính năng tốt Sơn sấygốc amin truyền thống và sơn sấy gốc amin acrylat dùng để sơn bề mặt ô tô, chịu mưa,nắng, axit kém Sơn sấy poliurethan chịu mưa nắng, axit tốt, dùng để sơn bề mặt ô tôrất tốt.

Sơn nhựa gốc vinyl, nhựa polyvinylclorua (PVC) chịu ăn mòn hoá học tốt, chịumài mòn, nhưng độ kết tinh của nhựa rất mạnh, nhựa rất khó hoà tan, không thể làmsơn có dung môi, thông thường chỉ làm sơn dày dạng keo, dùng làm sơn gầm ô tô hoặcvật liệu trát khe hở xe ô tô

Sơn hàm lượng chất rắn cao khoảng 80% Có nhiều loại sơn như sơn ankyd,polieste, epoxi, poliurethan, acrylat…trong đó hàm lượng chất rắn của sơn acrylat caonhất không vượt quá 70% Sơn hàm lượng chất rắn cao, sơn 1 lần có độ dày lớn hơn40µm, hiệu suất gia công cao Sơn trong suốt acrylat, poliurethan dùng để làm chấtđánh bóng xe ô tô, có độ bóng rất cao, trang trí đẹp, sơn có màu dùng để sơn mặt ngoài

xe ô tô Sơn epoxi có hàm lượng chất rắn cao, dùng làm sơn bảo vệ Sơn polyeste cóhàm lượng chất rắn cao dùng để sơn lớp giữa xe ô tô hoặc tấm kim loại cuộn Sơnpoliurethan hàm lượng chất rắn cao dùng làm sơn chất dẻo và gầm xe ô tô

1.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LỚP SƠN

Chất lượng lớp sơn là nhân tố quan trọng khi đưa sản phẩm ra ngoài thị trường.Với bề ngoài ấn tượng sẽ làm mọi người chú ý, điều đó quyết định sinh mệnh của sảnphẩm, thậm chí quyết định đến sự tồn tại của công ty Trong môi trường cạnh tranhkhốc liệt, đòi hỏi các công ty phải tuân theo sự quản lý hiện đại, quản lý sản xuất theotiêu chuẩn hóa, theo sự phát triển của khoa học, các sản phẩm sơn phải xây dựng hệđánh giá chất lượng tương ứng Xây dựng hệ đánh giá chất lượng sơn:

Tiêu chuẩn chất lượng sơn tiên tiến

Phương pháp đo và quy phạm đo tiên tiến

Hoàn thiện chế độ thao tác sản xuất sơn hợp lý

Xây dựng đội ngủ quản lý và kiểm tra chất lượng

Cuối cùng là nội dung quản lý của công ty bao gồm cả kiểm tra nguyên liệu ban đầu,

kỹ thuật đo, công nghệ gia công

1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP SƠN CƠ BẢN

Có nhiều phương pháp sơn, mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm khácnhau Vì vậy khi chọn trước tiên cần chú ý tới phương pháp có tính kinh tế cao nhấtnhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đặt ra

1.5.1 Phun sơn không khí

1.5.1.1 Nguyên lý sơn không khí

Phun sơn không khí dựạ vào dòng khí nén do sự chênh lệch áp suất giữa dòngkhông khí nén đi qua vòi phun với bình phun chứa sơn, do đó sơn được hút ra trongbình, nhờ dòng không khí nén đưa đến vòi phun, sơn được xé tơi thành những hạt nhỏbám đồng đều trên bề mặt sản phẩm

1.5.1.2 Đặc điểm sơn không khí

Ưu điểm:

Hiệu quả cao mỗi giờ có thể phun được 150 - 200 m2 , gấp 8 - 10 lần so với sơn quét

Độ dày màng sơn đồng đều, độ bóng bằng phẳng, bề ngoài đẹp

Tính thực dụng cao, có thể áp dụng cho các loại sơn, các loại vật liệu, các loạisản phẩm có hình dáng khác nhau, nơi nào có ít bụi là có thể sơn được, phun sơn làphương pháp được sử dụng rộng rãi đặc biệt khi gia công các loại sơn mau khô

Nhược điểm:

Sử dụng nhiều dung môi, khi làm việc dung môi bay hơi mạnh, làm ô nhiễmmôi trường, gây độc hại, dễ cháy nổ…vì vậy khi làm việc phải có thiết bị thông giótốt

Hiệu suất sử dụng thấp, thông thường chỉ khoảng 50% - 60%, những chi tiếtnhỏ chỉ có 15% - 30% Bụi sơn bay ra làm ô nhiễm môi trường, khi sản xuất lớn phảitiến hành trong buồng sơn chuyên dùng

1.5.1.3 Thiết bị sơn không khí

Thiết bị chủ yếu của phun sơn không khí là: máy nén khí, bình phân ly dầu khí,súng sơn, ống dẫn khí, bình chứa sơn…

- Máy nén không khí

Áp suất không khí lớn nhất của máy nén là 0.7 MPa (không tải) Dung lượng của máynén quyết định bởi lượng tiêu hao không khí súng sơn, cần phải đảm bảo áp suất phunsơn của súng sơn trong khoảng 0.35 - 0.6 MPa Trong quá trình sử dụng, hằng ngàyphải mở van xả nước của bình chứa khí, loại bỏ dầu và nước Để đề phòng ảnh hưởngcủa dầu và nước trong máy nén đối với màng sơn, cần lắp thêm bình phân ly nước vàdầu để làm sạch không khí

Hình 1.1 Máy nén không khí

- Thùng chứa vận chuyển sơn

Khi sản xuất hàng loạt, cần lắp đặt thùng chứa vận chuyển sơn Thùng chứa vận chuyển sơn kín có lắp máy khuấy, thiết bị trao đổi nhiệt, đầu vào không khí nén và bộ phận giảm áp, máy lọc và đầu ra Thể tích bình chứa sơn khoảng 20 - 120 lít, áp suất

gia công sơn khoảng 0.15 - 0.3 MPa (căn cứ vào số lượng súng sơn mà quyết định)

Bộ phận trao đổi nhiệt đảm bảo nhiệt độ sơn không thay đổi, đảm bảo độ nhớt của sơn trong quá trình gia công không đổi

ra nhiều nhưng nếu áp suất không đủ, tạo thành mù sơn không tốt Thể tích bình chứakhoảng 1 lít, dùng cho sản xuất nhỏ

Bình chứa sơn của súng phun kiểu trọng lực lắp ở phía trên súng sơn, nhờ vàotrọng lực chảy đến vòi phun và tác dụng giảm áp của dòng khí cao tốc Do đó, lượngsơn thoát ra nhiều hơn súng phun sơn kiểu hút Thể tích bình chứa sơn khoảng 200 -500ml, lượng sơn thoát ra nhiều nhưng dễ dàng chùi rửa Nếu thay thế bằng thùng sơn

ở vị trí cao có thể thỏa mãn phun sơn hàng loạt

Súng phun sơn kiểu áp lực, nhẹ, linh hoạt, lượng sơn phun ra có thể điều chỉnhdựa vào biên độ rộng áp suất thùng sơn, có thể làm việc khi có nhiều súng sơn, thỏamãn yêu cầu sản xuất lớn

1 2 3 Hình 1.2 Súng phun sơn 1: Súng sơn kiểu hút và trong lực 2: Súng sơn kiểu trong lực 3: Súng sơn kiểu áp lực

Súng phun sơn tự động còn được gọi là rô bốt phun sơn thường được áp dụng ởcác dây chuyền sơn tự động, nó được lập trình để thực hiện các thao tác phun một cáchchính xác nhất cho chất lượng màng sơn tốt nhất

Hình 1.3 Súng phun sơn tự động

1.5.1.4 Phạm vi ứng dụng sơn không khí

Phương pháp này được áp dụng đối với hầu hết các loại sơn Thao tác phun dễdàng cho người sử dụng Chất lượng lớp sơn phụ thuộc vào tay nghề của người laođộng Phương pháp sơn này được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong đời sống và sảnxuất Chủ yếu áp dụng ở các công ty, xí nghiệp vừa và nhỏ vì chi phí đầu tư trang thiết

bị thấp Phương pháp sơn này có hai phương thức: phun thủ công và phun tự động.Phun thủ công: được thao tác bởi nhân tố con người, thường được áp dụng cho sơn sửachữa, sơn các chi tiết nhỏ, các công ty lắp ráp ô tô với số lượng nhỏ

Phun tự động: được sử dụng trong các buồng sơn chuyên dùng, được áp dụng trongcác dây chuyền sản xuất hàng loạt với số lượng lớn Vì phương pháp này không làm ảnh hưởng tới sức khỏe người lao động, cho chất lượng lớp sơn tốt và đồng đều, năngsuất hiệu quả cao

1.5.2 Phun sơn cao áp không có không khí

1.5.2.1 Nguyên lý phun sơn cao áp không có không khí

Phun sơn cao áp là dùng bơm cao áp tăng áp suất của sơn lên 10 - 25MPa, sơn

di chuyển với tốc độ 100m/giây, phun ra từ lỗ nhỏ đầu súng sơn, va đập mãnh liệt vớikhông khí tạo mù sơn đến bề mặt sản phẩm Tạo mù sơn không cần không khí nén nêngọi là phun sơn không có không khí

1.5.2.2 Đặc điểm phun sơn cao áp không có không khí

Ưu điểm:

So sánh với phun sơn không khí, phun sơn cao áp có những ưu điểm sau:

Hiệu suất sơn cao, do lượng sơn cao áp thoát ra nhiều, hạt sơn phun ra có tốc độ cao,nên hiệu suất sơn cao gấp ba lần so với phun sơn không khí

Hiệu quả sơn che phủ rất tốt đối với chi tiết phức tạp Bởi vì mù sơn không có dòngkhông khí nén, tránh những bộ phận như góc cạnh, khe hở vì có sự phản hồi của khôngkhí mà bị che lấp

Có thể phun sơn có độ nhớt cao, thấp Khi phun sơn có độ nhớt cao được màngsơn dày, giảm số lần gia công

Hiệu suất sử dụng sơn cao, ô nhiễm môi trường thấp Bởi vì không có tác dụngkhuếch tán không khí nên khi phun không có không khí sơn bay ra ít, phun sơn hàm

lượng chất rắn cao dùng ít dung môi, lượng dung môi bay ra ít, vì thế cải thiện được ônhiễm môi trường.

Nhược điểm:

Nhược điểm của phun sơn cao áp không có không khí là: không thể điều chỉnhđược lượng sơn phun và biên độ mù sơn Ngoài việc thay thế vòi phun, chất lượng bềngoài màng sơn thấp hơn phun không khí Đặc biệt là không thích hợp gia công sơntrang trí mỏng

1.5.2.3 Thiết bị phun sơn cao áp không có không khí

Thiết bị phun sơn cao áp không có không khí gồm: nguồn động lực, bơm xilanh trụ, máy lọc, dây dẫn, súng sơn, bộ điều chỉnh áp suất và thùng chứa sơn

Hình 1.4 Thiết bị phun sơn cao áp không có không khí

1: Bơm cao áp 2: Nguồn động lực 3: Thiết bị lọc ổn áp 4: Ống dẫn 5: Bình chứa sơn

Hình 1.5 Máy phun sơn cao áp

Hình 1.6 Nguyên lý làm việc bơm cao áp đơn và kép

1: Đơn 2: Kép

Bơm cao áp đơn chuyển động bằng động cơ, chỉ khi piston trụ di chuyển xuống phíadưới, sơn được đẩy ra, khi di chuyển lên, sơn được hút lên Cấu tạo bơm đơn giản, giá thành

rẻ nhưng độ bền thấp, khi sơn có độ nhớt cao, sơn được hút lên không tốt

Bơm cao áp dạng chuyển động kép, khi piston trụ chuyển động lên xuống đềuphun ra sơn, lượng sơn phun ra bằng nhau nên gọi là bơm có hai tác dụng Đặc điểmcủa nó là: chuyển động ổn định, biến động áp suất của sơn nhỏ, chi tiết bị mài mòn ít,thời gian sử dụng dài

- Ống dẫn sơn:

Yêu cầu ống dẫn sơn mềm, nhẹ, chịu ăn mòn dung môi và chịu cao áp trên 25MPa Ống chịu cao áp là ống mềm có hai lớp trong và ngoài là nilon hoặc politetraflovinyl, ở giữa là sợi thép không gỉ, ngoài ra còn có dây tiếp đất Thông thường dùng ống trong khoảng 6 - 9mm, sơn có độ nhớt cao chọn ống có đường kính lớn, chiều dài

5 - 30m, không nên chọn ống dài quá để tránh tổn thất áp suất

1.5.2.4 Phạm vi ứng dụng phun sơn cao áp không có không khí

Phun sơn cao áp không có không khí: chủ yếu dùng để sơn chi tiết, sản phẩm códiện tích lớp như tàu biển, dầm cầu… ngoài ra còn sử dụng để sơn phần dưới của ô tô,

do hiệu quả bám dính cao hơn phương pháp phun sơn không khí nhưng chất lượng sơnkém hơn vì vậy không dùng để sơn các lớp sơn trang trí yêu cầu chất lượng cao.

1.5.3 Sơn tĩnh điện

Hầu hết các nhà khoa học trên thế giới đều công nhận rằng: hiếm có một côngnghệ sơn hiện đại nào được phát minh và đưa vào sử dụng phục vụ sản xuất, thay thếcho công nghệ sơn cũ mà cho chất lượng cao, vừa hạ giá thành sản phẩm nhưng chiphí đầu tư lúc ban đầu lại như công nghệ cũ, đó là sơn tĩnh điện

Hình 1.7 Nguyên lý phương pháp phun sơn tĩnh điện

1.5.3.1 Phương pháp phun sơn tĩnh điện

- Nguyên lý phun:

Sơn tĩnh điện dùng nguyên lý các hạt tích điện dương và âm hút nhau, và cáchạt điện tích cùng dấu đẩy nhau Thiết bị sơn tĩnh điện dùng cực âm để nạp sơn, làmcho các hạt sơn đẩy nhau và biến thành dạng sương mù Sau đó các hạt sơn này đượchút vào bề mặt sản phẩm tích điện dương do tác dụng của lực điện trường

Góc cạnh sản phẩm có độ dày nhất định, tính bảo vệ tốt, do hiệu ứng mũi nhọn

ở góc cạnh, mật độ điện tích cao, màng sơn dày, do tác dụng sức căng bề mặt màngsơn khô vẫn có độ dày nhất định

Màng sơn có bề ngoài đẹp, năng suất cao, thích hợp với sản xuất tự động hóa

Hình 1.8 Súng phun sơn tĩnh điện

- Phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm:

Phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm là do tác dụng của lực ly tâm 2000 - 4000 vòng/phút, sơn lúc đầu hình thành giọt ở đầu súng phun mang điện tích âm, dưới tác dụngđẩy nhau của điện tích tạo nên mù sơn Phương pháp phun sơn kiểu ly tâm có 2 loại:phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay và phun sơn tĩnh điện kiểu cốc xoay

- Phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay:

Tốc độ quay của bàn xoay 4000 vòng/phút, có bàn xoay tốc độ lên đến 6000vòng/phút, ở tốc độ cao như vậy sơn đã có tốc độ mù hóa nhất định Phương của lực lytâm của bàn xoay trùng với phương của điện trường Vì thế, mù sơn của phun sơn tĩnhđiện kiểu bàn xoay bay ra rất ít, hiệu suất sử dụng rất cao Khi làm việc bàn xoay cóthể lên xuống, làm cho sơn bám đồng đều Do giá treo sản phẩm tự quay hoặc bố trí hai bàn xoay, mặt trước và mặt sau của sản phẩm đều được sơn Phun sơn tĩnh điệnkiểu bàn xoay dùng để sơn chi tiết nhỏ và trung bình, có hiệu suất sử dụng cao

- Phun sơn tĩnh điện kiểu cốc xoay:

Đầu nhọn miệng cốc xoay, nơi điện cực phóng điện có mật độ điện tử rất cao,nâng cao sơn mang điện tích Tốc độ chuyển động của cốc xoay trên 2000 vòng/phút,

có loại đạt đến 6000 vòng/phút Phương của lực ly tâm cốc xoay thẳng góc với phươngcủa điện trường, biên độ sơn có dạng vòng, mù sơn bay ra nhiều sơn hơn so với kiểubàn xoay

Biên độ sơn là khoảng cách mà vệt sơn xuất hiện trên bề mặt sản phẩm, quyếtđịnh bởi đường kính, tốc độ quay, lượng sơn phun ra và cường độ điện trường.

- Phun sơn tĩnh điện kiểu khí nén:

Đối với súng phun tĩnh điện cầm tay, do điện áp đưa vào tương đối thấp, mùhóa sơn cần phải dựa vào không khí nén Trước đầu súng sơn đặt điện cực phóng điệndạng kim, làm cho hạt sơn mang điện tích bám trên bề mặt sản phẩm Do tác dụngkhuếch tán va đập của dòng không khí nén, hiệu suất sử dụng loại phun sơn tĩnh điệnnày thấp hơn so với phương pháp phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm nhưng lại cao hơn sovới phương pháp phun không khí, dùng để sơn những chi tiết có hình dáng phức tạp

Hình 1.9 Máy phun sơn tĩnh điện kiểu khí nén

- Phun sơn tĩnh điện dung dịch cao áp:

Phương pháp này là kết hợp phun cao áp phun sơn tĩnh điện Do sơn được tăng

áp khoảng 10 MPa, tốc độ phun ra của sơn rất mạnh, số điện tích của hạt sơn kém,hiệu quả mù hóa cũng kém Vì thế, phun sơn tĩnh điện loại này không như phun sơntĩnh điện không khí nén nhưng thích hợp để sơn những chi tiết phức tạp, lượng sơnthoát ra nhiều, màng sơn dày, năng suất cao

Nếu như phun sơn tĩnh điện cao áp kết hợp với gia nhiệt sơn thành sơn tĩnh điện gianhiệt cao áp, lúc này sơn gia nhiệt 40C, áp suất sơn 5 MPa, do áp suất giảm đi, số điệntích của màng sơn nâng cao nên hiệu quả sơn được cải thiện, màng sơn có bề ngoàitương đối tốt

Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sơn

Điện áp:

Điện áp cao thấp ảnh hưởng tới số điện tích của sơn và hiệu suất bám, hiệu quảtĩnh điện tăng theo điện áp, nhưng khi điện áp lớn hơn 105 V thì hiệu suất bám của sơnkhông tăng Vì thế, điện áp đều dưới 105 V, súng sơn cố định có điện áp là (8 - 9)x105

V, súng cầm tay có điện áp là 6x105V Do đó căn cứ vào súng sơn mà chọn điện áp

Hình 1.10 Quan hệ giữa điện áp và hiệu suất bám

Hình 1.11 Quan hệ giữa điện áp xuyên kích và khoảng cách giữa các điện cực

Khoảng cách giữa súng sơn và sản phẩm:

Khi điện áp cố định cường độ điện trường tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa cácđiện cực Khi khoảng cách giữa súng sơn và sản phẩm quá gần sẽ gây ra hiện tượngphóng điện Nếu như khoảng cách quá gần thì hiệu suất bám của sơn giảm đi, do đókhoảng cách giữa các điện cực vào khoảng 250 - 350mm, chi tiết nhỏ dùng trị số thấp,chi tiết lớn dùng trị số cao Súng phun tĩnh điện hiện tại có thiết bị bảo vệ an toàn tựđộng chống sự phóng điện khi khoảng cách quá gần

Bố trí súng phun tĩnh điện:

Súng phun tĩnh điện cốc xoay phun ra có dạng hình vuông vì vậy phải bố trínhiều súng phun, để độ dày màng sơn đồng đều Căn cứ vào hình dạnh chi tiết và mùsơn bố trí các súng phun sơn không ảnh hưởng đến nhau Khoảng cách giữa các súngphun thường gấp 1.5 lần biên độ sơn, thông thường vào khoảng 800mm

Giá treo:

Giá treo phải chắc chắn không lay động trước sau để tránh khoảng cách quá xahoặc quá gần không những phải đảm bảo màng sơn bằng phẳng, đồng đều mà còn phảiđảm bảo an toàn Chi tiết treo cách đất hoặc cách xích treo không nhỏ hơn 1m để tránh

ảnh hưởng độ che phủ của phù sơn trên chi tiết Móc treo cần phải định kỳ làm sạchsơn che phủ, bảo đảm chi tiết tiếp đất tốt.

Đường kính cốc xoay:

Thông thường căn cứ vào chiều rộng và hình dánh của chi tiết mà sử dụng tổhợp súng phun cốc xoay có đường kính khác nhau để màng sơn đồng đều

Lượng sơn phun ra:

Khi lượng sơn phun ra lớn, một số sơn ở đầu súng không mang điện tích, hiệuquả tĩnh điện không phát huy tác dụng lúc này cần bố trí nhiều vòi phun để làm tăngtổng lưu lượng sơn Để có năng suất cao, lưu lượng sơn càng lớn càng tốt nhưng vớiđiều kiện phải đảm bảo hiệu quả tĩnh điện

Yêu cầu đặc tính sơn:

Điện trở của sơn thông thường trên 100M, sơn có trở kháng lớn, số phần tửmang điện tích trong sơn tĩnh điện rất kém Do đó sơn tĩnh điện cần cho dung môi cócực để nâng cao độ dẫn điện của sơn, làm cho điện trở của sơn giảm còn 5 - 50 M.Sơn dẫn điện tốt, tốc độ tiêu hao điện tích rất nhanh, điện áp tĩnh điện tăng lên Ví dụ:sơn nước và sơn lót kim loại bình chứa sơn phải cách điện tốt với đất mới có thể thựchiện sơn tĩnh điện

Độ nhớt sơn ảnh hưởng đến tính năng mù hóa, thông thường vào khoảng 20giây, nếu như nâng cao hàm lượng chất rắn, cần gia nhiệt sơn 40C, lúc đó độ nhớt củasơn ở nhiệt độ thường có thể nâng cao 30 - 40 giây

Phạm vi ứng dụng:

Phun sơn tĩnh điện: chủ yếu dùng trong các dây chuyền sản xuất ô tô hàng loạthay các đồ dùng bằng điện Chủ yếu sử dụng trong sơn lót các chi tiết bằng kim loại, sơn lót lớp giữa trong ô tô Phương pháp này cũng có hai phương thức: phun bằng tay

và phun tự động Lớp sơn lót giữa của ô tô được sơn bằng phương pháp này cho độbằng phẳng bề mặt cao, độ bám dính tốt làm nền cho lớp sơn bề mặt rất tốt

1.5.3.2 Phương pháp sơn bột tĩnh điện

Nguyên lý:

Nguyên lý của sơn bột tĩnh điện cũng tương tự như phương pháp phun sơn tĩnhđiện Sự khác nhau cơ bản của nó là sơn bột tĩnh điện sử dụng sơn ở dạng bột, cònphương pháp phun sơn tĩnh điện sử dụng sơn ở dạng dung dịch

Hình 1.12 Phương pháp sơn bột tĩnh điện

Đặc điểm:

Sơn bột tĩnh điện là công nghệ không những cho ta những ưu điểm về kinh tế

mà còn đáp ứng được về vấn đề môi trường cho hiện tại và tương lai vì tính chấtkhông có chất dung môi của nó Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trường trong không khí

và trong nước hoàn toàn không có như ở sơn nước

Ưu điểm:

Hiệu suất sử dụng cao trên 90%, là phương pháp phun sơn có độ ô nhiễm thấpThích hợp với sản xuất tự động năng suất cao

Màng sơn dày, độ dày một lần sơn 100 - 300µm

Dễ dàng vệ sinh khi bột sơn bám lên người thực hiện thao tác hoặc các thiết bị khác

mà không cần dùng bất cứ loại dung môi nào

Tuổi thọ thành phẩm lâu dài

Không bị ăn mòn bởi hóa chất hoặc bị ảnh hưởng của tác nhân hóa học hay thờitiết

Sơn tĩnh điện dạng bột là phương pháp sơn ít tốn kém nhất trên giá thành sản phẩm màtrong những kỹ thuật sơn hiện tại trên thế giới đang sử dụng (kể cả sơn tĩnh điện dạngnước)

Nhược điểm:

Nhiệt độ sấy cao trên 200C, màng dễ biến màu

Thiết bị chuyên dùng thay màu không thuận lợi

Sau khi sấy màng sơn khó sơn sửa chữa lại

Tính trang trí màng sơn kém, độ bóng và độ bằng phẳng không bằng phun sơnSơn bột có độ bám chắc kém, nhiều trường hợp phải sử dụng xử lý bằng nhiệtluyện Sơn bột có hai loại: sơn nhiệt dẻo và sơn nhiệt rắn Sơn bột nhiệt dẻo chuyêndùng có loại: liclovinyl, polivinyl, poliacrylat, nhựa Flo, poliether clo hóa… Sơn bộtnhiệt rắn gồm các loại: epoxi, polieste, acrylat, poliurethan… Độ nóng chảy, độ nhớtnóng chảy của sơn bột nhiệt rắn thấp hơn sơn bột nhiệt dẻo, độ bám chắc và độ bằngphẳng của màng sơn của sơn bột nhiệt rắn tốt hơn sơn bột nhiệt dẻo Phần lớn nhựasơn bột nhiệt dẻo có tính kết tinh, sau khi sấy, tiến hành xử lý sấy nước để đảm bảo độbám chắc của màng sơn

Hình 1.13Máy sơn bột tĩnh điện SH–206 Hình 1.14 Máy sơn bột tĩnh điện VPEC - 201

Súng phun tĩnh điện gồm có loại cố định và loại cầm tay Sản xuất trên dâychuyền thường dùng loại cố định, gia công trên hiện trường thường dùng loại cầmtay… Phân loại súng sơn tĩnh điện theo hình thức mang điện: loại mang điện bên trong

và loại mang điện bên ngoài Mang điện bên trong là nhờ vào sự phóng điện giữa cựckim và điện cực vòng trong ống mà mang điện tích, cường độ điện trường lớn 6 -8KV/cm thích hợp phun lượng bột lớn, chi tiết có hình dánh phức tạp

Hình 1.15 Buồng sơn bột tĩnh điện

Mạng điện bên ngoài là nhờ sự phóng điện giữa súng sơn và sản phẩm màmang điện tích, cường độ điện trường nhỏ hơn loại mang điện bên trong nhưng kết tủanhanh, năng suất cao, được ứng dụng nhiều Tùy theo hình dáng, độ lớn nhỏ của chi

tiết, giảm tác dụng phản hồi của bột sơn Để khuếch tán sơn bột của súng phun tĩnhđiện dùng các phương pháp: phương pháp phân tán va đập, phương pháp phân tánkhông khí, phương pháp phân tán quay và phương pháp phân tán khuấy Trong đóphương pháp phân tán va đập thuận lợi được dùng nhiều.

Hình 1.16 Hình thức mang điện súng phun sơn bột 1: Mang điện bên trong 2: Mang điện bên ngoài

Hình 1.17 Súng sơn bột tĩnh điện dạng cố định

Bộ phận cung cấp sơn cần phải liên tục, đồng đều đem sơn bột cung cấp chosúng sơn Thông thường gồm có 3 loại: loại dùng áp suất, loại hút và loại cơ khí Bộphận cung cấp sơn loại áp suất có thể tích 15 - 25 lít, cung cấp sơn bột không liên tục,dùng để cung cấp sơn bột cho súng phun cầm tay, không thích hợp dùng trong dâychuyền tự động Bộ phận cung cấp sơn cơ khí có thể cung cấp sơn định lượng chínhxác, dùng cho dây chuyền sản xuất liên tục Bộ phận cung cấp sơn kiểu hút, bột trongđầu ống được hút ra nhờ dùng không khí nén, hình thành dòng khí bột, bột trong đầuống ít nên rửa và thay màu dễ dàng, tính thực dụng cao

Thiết bị thu hồi sơn bột: để thu hồi bột không bám vào sản phẩm và để đềphòng bụi sơn làm ô nhiễm môi trường, hiệu suất bám của sơn bột khi sơn tĩnh điệnthông thường chỉ có 30 - 35%, cần phải có thiết bị thu hồi mới có thể nâng cao hiệusuất trên 95%, nâng cao hiệu quả kinh tế Thiết bị thu hồi gồm có ác loại: loại quay,loại túi vải và loại phối hợp của chúng Loại quay tiếng ồn lớn tiêu hao điện nhiều,hiệu suất thu hồi không cao Loại túi vải có thể tích nhỏ, tiếng ồn ít, hiệu suất thu hồicao nhưng cần phải dùng biện pháp gây chấn động hoặc thổi dòng khí ngược để túi vảikhông bị tắc

Hình 1.18 Thiết bị thu hồi sơn 1: vỏ ngoài 2: máy thông gió ly tâm 3: động cơ 4: vải lọc 5: ống không khí 6: kết cấu chấn động 7: đế máy 8: bảng điện 9: bộ phận giảm tiếng ồn

Hình 1.19 Phòng sơn và thiết bị thu hồi bột sơn

Những nhân tố ảnh hưởng đến công nghệ sơn tĩnh điện sơn bột là: điện áp sơn,khoảng cách, áp suất cung cấp sơn và đặc tính của sơn bột

Đặc tính của sơn bột là độ hạt và độ dẫn điện Bột càng mịn, tính lưu động củabột càng tốt, dễ bịt kín thiết bị, khả năng che phủ của sơn cao và được lớp sơn mỏng,nhưng bụi sơn bay ra cũng nhiều Độ dẫn điện của sơn bột ảnh hưởng tới hiệu suấtbám và hiệu suất tích điện, điện trở suất thích hợp là 1010 - 1014Ωcm.cm.

Điện áp khi sơn là 60 - 90KV, cự ly phun thích hợp là 250mm Lúc đó, sơn bột

có hiệu suất bám cao Áp suất cung cấp sơn ảnh hưởng tới hiệu suất tích điện của dòngkhí sơn bột và tính phân tán, khi áp suất càng tăng hiệu suất bám giảm đi

Khi sơn bột tĩnh điện cần phải tăng cường xử lý bề mặt để nâng cao độ bám chắc của sơn

- Một số phương pháp sơn bột khác:

Sơn bột không ở trạng thái lỏng, vì thế phải gia công bằng những thiết bị vàphương pháp sơn chuyên dùng như phương pháp lưu hóa, phương pháp lưu hóa tĩnhđiện và phương pháp nhúng tĩnh điện … nhờ vậy mà những hạt bột sơn do lực hút tĩnhđiện hoặc nóng chảy bám trên bề mặt sản phẩm Khi sấy qua các giai đoạn nóng chảyướt, bằng phẳng đóng rắn tạo thành màng sơn

Phương pháp lưu hóa là đem chi tiết gia nhiệt đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độnóng chảy sơn 20 - 30C, sau đó đem nhúng vào thùng sơn lưu hóa, chi tiết tiếp xúcvới sơn bột, sơn bám trên bề mặt, tạo thành lớp sơn hoàn chỉnh Phương pháp lưu hóachỉ thích hợp với chi tiết nhỏ có dung lượng nhiệt lớn, không thích hợp với tấm mỏng dung lượng nhiệt nhỏ Chi tiết gia nhiệt càng cao, lớp sơn càng dày, thông thường vàokhoảng 100 - 300µm Phương pháp gia nhiệt lưu hóa không thể hình thành màng sơnmỏng, độ dày nhỏ hơn 100µm Ngoài ra khi sơn phương pháp lưu hóa, nhựa chịu nhiệt

độ cao, thời gian dài, sau khi sấy, thường phải dùng nước làm nguội cưỡng bức làmgiảm tác dụng phân hủy nhiệt

Phương pháp lưu hóa tĩnh điện là chi tiết trong thùng sơn lưu hóa được hấp thụsơn bột thông qua tĩnh điện, vì thế không cần gia nhiệt sơn, vẫn được màng sơn mỏnghoàn chỉnh, nhưng chỉ thích hợp với sơn chi thiết nhỏ

Phương pháp nhúng tĩnh điện sơn bột là đem bột pha nhựa phân tán trong sơn nhúngtĩnh điện, theo phương pháp sơn nhúng tĩnh điện, khi sấy bám trên bề mặt một lớp sơngồm có bột nhựa và sơn nhúng tĩnh điện Nó có ưu điểm của sơn nhúng tĩnh điện nhưthời gian kết tủa ngắn, năng suất cao, độ dày màng sơn đồng đều, có thể điều chỉnh độdày thông qua điện áp Ngoài ra còn tránh được những vấn đề tồn tại khi gia công sơnbột theo phương pháp thông thường Những nhược điểm của phương pháp này là dotác dụng của nước, khi sấy sinh ra lỗ xốp của sơn, nhiệt độ sấy cao, lớp sơn dày hơnkhi sơn nhúng tĩnh điện thông thường vào khoảng 40 - 100„m

Phạm vi ứng dụng

Hiện nay công nghệ sơn bột tĩnh điện được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiềungành công nghiệp như: công nghiệp hàng hải, công nghiệp hàng không, công nghiệpchế tạo xe hơi và xe gắn máy… đến các lĩnh vực như sơn trang trí, xây dựng côngnghiệp, xây dựng dân dụng…

Thường dùng để sơncác sản phẩm là các chi tiết vỏ cột bơm xăng, kết cấu khung thépnhà máy, các chi tiết xe máy, vỏ nồi cơm điện, khung bếp gas Dễ dàng tự động hoátiết kiệm được chi phí nhân công, dễ dàng lưu trữ, không yêu cầu công nhân có taynghề cao (khi không đạt yêu cầu có thể làm lại dễ dàng) Công nghệ sơn bột đang ngàymột phát triển hơn do môi trường ngày càng đuợc quan tâm hơn.

1.5.3.3 Phương pháp sơn nhúng tĩnh điện

Nguyên lý:

Dòng một chiều được cấp vào bể sơn và vật thể Lớp sơn tạo ra dính vào bề mặtvật thể qua một quy trình gọi là sự điện phân Quá trình kết tủa điện phân (ED) là một phương pháp sơn đặc biệt mà nó phân tán trong nước và bám trên bề mặt nền của vậtsơn để tạo thành lớp màng đồng đều không hòa tan trong nước

Có hai loại sơn nhúng tĩnh điện, quá trình kết tủa bằng ion tích điện âm chuyển độngđến cực dương thân xe và quá trình kết tủa bằng điện ion tích điện dương chuyển độngđến cực âm của thân xe

Hình 1.20 Nguyên lý sơn nhúng tĩnh điện

Quá trình kết tủa bằng điện ion tích điện âm chuyển động đến cực dương, thân

xe là cực dương và thùng sơn tích điện âm Nạp điện âm vào bể, các hạt nhựa mangđiện âm (ion âm) Khi có dòng điện chạy qua, các hạt nhựa đi đến bề mặt thân xe tíchđiện dương, ở đó trung hòa điện âm của nó, vì vậy tách ra khỏi các phần tử nhựakhông hòa tan được

Quá trình kết tủa bằng điện ion tích điện dương chuyển động đến cực âm, thân

xe là cực âm và thùng sơn tích điện dương Quy trình này dùng loại sơn chứa các hạtnhựa đi đến cực âm (ion dương) trong bể sơn kết tủa bằng điện dương có tính chống

gỉ tốt hơn loại sơn kết tủa bằng điện âm, vì vậy loại sơn tích điện dương được sử dụngrộng rãi trong hầu hết các loại sơn ô tô hiện đại

Sau khi trung hòa nhựa của sơn nhúng tĩnh điện trong axít và kiềm, có thể hòatan phân tán trong nước, chất trùng hợp này có thể hòa tan tạo thành những hạt keomang điện Trong điện trường một chiều các hạt keo được ion hóa đồng thời có tácdụng điện ly, điện phân, điện kết tủa và điện thẩm thấu bám một lớp nhựa trên bề mặtkim loại Bốn quá trình này đều có tác dụng quan trọng trong sơn nhúng tĩnh điện

Điện li:

Trong điện trường một chiều, hạt keo mang điện sẽ chuyển động đến điện cực

có điện tích ngược dấu với nó, tốc độ chuyển động phụ thuộc vào điện thế, độ nhớt củasơn…quá trình như vậy gọi là điện li

Điện kết tủa:

Sự ion hóa, ổn định phân tán trong nước của sơn nhúng tĩnh điện anốt khi pH =

8 - 9; ion hóa và ổn định phân tán trong nước của sơn nhúng tĩnh điện katốt khi pH = 5

- 6.7 Nhưng khi điện phân dung dịch chất điện phân, giá trị pH của dung dịch tiếp xúcanốt giảm còn 3 - 4; giá trị pH của dung dịch tiếp xúc katốt tăng lên 12, khi hạt keođược ion hóa điện li đến bề mặt điện cực, hạt keo trung hòa mất ổn định tách ra bámtrên bề mặt điện cực

Sự tạo thành sắt làm cho màng sơn đậm, làm giảm độ bền ăn mòn của màngsơn Tính năng bảo vệ của sơn nhúng tĩnh điện anốt kém hơn sơn nhúng tĩnh điện katốtcòn ở chỗ tính ổn định của nhựa sơn anốt kém, điện áp làm việc thấp, khả năng thẩmthấu kém Vật liệu anốt của sơn nhúng tĩnh điện katốt có thể dùng grafit, thép khônggỉ… đề phòng ion kim loại làm bẩn dung dịch

Điện thẩm thấu:

Điện thẩm thấu là hiện tượng chất phân tán chuyển động theo hướng ngược lạivới hạt mang điện điện li Màng sơn vừa kết tủa là màng bán thẩm thấu có hàm lượngnước cao, dưới tác dụng điện trường, ion mang nước trong màng sơn chuyển động vềphía điện cực làm cho nước trong màng sơn tiếp tục thẩm thấu ra ngoài bể, hàm lượngnước của màng ướt giảm đi 5% - 15%, màng sơn có tính kỵ nước nhất định Vì vậymàng sơn ướt có cấu tạo mịn, bám chắc tốt, không dính tay, chịu nước rửa sau khi sấy,

có thể trực tiếp tạo màng

Trong 4 quá trình trên, quá trình điện phân bảo đảm cho quá trình kết tủa,nhưng nếu hiện tượng điện phân quá mãnh liệt, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chấtlượng màng, cần phải hết sức coi trọng

Đặc điểm

Sơn nhúng tĩnh điện là phương pháp sơn hiện đại tiên tiến, có những đặc điểm sau:

Ưu điểm:

Sản xuất trên dây truyền tự động, thời gian sơn rất nhanh (khoảng 3 phút), mức

độ tự động hóa cao, năng suất lao động cao

Độ dày màng sơn đồng đều, khi sơn nhúng tĩnh điện katốt có thể điều chỉnh điện áp đểthu được màng sơn dày khoảng 10 - 35„m

Màng sơn che phủ tốt ở cạnh biên, trong lỗ khe hở hàn,…do đó nâng cao độbền chống gỉ của sản phẩm Đặc biệt tính thẩm thấu của sơn nhúng tĩnh điện katốtmạnh, tính chống gỉ trong lỗ tốt, lớp sơn bề mặt ngoài thích hợp với yêu cầu sản phẩmcao cấp

Bảo vệ môi trường tốt, an toàn khi làm việc Dung dịch sơn nhúng tĩnh điện chỉcần trợ dung môi hàm lượng 3%, dùng nước làm chất phân tán, không gây cháy, không ô nhiễm môi trường Thiết bị nhúng tĩnh điện có lắp hệ thống siêu lọc, sử dụng

có hiệu quả các bể, thải ra một lượng rất ít, bảo đảm môi trường trong sạch

Hiệu suất sử dụng sơn cao trên 95%, do độ nhớt của sơn rất thấp, lượng dung dịch chitiết mang ra ít, lại qua thu hồi siêu lọc tổn thất rất ít

Màng sơn có bề ngoài đẹp, không có vết, khi sấy độ bằng phẳng tốt Màng sơnướt hàm lượng nước nhỏ, khi sấy không có hiện tượng cháy, không có tác dụng hòatan lại của dung môi với màng sơn, màng sơn bằng phẳng, bóng Màng sơn nhúng tĩnhđiện katốt dày, có độ bằng phẳng 83%, không cần sơn lớp giữa

Nhược điểm:

Nhiệt độ sấy cao (180°C), màu sắc màng sơn có một màu, độ bền khí hậu sơnlót kém

Đầu tư thiết bị lớn, yêu cầu quản lý chặt chẽ

Sản phẩm có nhiều kim loại không thể sơn cùng một lúc, vì điện thế phá hủycủa chúng khác nhau

Giá treo cần thường xuyên làm sạch và bảo đảm dẫn điện tốt

Sản phẩm chất dẻo gỗ…là những chất không dẫn điện Không thể sơn nhúng tĩnh điệntrên bề mặt sơn lót, không thể sơn nhúng tĩnh điện

Thiết bị:

Thiết bị sơn nhúng tĩnh điện gồm có: bể sơn nhúng tĩnh điện, bể phụ trợ, hệthống lọc tuần hoàn, hệ thống siêu lọc, hệ thống gia nhiệt, nguồn điện 1 chiều, hệthống bổ sung sơn, hệ thống lọc và tủ điều khiển,…

Các bể khác như bể chứa dung dịch khi sửa chữa, dùng các biện pháp chống gỉthường.

Hình 1.21 Bể sơn nhúng tĩnh điện

Hệ thống lọc tuần hoàn:

Tác dụng hệ thống lọc tuần hoàn bảo đảm các thành phần dung dịch đồng đều,

có tính ổn định phân tán tốt, lọc tạp chất trao đổi nhiệt và để khử bọt khí sinh ra trongquá trình điện phân Thông thường sử dụng phối hợp lọc tuần hoàn, lọc trao đổi nhiệtsiêu lọc tuần hoàn để thực hiện những chức năng trên

Để đề phòng sơn kết tủa, tốc độ chảy của ống dưới đáy bể là 0.4m/giây, tốc độchảy trên bề mặt dung dịch 0.2m/giây, số lần tuần hoàn của bể là 4 - 6 lần/giờ

Trong ống tuần hoàn có túi lọc tinh 50„m, trước khi siêu lọc cần phải lọc qua túi Thiết

kế van và ống đều phải tránh góc chết để đề phòng sơn lắng kết tủa thành hạt

Bộ phận điện cực

Bộ phận điện cực gồm tâm cực, màng và điện cực phụ trợ Sơn nhúng tĩnh điệnanốt dùng nguyên liệu thông thường để làm điện cực, sơn nhúng tĩnh điện katốt dùngđiện cực là thép không gỉ, graphit, hoặc hợp kim Titan

Tỷ lệ diện tích giữa cực và sản phẩm nếu là sơn nhúng tĩnh điện anốt có tỷ lệ 1:1, sơnnhúng tĩnh điện katốt có tỷ lệ 1:4

Trong quá trình điện ly, bề mặt tiếp xúc giữa điện cực và bể có thay đổi như sau:Điện li anốt: Katot 2NH

4 + 2e → H2 ↑ + 2NH3Điện li katốt: Anot 4NC + 2H2O → O2 ↑ + 4e + 4HNC

Để đề phòng chất điện phân có tính axit và kiềm sinh ra khi điện phân khuyếchtán vào trong bể, cần có màng bám trong suốt làm thành màng chụp bao cách để khốngchế thuận lợi giá trị pH

Trong màng bao cách chất điện phân không ngừng tập trung thông qua xả dung dịch ởcực có thể khống chế được nồng độ chất điện phân Để đảm bảo nồng độ ở cực khôngđổi cần phải tiến hành tuần hoàn dung dịch ở cực 6 - 10 lần /phút.m2

Dòng điện:

Khi sơn cần phải thao tác an toàn nên sản phẩm phải tiếp đất

Phương thức cho điện vào sản phẩm khi sản xuất liên tục, lúc đưa vào bể sơntăng áp hai hoặc ba giai đoạn.

Dòng điện 1 chiều = (1.5 - 2) x dòng điện bình quân

Khi sản xuất từng bước sau khi đưa vào bể mới thông điện, dần dần tăng áp

Ví dụ: Trong 10 - 15 giây đầu có điện thế thấp hơn điện thế làm việc, dòng điện 1chiều bằng (2- 3) x dòng điện bình quân Dòng điện bình quân tính theo công thức sau:

I (bình quân) = 16.7C A

Trong đó:

I (bình quân): dòng điện bình quân (A)

A: hiệu suất sản xuất tính theo diện tích (m2/phút)

δ: độ dày màng („m)

ρ: tỷ trọng màng (g/cm3)

C: hiệu suất Culông (mg/C)

Bổ xung sơn nhúng tĩnh điện

Bổ xung sơn nhúng tĩnh điện trong thùng hỗn hợp, khuấy sơn và chất pha loãng saukhi hỗn hợp đều cho vào bể sơn nhúng tĩnh điện

Hệ thống rửa:

Sau khi đi ra ngoài bể, sơn nhúng tĩnh điện cần phải rửa ngay trong bể siêu lọc.Sau khi rửa siêu lọc tuần hoàn 1- 2 lần, lại rửa ở bể siêu lọc mới, cuối cùng rửa ở bểnước khử ion

Lượng siêu lọc của bộ phận siêu lọc tính theo công thức:

Pha bể:

Đóng hệ thống siêu lọc → cho sơn nhúng tĩnh điện, cho nước cất, cho chất điềuchỉnh → tuần hoàn 2 - 3 giờ → kiểm tra hàm lượng chất rắn, hàm lượng tro, MEQ, giátrị pH và bể ngoài màng sơn → điều chỉnh nhiệt độ bể sơn → điều chỉnh dung dịchcực → khởi động máy siêu lọc → điều chỉnh hệ thống rửa

Sơn thử:

Pha bể mới cần phải thuần hóa 48 giờ → tăng điện áp → kiểm tra điện áp, dòng điện,thời gian, dòng chảy thích hợp → kiểm tra hệ thống rửa → sấy khô, kiểm tra bể ngoàimàng sơn, độ dày màng và lực thẩm thấu.

Phạm vi ứng dụng:

Sơn nhúng tĩnh điện: thường được sử dụng trong sơn lót ô tô, sản xuất số lượnglớn trên dây chuyền tự động Chi phí đầu tư cao do đó chỉ thích hợp với các công tylớn Nó chỉ được dùng sơn những chi tiết dẫn điện Để đáp ứng nhu cầu sử dụng củakhách hàng cả về số lượng và chất lượng, hiện nay tất cả các công ty lớn sản xuất vàchế tạo ô tô trên thế giới đều sử dụng sơn lót là công nghệ sơn nhúng tĩnh điện vì hiệuquả của nó mang lại và cũng một phần hạ giá thành sản phẩm Đặc biệt ở những nướckhu vực xích đạo và cận xích đạo khí hậu nóng ẩm mưa nhiều dẫn đến sự ăn mòn kimloại nhanh, do vậy sử dụng sơn nhúng tĩnh điện là có hiệu quả nhất Đối với nước tanền công nghiệp ô tô còn đang phát triển nhưng một số công ty đã mạnh dạn đầu tư để

có được dây chuyền sơn nhúng tĩnh điện nhằm đạt được chất lượng lớp sơn cao

CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

SƠN VỎ TRÊN XE Ô TÔ 2.1 CÁC LỚP SƠN TRÊN Ô TÔ

Màng sơn xe ô tô là màng sơn phức tạp Các lớp sơn trên ô tô là lớp sơn lót, lớp giữa, lớp sơn bề mặt và sơn trong suốt, tổng cộng sơn 4 - 5 lần và sấy 4 - 5 lần, dùng các loại sơn: sơn lót sấy, sơn lớp giữa và sơn bề mặt

Lớp sơn lót: là lớp sơn đầu tiên trực tiếp bám trên bề mặt sản phẩm Mục đích lớp sơnlót tạo nên lớp màng sơn bám chắc với kim lạo nền, tạo điều kiện cho lớp sơn thứ haikết dính, đồng thời còn có tác dụng chống gỉ

Những điều kiện lý tưởng của lớp sơn lót:

Có độ bám chắc, có tính dẻo tốt

Có tính ổn định cao trong khí quyển

Không thấm nước và hơi nước

Lớp sơn trong suốt: chính là lớp sơn bóng có tác dụng làm tăng độ bóng cho lớp sơn

bề mặt và đồng thời bảo vệ lớp sơn khỏi bị bạc màu

Hình 2.1 Các lớp sơn trên ô tô

2.2 YÊU CẦU CỦA SƠN Ô TÔ

Sơn ô tô là chất lỏng dạng keo, có độ nhớt, có các màu sắc Sơn dễ bay hơi, nếulàm loãng bằng hỗn hợp dung môi, phun trên bề mặt, có thể khô hoàn toàn vài chụcphút, dễ bắt lửa, sau khi khô màng sơn bóng đẹp, chịu ma sát, chịu dầu, chịu xăng,chịu khí hậu thay đổi …

Tác dụng chống gỉ cao, khả năng bám dính tốt, bền với các tác nhân của khíquyển như nhiệt độ, ánh sáng môi trường,

Lớp sơn bề mặt

Lớp sơn lótLớp sơn giữaLớp sơn trong suốt

Áp suất không khí , mài mòn không khí, chịu độ va đập cao, chịu hóa chất, dầu

mỡ như axit, kiềm, muối…

Có tính thẩm mỹ cao như độ nhẵn bóng bề mặt, độ cứng, đa dạng về màu sắc…

độ bền cao với thời gian, độ thay đổi màu sắc ít, dễ sử dụng, giảm ma sát đối vớikhông khí

Chất lượng sơn dầu hay sơn tổng hợp đều có yêu cầu cơ bản giống nhau

Màu sắc: phải đồng đều, màu đúng như màu mẫu quy định Màu phải giữ được

độ bền lâu, chịu được nhiệt độ cao và độ ẩm ướt

Độ nhớt: sơn là một dung dịch lỏng phải có độ nhớt cần thiết để bảo đảm bám dính, dễphun Độ nhớt xác định theo tiêu chuẩn B3-4 (giây) tính số giây để 100cm³ sơn chảyqua 1 lỗ có đường kính 4mm

Lực phủ: độ phủ kín ( không để ánh sáng lọt qua) của sơn khi khô trên bề mặtsản phẩm tính bằng số gram hỗn hợp bột màu cần thiết để phủ kín 1m²

Nhỏ cao cấp

Thân xe ôtô nhỏ trung cấp

Xe tải, xe khách

Xe tải, xe khách

Chịu khí hậu (để

ngoài trời)

Hai năm mấtbóng < 30%

Hai năm mấtbóng < 30%

Hai năm mấtbóng < 30%

Hai năm mấtbóng < 30%

> 90

Bằng phẳng,bóng, không cóhạt, cho phépvết nhăn rấtnhỏ, độ bóng >

90

Bằng phẳng,bóng, không

có hạt, chophép vếtnhăn nhỏ,

độ bóng > 90

Bằng phẳng,bóng, không

có hạt, chophép vếtnhăn nhỏ,

độ bóng > 90Tính

>294N.cm

< 5mm

>0.6Cấp 1

>294N.cm

< 5mm

>0.5Cấp 1

>302N.cm

< 3mm

>0.4Cấp 1

Bảng 2.1 Đặc tính chủ yếu của màng sơn thân xe ô tô

Thời gian khô: phụ thuộc vào chế tạo sản phẩm dày hay mỏng, hình thức phứctạp hay đơn giản, địa điểm sơn nơi thoáng hay kín gió, nơi có ánh sáng hay bóng râm,phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của môi trường đang sơn Bởi vậy, thời gian khô phảiđảm bảo sao cho ở bất kì môi trường nào sản phẩm được sơn cũng không được khônhanh quá hay chậm quá Nếu khô nhanh quá màng sơn sẽ bị rạn nứt hay bị nhăn, khóquét, khó phun Ngược lại, nếu sơn khô chậm quá màng sơn sẽ bị chảy, độ bóng kém,bụi dễ bám vào Do đó , mỗi loại sơn phải có quy định thời gian khô theo yêu cầu sử

dụng phù hợp với công thức chế tạo nó trong đó có tính cả nhiệt độ và độ ẩm môitrường mà quá trình khô màng sơn diễn ra Thời gian khô tính bằng giờ đối với màngsơn khô tự nhiên, tính bằng phút đối với màng sơn sấy.

Độ cứng của màng sơn: chất lượng sơn tốt thì màng sơn có độ cứng cao, tiêuchuẩn để xác định độ cứng của màng sơn là so sánh với độ cứng của kính

Độ bền va đập: đối với các loại sơn dùng để sơn động cơ xe ô tô, máy móc có

độ rung lớn, màng sơn cần thiết phải chịu được độ rung đó Tiêu chuẩn này đánh giá

độ bám dính của màng sơn Độ bền va đập được tính bằng kgf lên 1 cm² màng sơn

Độ bền chịu uốn và lực đàn hồi: màng sơn luôn chịu đựng tác dụng của khí quyển, tácdụng của độ ẩm, độ nóng, độ lạnh do đó màng sơn đòi hỏi phải có độ co giãn thích hợp

để không bị phá vỡ, rạn nứt

Độ bám dính của màng sơn: là tiêu chuẩn cơ bản để xác nhận chất lượng củasơn vì nó ảnh hưởng đến tuổi thọ của màng sơn Độ bám dính phải đạt được trong môitrường ẩm, bền trong nước, bền ở mọi nhiệt độ khác nhau

2.3 CHỌN SƠN XE CHO Ô TÔ

Sơn ô tô tải dùng sơn lót sấy và sơn bề mặt Khi sơn bề mặt có độ dày 40 mđều sử dụng công nghệ sơn ướt 2 lần và cùng sấy, sơn lớp giữa có độ dày 50m phun

1 lần sấy khô, mài bóng lại phun, sấy, mài bóng để bề mặt có độ bằng phẳng tốt sau đódùng sơn ướt 2 lần để giảm năng lượng tiêu hao khi sấy Lớp sơn lót là sơn nhúng tĩnhđiện katốt và sơn lót loại dung môi, sơn epoxi phenol formandehit và sơn epoxi gốcamin Khi sản xuất dây chuyền hàng loạt lớn dùng sơn nhúng tĩnh điện katốt rất thíchhợp, khi sản xuất số lượng nhỏ việc đầu tư thiết bị sơn nhúng tĩnh điện katốt rất lớn vàtính ổn định của bể kém, ảnh hưởng đến sản xuất bình thường, tính kinh tế kỹ thuậtkém, vì thế sản xuất số lượng nhỏ dùng sơn sấy epoxi loại dung môi, nếu không cóthiết bị sấy dùng sơn lót epoxi 2 thành phần

Xe ôtô còn dùng lớp sơn bóng như gương, vì vậy yêu cầu trước khi sơn bề mặtphải có độ phẳng rất cao Để đạt mục đích này sơn xe ôtô con phải có 2 lớp sơn giữa

và có độ bằng phẳng rất tốt Lớp sơn giữa phải bám chắc rất tốt với lớp sơn lót và lớpsơn bề mặt Các lớp sơn có tính năng làm bằng phẳng, chịu mài mòn rất tốt, chịu va đập tốt Để thỏa mãn yêu cầu này lớp sơn giữa dùng sơn polieste hoặc poliurethancũng có thể dùng sơn ankyd gốc amin, sơn acrylat đóng rắn nhiệt hoặc sơn epoxi gốcmin Ngoài ra dùng sơn che phủ làm lớp giữa có thể bỏ sự hấp thụ của lớp sơn lót vớisơn bề mặt, nâng cao độ bóng bề mặt

Lớp sơn xe ô tô có độ bền khí hậu và trang trí rất cao, sơn thoả mãn yêu cầu này

là ba loại sơn bề mặt: sơn sấy gốc amin, sơn sấy acrylat, sơn poliurethan Khi sản xuấttrên dây truyền, dung lượng sơn lớn thường loại sơn sấy một thành phần: khi sản xuấtnhỏ hay cần tu bổ, dùng sơn 2 thành phần tránh việc đầu tư thiết bị sấy và giảm tiêuhao năng lượng sấy Sơn sấy ankyd gốc amin và sơn acrylat amin chịu mưa axit rấtyếu do đó yêu cầu lớp sơn xe ôtô chịu mưa axit khi sản xuất số lượng lớn, dùng sơnacrylat đóng rắn isoxianat để che phủ Sơn xe ôtô tải, nếu yêu cầu không cao (chịu

phun nước muối 240 giờ), màng sơn chịu khí hậu kém, độ cứng thấp, có thể sơn bềmặt, sơn sấy bề mặt ankyd tự khô hoặc sơn nitroxenlulo và sơn eloviyl khô nhanh Độkhô sơn ankyd rất kém, độ bằng phẳng của sơn nitroxenlulo và sơn elovinyl rất kém,khi sản xuất nhỏ sử dụng tương đối thích hợp, khi sản xuất lớn dùng sơn nitroxenlulohoặc sơn elovinyl làm khô cưỡng bức 600C hoặc dùng sơn gốc amin Sơn bóng trongsuốt là lớp sơn cao cấp cùng loại với sơn bề mặt, để đề phòng sự phối hợp giữa 2 lớpsơn không tốt.

2.4 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH SƠN XE Ô TÔ

Sơn ô tô yêu cầu chất lượng cao, số lượng lớn, đều dùng phương thức sản xuấttheo dây chuyền hàng loạt lớn, tiến hành sản xuất trong phân xưởng hiện đại hóa Toàn

bộ quá trình sản xuất nhờ hệ thống vận chuyển cơ khí hóa nhằm thực hiện sự truyềnđộng trong các công nghệ và điều chỉnh giữa các công đoạn, bảo đảm sự vận hành thứ

tự theo dây chuyền trong phân xưởng sử dụng các thiết bị phun nhúng tự động, giảmnhẹ cường độ lao động, bảo đảm độ dày đồng đều và bề ngoài màng sơn đẹp, loại bỏcon người là nhân tố ảnh hưởng Điều kiện công nghệ của các công đoạn được quản lý

và điều khiển tự động bảo đảm chất lượng màng sơn tốt nhất

Dưới đây là sơ đồ và các bước của quy trình công nghệ sơn ô tô hiện nay đang ápdụng

Bảng 2.2 Sơ đồ quy trình sơn xe ô tô

2.4.1 Quy trình xử lý bề mặt trước khi sơn ô tô

Các nguyên liệu hoặc sản phẩm trước khi sơn phải tiến hành công việc làm bằngphẳng, loại bỏ các loại chất bẩn hoặc phủ lên một lớp màng chuyển hóa hóa học gọi là xử lý

bề mặt trước khi sơn Kỹ thuật xử lý bề mặt trước khi sơn là bộ phận quan trọng của kỹthuật sơn, trong quá trình công nghệ, cần phải chọn chất tẩy rửa, chất điều chỉnh, chất phốtphát hóa, chất thụ động, chất ôxy hóa….Những chất này thành phần phức tạp, tính năngkhác nhau, nếu chọn không đúng hoặc trong quá trình sử dụng khống chế và quản lý khôngtốt dung dịch các bể thì sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng lớp sơn, không tốt Đối với ô tôchuẩn bị bề mặt trước khi sơn là công nghệ không thể thiếu được trong quá trình sơn

Bảng 2.3 Sơ đồ xử lý bề mặt trước khi sơn

Hình 2.2 Xử lý bề mặt trước khi sơn

Tác dụng của xử lý bề mặt trước khi sơn

Nâng cao độ bám chắc của lớp sơn với bề mặt của thân xe

Trên bề mặt sản phẩm có dầu mỡ, chất bẩn, gỉ, oxy hóa, hoặc màng sơn cũ, làmcho màng sơn không bám chắc với nguyên liệu nền, gây bong hoặc các sự cố khác Cókhi làm sạch gỉ và các chất bẩn, độ bám chắc của lớp sơn cũng không tốt Để nâng cao

Nâng cao năng lực bảo vệ chống gỉ của kim loại nền:

Sau khi sắt thép bị gỉ, gỉ sắt là một hợp chất sắt không ổn định sẽ thâm nhập vàkhuyếch tán vào phía trong, dần dần phá hủy sản phẩm và mất công năng bảo vệ Tuy vẫn có thể sơn lên trên bề mặt xử lý kém nhưng chất lượng chống gỉ không tốt Nếutiến hành tẩy gỉ, làm sạch gỉ sau đó sơn sẽ nâng cao khả năng chống gỉ

Chú ý : Mẫu được sơn hai lớp sơn lót, hai lớp sơn bề mặt, để thí nghiệm ăn mònngoài trời 2 năm

Nếu như bề mặt sắt thép xử lý phốt phát hóa sẽ hình thành màng phốt phát,muối kẽm, tính năng chống gỉ được nâng cao rất nhiều

Sau khi sơn bề mặt có lớp màng phốt phát hóa tốt, tính năng chống gỉ tốt, chỉ riêngmàng phốt phát đã chiếm tới 40% - 50% Do tác dụng và vị trí của màng phốt pháttrong quá trình sản xuất sơn nên các công ty rất coi trọng 100% các công ty gia côngsơn ở Trung Quốc sử dụng công nghệ sơn phốt phát hóa, đó là một phương pháp và kỹthuật quan trọng nhất trong quá trình xử lý trước khi sơn Đối với chất lượng lớp sơn

xe ô tô, phốt phát hóa là công nghệ quan trọng để đảm bảo chất lượng của công ty.Theo bảng 2.3 chỉ rõ, màng phốt phát hóa phối hợp với màng sơn nhúng tĩnh điệnkatot, màng sơn xe ô tô đảm bảo trong 8 - 10 năm

Nâng cao độ bằng phẳng bề mặt kim loại nền:

Bề mặt vật đúc, mối hàn, gỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến bề ngoài màng sơn,cần phải phun cát, mài để loại bỏ Khi bề mặt thô, lớp sơn trang sức tồi, không bóng,nói chung yêu cầu độ bóng bề mặt ở cấp 4 - 6, nhưng lớn hơn cấp 6 bề mặt quá bóng,

độ bám chắc không tốt, cần phải mài, làm thô Bề mặt chất dẻo phải dùng giấy ráp mài

để nâng cao độ bám chắc, nhưng độ cứng chất dẻo thấp không chịu mài, nếu dùng giấyráp có độ hạt dưới 400 màng sơn có vết mài rất nghiêm trọng

Xe ô tô cần có bề mặt bằng phẳng rất cao vì thế phải có công nghệ gia công và quản lýtốt, dùng sơn nhúng tĩnh điện katot có độ bằng phẳng cao trên 80%

2.4.1.1 Tẩy gỉ bề mặt ô tô

Tẩy gỉ hóa học

Tẩy gỉ hóa học tiến hành trong dung dịch axit do tác dụng hòa tan của axit vớichất ôxi hóa gỉ sắt Chất hóa học thường dùng là HCl, H2 SO4 , HNO3, H3PO4 ,axit hữu cơ,…Trong gỉ sắt, FeO dễ hòa tan, Fe3O4 khó hòa tan, Fe2 O3rất khó hòatan

Tẩy axit

HCl : khi dùng HCl tẩy gỉ, do độ hòa tan của hợp chất Clo lớn nên toàn bộ gỉ bịhòa tan Trong quá trình hòa tan, ngoài sự hòa tan trực tiếp, còn có quá trình phản ứngnhư sau:

0

Fe Cl2 + H2OTác dụng khử của ion clo có lợi để hòa tan thành phần khó hòa tan (Fe3O4 ,

Fe2 O3), quá trình hòa tan tiến hành ở nhiệt độ thường HCl là axit bay hơi mạnh, khinồng độ nhỏ hơn 10% sự bay hơi không rõ rệt, khi lớn hơn 20% sự bay hơi tăng lên

Vì thế nồng độ HCl thường trong khoảng 5% - 20% Nâng cao nhiệt độ, tác dụng hòatan không tăng lên rõ rệt nhưng sự bay hơi tăng lên rất nhanh, vì thế chỉ tẩy ở nhiệt độthường, không cần gia nhiệt

Tẩy trong HCl có những đặc điểm sau:

Tốc độ hòa tan nhanh, thời gian tẩy ngắn

Giá thành thấp

Nguyên liệu không bị quá ăn mòn

Tác dụng giòn hyđrô ít nên tẩy trong HCl được dùng rộng rãi

H2SO4 : độ hòa tan của H2 SO4 nhỏ, khi nhiệt độ tăng cao, độ hòa tan tăng lên, vìthế ở nhiệt độ thường khả năng tẩy gỉ của H2SO4 yếu, cần phải nâng cao nhiệt độđến nhiệt độ trung bình cao có tác dụng tẩy gỉ mạnh Quá trình phản ứng như sau:

Nếu nồng độ Fe2  trong dung dịch tẩy vượt quá 80 – 100 g/l thì trên bề mặt kim loại

có kết tinh FeSO4 , khả năng tẩy gỉ giảm đi, cần phải thay thế dung dịch Khi tẩytrong H2SO4 , kim loại bị ăn mòn rất mạnh, đồng thời sinh ra lượng lớn khí hyđrôtạo nên sự giòn hyđrô Mặc dù H2 SO4 là axit không bay hơi nhưng nồng độ tăng lênlàm cho lớp ôxi hóa bị thụ động, vì thế nồng độ H2SO4 thích hợp để tẩy là 20% -40% Tẩy H2 SO4 giá thành thấp, ít bay hơi nên được dùng rộng rãi trong côngnghiệp, đặc biệt khi dùng để tẩy lớp ôxit gỉ nhiều

Chất làm chậm

Trong quá trình tẩy phần lớn kim loại bị hòa tan, kết quả của sự hòa tan này là:

Kim loại hòa tan tổn thất lớn

Sinh ra lượng lớn khí hyđrô, gây giòn hyđrô, do đó phải tăng công nghệ khử Hyđrô.Ảnh hưởng đến tuổi thọ dung dịch tẩy: Tẩy trong HCl thì hàm lượng Fe2 đạt đến 100

- 200 g/l cần phải thay mới, tẩy trong H3PO4 khi hàm lượng Fe2 đạt đến 80 - 120 g/l

cần phải thay mới, do đó tiêu hao nhiều axit Vì thế trong dung dịch tẩy cần phải chothêm chất làm chậm, để thỏa mãn những yêu cầu sau:

Hiệu suất làm chậm cao (trên 90%), không bị tác dụng thấm hyđrô

Không ảnh hưởng đến năng lực tẩy

Lượng dùng ít (thông thường khoảng 0.2% - 0.5%) sử dụng an toàn hiệu quả

Chất làm chậm trong dung dịch tẩy HCl thường là Urotropin, hỗn hợp anilin vàformaldehit…

Chất làm chậm trong dung dịch H2SO4 là Thourie, 1% HCl là chất làm chậm, hoặc4% NaCl, SbCl,…

Trong bể tẩy gỉ người ta thường dùng H2 SO4 20%, HCl 20% hoặc kết hợp cả hailoại axit 5 - 10% H2SO4 + 5 - 10% HCl

Trong quá trình tẩy axit cần chú ý một số điểm như sau:

Trong quá trình tẩy có lượng lớn axit bay hơi ảnh hưởng đến sức khỏe của côngnhân và ăn mòn thiết bị trong phân xưởng, làm giảm tuổi thọ thiết bị ảnh hưởng đếnchất lượng sơn, vì vậy cần có thiết bị hút độc Trong quá trình tẩy có thể cho thêm chấtchống bay hơi như natrilauryl sunfat, tạo lớp bọt trên bề mặt làm giảm sự bay hơi.Sản phẩm có gỉ và dầu mỡ cần tẩy dầu, sau đó tẩy gỉ Nếu dầu mỡ không nhiều có thểcho thêm chất hoạt động phi ion trong dung dịch axit có tác dụng vừa tẩy dầu vừa tẩy gỉ

Rửa nước 1 lần sau khi tẩy axit có nhiệt độ cùng với nhiệt độ tẩy Ví dụ sảnphẩm tẩy trong H2 SO4 với nhiệt độ trung bình, lần 1 rửa trong nước nóng, sau đó rửanước lạnh, tẩy trong HCl, lần 1 rửa nước lạnh sau đó rửa nước nóng hoặc nước lạnh.Mục đích để tránh kim loại giãn nở, axit thâm nhập vào mạng lưới tinh thể gây ra gỉ.Trung hòa axit trong dung dịch Na2 CO3 5% - 10% Thời gian tẩy axit cần rút ngắn,nếu không kim loại bị ăn mòn, sau khi rửa không để trong không khí, nên chuyển ngayđến công đoạn khác, để tránh gỉ sinh ra lần thứ 2

Tẩy gỉ cơ khí

Tẩy gỉ thủ công

Tẩy gỉ thủ công được tiến hành bằng công cụ thủ công như: búa nhọn, dao cạo,bàn chải sắt,…Tẩy gỉ thủ công cường độ lao động cao, hiệu suất thấp, tẩy gỉ khôngtriệt để

Tẩy gỉ thủ công áp dụng để tẩy gỉ bề mặt có gỉ cục bộ hoặc số lượng sản phẩm

ít Cũng có thể dùng máy mài để giảm nhẹ sức lao động, nâng cao năng suất

Tẩy gỉ phun cát, phun bi:

Phun cát là quá trình tẩy gỉ bằng hạt cát (hoặc bi) thoát ra từ súng phun, có ápsuất mạnh, va đập mạnh với chi tiết làm bong lớp gỉ Tẩy gỉ bằng phun cát (bi) có hiệusuất cao, tẩy gỉ triệt để, giảm nhẹ sức lao động Sau khi phun cát, bề mặt thô, màng sơnbám chắc tốt

Hình 2.3 Máy phun cát

Hình 2.4 Phun bi sử dụng băng tải

2.4.1.2 Tẩy dầu

Trong quá trình bảo quản và gia công, bề mặt kim loại thường có lớp chống gỉ,dầu bôi trơn, thuốc đánh bóng,…bám vào Trước khi sơn phải làm sạch để đảm bảolớp sơn bám chắc và có tính bảo vệ tốt Dầu mỡ, chất bẩn bám trên bề mặt kim loại cóthể tẩy rửa bằng dung môi, tẩy rửa bằng dung dịch nhũ và tẩy rửa bằng chất thân nước.Các loại trên chủ yếu để tẩy bề mặt có dầu mỡ bám nhiều, khi dùng công nghệ sảnxuất liên tục tự động để xử lý bề mặt chủ yếu phải tẩy dầu bằng chất tẩy dầu thânnước, chất phụ trợ tính kiềm và một số chất khác Chất hoạt động bề mặt đóng vai tròquan trọng trong việc tẩy dầu

Chất hoạt động bề mặt

Trên bề mặt tiếp xúc giữa chất lỏng và không khí, lực hấp dẫn giữa các phân tửchất lỏng lớn hơn phân tử chất khí, vì thế tạo nên lực làm co lại trên bề mặt chất lỏnggọi là sức căng bề mặt

Chất làm giảm sức căng bề mặt gọi là chất hoạt động bề mặt Chất hấp thụ đặcbiệt sinh ra trên bề mặt kim loại và chất lỏng gọi là chất hoạt động bề mặt

Cơ chế tẩy dầu

Dầu mỡ có cực ở nhiệt độ cao tác dụng với kiềm mạnh tạo nên phản ứng xàphòng hóa

Do đó dầu mỡ bị hòa tan trong nước Nếu dung dịch kiềm mạnh cho thêm

Na2 SiO3, Na5P3O10, Na3PO4 ,…có tác dụng phân tán nhũ hóa, tăng năng lực tẩydầu

Dầu mỡ trên bề mặt kim loại đa số là chất lỏng không có cực Để tẩy loại dầunày thường dùng chất tẩy rửa trung tính hoặc kiềm yếu, mà chủ yếu là chất hoạt động

bề mặt Những chất hoạt động bề mặt này có tác dụng thấm ướt, thẩm thấu, nhũ hóa,phân tán Đầu tiên, chất hoạt động bề mặt có trong chất tẩy rửa có tác dụng làm ướt,thẩm thấu xuyên qua lớp dầu đến bề mặt kim loại, bị hấp thụ định hướng, đồng thờikhông ngừng thâm nhập vào bề mặt tiếp xúc giữa kim loại và dầu, làm cho dầu bốckhỏi bề mặt kim loại Toàn bộ quá trình này được minh họa ở hình 2.4

Hình 2.5 Tẩy dầu mỡ

Tên thương phẩm Nồng độ

sử dụng (g/l)

(°C)

Thời gian (phút)

Chú ý

Chất tẩy rửa 77 - 5 2 - 5 9 - 10 Thường

Bảng 2.4 Đặc tính tham số chất tẩy rửa có bán trên thị trường

„s/cm Phương pháp rửa ảnh hưởng tới việc rửa như sau: hàm lượng tạp chất trên bềmặt sau khi rửa phun > nhúng Phương pháp phun - nhúng rửa sạch nhất, những chitiết có hình dạng đơn giản thường rửa bằng phương pháp phun - phun

Thời gian rửa sạch khoảng 10 giây, nhưng phải để róc nước trong thời gian 30giây để tránh làm bẩn bể của công nghệ sau Thông thường rửa ở nhiệt độ thường, khicần nâng cao độ làm sạch hoặc làm giảm bọt nước, rửa lần 1 trong nước nóng nhiệt độ

60°C hoặc khi cần tăng nhanh độ khô bề mặt, lần rửa sau cũng có nhiệt độ 60°C 80°C.

-Hình 2.6 Rửa nước phun, nhúng kết hợp với băng tải

2.4.1.4 Định hình bề mặt

Sau bước rửa nước là đến công đoạn định hình bề mặt Để cải thiện những hạt tinhthể kẽm phốt phát bọc bên ngoài và điều chỉnh chất nền của bề mặt nhằm làm tốt hơn sựhình thành của lớp bọc phốt phát Ngoài việc trung hòa nó còn đóng vai trò hoạt hóa chohóa chất phốt phát nhanh hơn, đều hơn, mịn hơn và sự bám sơn sẽ tốt hơn

Cách pha chế:

Đổ nước công nghiệp khoảng 3/4 thể tích

Cho hoà tan 1 kg PL-ZNT vào 10001ít Cho PL-ZNT vào phù hợp với thể tíchdung dịch

Khuấy cho tan rồi châm thêm nước tới vạch quy định và trộn kỹ

Cách kiểm tra dung dịch:

Độ PH của dung dịch phải luôn luôn nằm trong khoảng 8 - 9.4

Hàng ngày chỉ cần châm thêm vào hồ khoảng 200 - 300g PL-ZNT và thườngxuyên kiểm tra độ pH vì bể này dễ bị nhiễm axit từ khâu tẩy gỉ mang vào

Dùng AD - CO hòa tan trong nước rồi châm thêm từng phần nhỏ khuấy đều vàdùng giấy quì để kiểm tra độ pH

Sau một thời gian dài làm việc khi hoạt động của lớp phốt phát không còn tốtnữa, hạt tinh thể thô, bề dày không đều thì phải thay và pha dung dịch mới

2.4.1.5 Phốt phát hóa

Mục đích:

Để tạo lớp phốt phát kẽm trên bề mặt thân xe, lớp này có khả năng chống gỉ tốt

và tăng độ bám cũng như độ đàn hồi của lớp sơn bên ngoài

Hóa chất

Tẩy dầu, phốt phát hóa hệ sắt gồm: (NH4 )2 HPO4 : 82%; NaNO2 : 8%; chấthoạt động bề mặt không có ion 10%, pha thành dung dịch nồng độ 2.5%, pH = 3.8,nhiệt độ thường, phun áp suất 0.1 MPa trở lên, thời gian 60 giây, trọng lượng màng0.32 g/m2, màng màu xanh da trời.

Phốt phát hóa muối kẽm gồm:

H3PO4 (85%): 7.8 ml/l; NaNO3: 9.4 g/l; ZnO: 0.6 g/l; NaNO2 : 0.15 g/l; pH = 3.4 ±0.1; nhiệt độ 50 - 55°C, thời gian 2 phút

Phốt phát hóa phun nhiệt độ thấp gồm:

H3PO4 (85%): 7 ml/l; Mn(H2PO4 )2 : 1 g/l; ZnO: 4.4 g/l; NaClO3: 3.5 g/l; HNO3: 4ml/l; Metasunfonatri Nitro Benzen: 1 g/l; Ni(NO3)2 : 2 g/l; C4 H6O6: 1 g/l; HBF4 :0.7 g/l

FA = 3 - 4; TA = 75 - 95; nhiệt độ 35 - 45°C, thời gian nhúng 5 - 15 phút

Công nghệ và thiết bị phốt phát hóa

Để đảm bảo được lớp màng phốt phát hóa tốt và hiệu quả cao ngoài việc chọn

hệ phốt phát và điều kiện công nghệ thích hợp, cần chú ý xử lý che phủ thụ động hóasau khi phốt phát hóa

Che phủ thụ động hóa

Màng phốt phát có 1% lỗ xốp, những chất ăn mòn dễ xâm nhập tạo nên sự ănmòn, vì vậy sau khi phốt phát cần che phủ thụ động Dung dịch che phủ thụ độngthường là dung dịch CrO3, nó oxi hóa bề mặt kim loại thành lớp thụ động, lỗ xốpđược bịt kín bởi CrPO4

Sau khi thụ động trực tiếp sấy khô, hiệu quả che phủ tương đối tốt, nhưng tronglớp màng phốt phát hóa có lượng CrO3 dư, CrO3 dễ hút nước, khi sơn trong môitrường có độ ẩm cao phân tử nước thấm vào màng sơn làm cho Cr2O3biến thànhdung dịch đặc axit crôm (H2 CrO4 ) có tác dụng thẩm thấu màng rất cao, nếu phân tửnước thâm nhập càng nhiều sẽ gây ra lớp sơn bong Để giải quyết vấn đề này, cần phảiche phủ thụ động hóa trong dung dịch Cr 3 ─ Cr2 O 2

7 ─ H3PO4 , chất Cr2 O 2

7

 cótác dụng

tạo màng thụ động, Cr 3─ H3PO4 có tác dụng điền vào lỗ xốp, sau khi xử lý rửa lạicũng không làm mất đi hiệu quả che phủ thụ động

Do dung dịch crôm gây ô nhiễm môi trường nên hiện nay đều dùng chất chephủ màng phốt phát không có crôm Thành phần chất này gồm có: chất oxi hóa; chấttạo phức; nhựa bịt lỗ hòa tan trong nước Nhưng chất tẩy là NaNO2 - Trietylamin;NaNO2nhựa polyacrylat hòa tan trong nước, tananh nhựa gốc amin hòa tan trong

nước,…Khi phốt phát hòa tan mạ kẽm, do kẽm ăn mòn rất mạnh, hình thành màngphốt phát thô, chịu kiềm yếu vì thế cần phải xử lý trong dung dịch crôm mới được tinhthể mịn và ổn định.

Công nghệ

Công nghệ và thiết bị phốt phát hóa quyết định bởi phương thức phốt phát hóa

Có nhiều phương thức phốt phát hóa như phương thức phốt phát hóa nhúng, phốt phátphun, phốt phát phun - nhúng, phốt phát phun - nhúng - phun, phốt phát dung môi hữu

cơ, phốt phát quét và trục lăn,…để thỏa mãn cho các sản phẩm khác nhau, hệ phốtphát khác nhau và phương thức sản xuất khác nhau

Hình 2.7 Các phương pháp phốt phát hóa 1: Phun 2: Phun nhúng một nửa 3: Nhúng hoàn toàn

Phốt phát phun

Đặc điểm phốt phát phun là có hiệu suất cao, năng suất cao, nhưng sản phẩm cóhình dáng phức tạp, góc cạnh không có màng phốt phát, chỉ tạo thành màng phốt phátkẽm, chịu kiềm yếu Thiết bị phốt phát phun gồm có: bể, bơm, ống phun, thiết bị gianhiệt và máy lọc Bể ngắn, thiết kế đủ công năng phốt phát phun, ở dưới đáy bể thiết

kế chụp hứng hình nón góc 60 độ để hứng kết tủa và dung dịch chảy ra Khoảng cáchgiữa ống phun và vòi phun khoảng 300 mm, lưu lượng đi ra vòi phun 20 l/phút, áp lựcphun 0.1 MPa bảo đảm khi phun phân bố đồng đều

Phốt phát sục hoặc phun nửa nhúng:

Theo phương pháp này, sản phẩm chỉ nhúng 1 nửa trong dung dịch bể phốt pháthóa, bảo đảm tính chống gỉ tốt ở phần dưới xe ô tô Nếu như ở đưới đáy bể có thiết kếống phun, phun từ dưới lên theo phương thức phun sục thì bề mặt bên trong nóc xecũng hình thành màng phốt phát, nâng cao độ ăn mòn

Phốt phát nhúng:

Phốt phát nhúng thích hợp với các sản phẩm có các loại hình dáng, chịu ăn mòntốt nhưng hiệu suất tạo màng chậm, năng suất thấp Thiết bị phốt phát gồm có: bể phốtphát, hệ thống gia nhiệt và thiết bị lọc Bể phốt phát được chế tạo bằng thép cacbonthấp, có lót trong, chịu axit để chống ăn mòn, thiết bị gia nhiệt nằm ở cạnh bể hoặc gianhiệt bên ngoài bể Do màng phốt phát để kết tủa trên bề mặt ống gia nhiệt nênphương pháp gia nhiệt ở ngoài bể là tốt nhất, để tiện dùng kiềm và axit loại bỏ kết tủa.Khi gia nhiệt cần tránh quá nhiệt cục bộ trong bể phốt phát Để đề phòng nhiều kết tủa