Đề tài Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô (Phần công nghệ)

ô tô là vật di chuyển trên đường nên cần phải sơn để cho người đi đường có thể nhậnbiết từ xa.1.1.4 Tác dụng đặc biệt Ngoài tác dụng trên, sơn còn các công dụng đặc biệt -Tính năng lực:

CHƯƠNG 1: 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 màu hoặckhông có chất màu Khi sơn lên bề mặt sản phẩm ta được lớp màng mỏng bám trên bềmặt có tác dụng cách ly với môi trường khí quyển, bảo vệ và làm đẹp sản phẩm

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

1.1.1 Tác dụng bảo vệ

Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta thường sử dụng các loại dụng cụ, thiết bị

được 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, đặc biệt trong môi trường vùngbiển kim loại bị ăn mòn rất nghiêm trọng Theo con số thống kê của một số nước, 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 và làm chomôi trường tự nhiên bị ô nhiễm nghiêm trọng

Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn thường dùng phương pháp sơn, lớp sơn là lớp bảo

vệ có hiệu quả nhất trong nhiều lĩnh vực và đặc biệt trong công trình kiến trúc lớn Vídụ: thiết bị trong môi trường vùng biển, nếu không có lớp sơn, tuổi thọ chỉ được vàinăm, khi được bảo vệ bằng lớp sơn chống ăn mòn lâu dài và định kỳ sơn, tuổi thọ sửdụng có thể kéo dài 30 đến 50 năm, thậm chí đến 100 năm

Gỗ và chất dẻo là hai loại nguyên liệu được sử dụng rộng rãi, gỗ thường bị mục náttrong môi trường khí ẩm và vi sinh vật, chất dẻo thường bị lão hóa do nhiệt và ánhsáng, vì vậy gỗ và chất dẻo cũng được bảo vệ bằng lớp sơn

Điều quan trọng nhất của sơn là bảo vệ bề mặt sản phẩm Màng sơn mỏng hìnhthành trên bề mặt chi tiết cách ly với môi trường như nước, không khí, ánh sáng mặttrời và môi trường ăn mòn (như axit, kiềm, muối…) bảo vệ sản phẩm không bị ănmòn Nếu như bề mặt có lớp màng cứng, có thể làm giảm sự va đập, ma sát do đó sơncòn có tác dụng 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 mặt bóng,

bằng phẳng, lớp sơn mỹ thuật có dạng vân búa, nhăn, rạn… có tác dụng trang trí đẹplàm thay đổi cảnh quan, được mọi người ưa thích Khi bề mặt sản phẩm được phủ lớpsơn, đặc biệt là sơn mỹ thuật thì màng sơn rất bóng, đẹp, có thể tạo ra nhiều màu tùy ý,đẹp, dễ chịu, thoải mái

1.1.3 Tác dụng chỉ dẫn

Sơn có rất nhiều loại màu như xanh, đỏ, tím, vàng… được dùng trong quản lý giao

thông, các đường ống của thiết bị hóa chất, những thiết bị cơ khí đặc biệt… có tácdụng chỉ dẫn đề phòng nguy hiểm, tai nạn Ngoài tác dụng bảo vệ và trang trí sơn còn

có công dụng đặc biệt, sơn các màu lên các thiết bị quân sự có thể ngụy trang, sơnchống tia hồng ngoại có thể chống được địch phát hiện được mục tiêu quân sự Đối với

ô tô là vật di chuyển trên đường nên cần phải sơn để cho người đi đường có thể nhậnbiết từ xa.

1.1.4 Tác dụng đặc biệt

Ngoài tác dụng trên, sơn còn các công dụng đặc biệt

-Tính năng lực: sơn chịu mài mòn, sơn trơn, giảm ma sát…

-Tính năng nhiệt: sơn chỉ thị nhiệt, sơn chịu nhiệt độ, sơn chống lửa…

-Tính năng từ: sơn dẫn điện, sơn tĩnh điện dẫn điện, sơn hấp thụ từ…

-Tính năng quang: sơn phát sang, sơn phản quang…

-Tính năng sinh vật: sơn chống hà, sơn chống mốc…

-Tính năng hóa học: sơn chịu axit, chịu kiềm, và các loại hóa chất…

Những tính năng đặc biệt của sơn làm tăng cường tính năng và mở rộng phạm vi sửdụng, do vậy yêu cầu về sơn và kỹ thuật sơn ngày càng cao

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 vìvậy 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, sơnnitroxenlulo, sơn ankyd Trong mấy thập niên trở lại đây, những loại sơn cao cấp trongcông nghiệp đều dùng từ sơn nhựa tổng hợp như: nhựa gốc amin, nhựa acrylat, nhựapoliurethan, nhựa epoxy…những loại sơn này không chỉ góp phần quan trọng vào sựphát triển của nền công nghiệp nói chung mà còn đặc biệt được quan tâm trong ngànhsản 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 ápkhông có không 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, ônhiễm môi trường

caoThập niên 60 - 70

thế kỷ XX

Sơn gốc amin,acrylat, epoxy,nhúng tĩnh điệnanốt, sơn bột

Sơn tĩnh điện, sơnnhúng tĩnh điệnanốt, sơn bột

Hiệu suất cao, antoàn, ô nhiễm thấp

Tốt, hiệu suất cao,

an toàn, ô nhiễm

chất rắn cao, nhúngtĩnh điện katốt

động, sơn sấyquang, sơn cuộn

cao

Sơn tĩnh điện, tínhnước, sơn nhúngtĩnh điện katot dày

Chất thải phù hợpvới tiêu chuẩn

Thí nghiệm Sơn bề mặt tính

nước, sơn bóng bột

Sơn tĩnh điệnmàng mỏng

Chất thải phù hợpvới tiêu chuẩnBảng 1.1 Quá trình phát triển của sơn và kỹ thuật gia công thế kỷ XX

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

Dễ cháy, không chịu ánh sáng, tia

tử ngoại, không chịu nhiệt độ trên

trên 80 độ C

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 ánh

sángBảng 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 vào đặctính của từng loại sơn mà các nhà sản xuất đưa ra phương án phù hợp nhất để tạo racác loại sơn cho ngành công nghiệp sản xuất ô tô

Sơn nitroxenlulo cho thêm nhựa ankyd để làm tăng tính dẻo dùng dung môi phathành sơn Sơn khô nhanh (khô bề mặt 15 phút, khô bên trong 1 - 1.5h) màng cứng,chịu mài mòn, có thể đánh bóng Nhược điểm của sơn là hàm lượng chất rắn thấp,dung môi nhiều 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, đồdùng trong nhà sơn lớp thứ hai và sơn bề mặt

Nếu tăng hàm lượng nhựa ankyd không khô sẽ làm giảm độ cứng không thể đánhbóng Độ bền khí hậu của sơn gốc nitroxenlulo rất kém để cải thiện cần cho thêm nhựagốc 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, chịu nhiệt,chịu dung môi, tính bền hoá học cao là loại sơn cò nhiều tính năng tốt Sơn sấy gốc

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, chịu màimòn, nhưng độ kết tinh của nhựa rất mạnh, nhựa rất khó hoà tan, không thể làm sơn códung môi, thông thường chỉ làm sơn dày dạng keo, dùng làm sơn gầm ô tô hoặc vậtliệu 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 cao nhất.không vượt quá 70% Sơn hàm lượng chất rắn cao, sơn 1 lần có độ dày lớn hơn 40µm,hiệu suất gia công cao Sơn trong suốt acrylat, poliurethan dùng để làm chất đánh 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 có hàmlượng 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 Những nhân tố cơ bản của sơn

Những nhân tố cơ bản của sơn gồm ba phần: nguyên liệu sơn, phương pháp và thiết

bị sơn, công nghệ và quản lý sơn

Nguyên liệu sơn (chủ yếu là sơn), phương pháp và thiết bị sơn là điều kiện quantrọng bảo đảm chất lượng sơn nhưng không phải là điều kiện quyết định chủ yếu Chấtlượng sơn tốt, thiết bị gia công tiên tiến là điều kiện cơ bản được màng sơn tốt, bảođảm thực hiện sơn có hiệu quả cao, kinh tế nhưng để được chất lượng cuối cùng củalớp sơn phải dựa vào quản lý và công nghệ

Khi chọn sơn, ngoài việc nghiên cứu đến chất lượng và giá cả, còn phải nghiên cứuđến công nghệ và quản lý, sự phối hợp sơn và thao tác sơn Nếu như sự phối hợp sơn

có vấn đề hoặc thao tác phức tạp, quá trình công nghệ khó khăn thì chất lượng sơnkhông đảm bảo yêu cầu

Chọn thiết bị sơn không những có hiệu suất cao, giá thành hợp lý mà còn phải đảmbảo an toàn, thao tác và bảo dưỡng đơn giản Nếu như thiết bị có độ an toàn độ bềnkém dễ sinh ra sự cố, quy trình công nghệ không thể thực hiện bình thường Nếu nhưthao tác sử dụng thiết bị khó, yêu cầu kỹ thuật cao và quản lý chất lượng kém, chấtlượng lớp sơn khó được đảm bảo Nếu quản lý và chất lượng có vấn đề dẫn đến chấtlượng sản phẩm không ổn định, sản phẩm làm lại hoặc phế phẩm cao, gây lãng phí vàtăng giá thành, hiệu quả kinh tế thấp, gây khó khăn trong sản xuất

Vì vậy, có loại sơn tốt, thiết bị tiên tiến còn phải có công nghệ tiên tiến và quản lýtốt Ba nhân tố trên có quan hệ mật thiết với nhau, tạo nên công nghệ sơn Nó bao gồmđặc điểm các loại sơn và cách chọn lựa sơn, phương pháp xử lý trước khi sơn, phươngpháp sấy khô màng sơn, quy trình công nghệ và quản lý sơn

1.5 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, cần phải baohàm các yếu tố sau:

-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 banđầu, kỹ thuật đo, công nghệ gia công

1.Quy định tiêu chuẩn chất lượng sơn

2.Xác định tính năng lớp sơn: Sơn trước khi đưa vào kho cần kiểm tra và nghiệmthu để tránh sự cố sinh ra trong quá trình thi công sơn, gây tổn thất kinh tế.Trong đó có các hạng mục kiểm tra như: bề ngoài, độ nhớt, độ hạt, kiểm trahàm lượng chất rắn

3.Xác định tính năng gia công sơn

4.Đo tính năng màng sơn

1.6 Các phương pháp sơn cơ bản

Có nhiều phương pháp để gia công sơn căn cứ vào các điều kiện sau để chọn phươngpháp gia công thích hợp

- Tính chất và chủng loại sơn

- Yêu cầu chất lượng sơn

- Thiết bị và công cụ nhà máy đang có

- Hình dáng, nguyên liệu, kích thước của bề mặt sản phẩm

Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm khác nhau Vì vậy khi chọn trước tiên cầnchú ý tới phương pháp có tính kinh tế cao nhất nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu kỹthuật đặt ra Khi gia công sơn thường dùng các phương pháp sau: phun sơn có khôngkhí, phun sơn cao áp không có không khí, phun tĩnh điện, nhúng tĩnh điện…

1.6.1 Phun sơn không khí

1.6.1.1 Nguyên lý

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 trong

bình, nhờ dòng không khí nén đưa đến vòi phun, sơn được xé tơi thành những hạt nhỏbám đồng đều trên bề mặt sản phẩm.

1.6.1.2 Đặc điểm

Ưu điểm

- Hiệu quả cao mỗi giờ có thể phun được 150 - 200 m 2 , gấp 8 - 10 lần so với sơnquét

- 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 loại sảnphẩm 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

Hình 1.1 Máy nén không khí

2

b Thùng chứa vận chuyển sơn

Khi sản xuất hàng loạt, cần lắp đặt thùng chứa vận chuyển sơn Thùng chứa vậnchuyển sơn kín có lắp máy khuấy, thiết bị trao đổi nhiệt, đầu vào không khí nén và bộphận giảm áp, máy lọc và đầu ra Thể tích bình chứa sơn khoảng 20 - 120 lít, áp suấtgia công sơn khoảng 0.15 - 0.3 MPa (căn cứ vào số lượng súng sơn mà quyết định) Bộphận trao đổi nhiệt đảm bảo nhiệt độ sơn không thay đổi, đảm bảo độ nhớt của sơntrong quá trình gia công không đổi

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

1

1 2

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 1.3 Súng sơn1: Súng sơn kiểu hút và trong lực2: Súng sơn kiểu trong lực

3: Súng sơn kiểu áp lựcSúng 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 phunmột cách chính xác nhất cho chất lượng màng sơn tốt nhất

Hình 1.4 Súng phun sơn tự động

1.6.1.4 Phạm vi ứng dụng

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

sửa chữa, 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 trong

các 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 đồngđều, năng suất hiệu quả cao.

1.6.2 Phun sơn cao áp không có không khí

1.6.2.1 Nguyên lý

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

1.6.2.2 Đặc điểm

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 độcao, 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 códòng không khí nén, tránh những bộ phận như góc cạnh, khe hở vì có sự phản hồicủa không khí 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 sơnhàm lượng chất rắn cao dùng ít dung môi, lượng dung môi bay ra ít, vì thế cảithiện được ô nhiễm 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

1.6.2.3 Thiết bị

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

Hình 1.5 Thiết bị phun sơn cao áp không có không khí1: Bơm cao áp

21

Hình 1.6 Máy phun sơn cao áp

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

Thể tích của ống càng lớn, tác dụng ổn áp càng rỏ rệt Thiết bị lọc và ổn áp ghép vớinhau dùng để lọc dung dịch, đề phòng sơn làm tắc đường ống cao áp.

- 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 dùngống 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

Hình 1.8 Nguyên lý phương pháp phun sơn tĩnh điện

1.6.3.1 Phương pháp phun sơn tĩnh điện

a Nguyên lý

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

b Đặc điểm

Sơn tĩnh điện có những đặc điểm sau:

Ưu điểm

- Hiệu suất sử dụng cao, các sản phẩm như đường ống, các chi tiết nhỏ, hiệu suấtcủa sơn tĩnh điện trên 80%

- Bụi sơn bay ra ngoài ít, cải thiện điều kiện môi trường so với phương pháp phunsơn không khí bởi vì những hạt bụi sơn lân cận sản phẩm cũng được hút vào dolực hút tĩnh điện, còn phương pháp phun sơn không khí chỉ những hạt sơn nào tiếpxúc với sản phẩm mới bám dính được

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

Cần có quy phạm nghiêm túc về an toàn lao động

c Thiết bị

Thiết bị mấu chốt của sơn tĩnh điện là bộ phận khống chế tĩnh điện cao áp, bộ sinh

ra tĩnh điện cao áp và súng phun Căn cứ vào nguyên lý tạo mù sơn khác nhau, súngsơn tĩnh điện phân thành 3 loại chính : tạo mù sơn tĩnh điện ly tâm, tạo mù sơn tĩnhđiện không khí, tạo mù sơn tĩnh điện chất lỏng áp suất cao

Hình 1.9 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 - 4000vòng/phút, sơn lúc đầu hình thành giọt ở đầu súng phun mang điện tích âm, dưới tácdụng đẩy nhau của điện tích tạo nên mù sơn Phương pháp phun sơn kiểu ly tâm có 2loại: 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 6000 vòng/phút, ở tốc độ cao như vậy sơn đã có tốc độ mù hóa nhất định Phương của lực ly tâmcủa bàn xoay trùng với phương của điện trường Vì thế, mù sơn của phun sơn tĩnh điệnkiểu bàn xoay bay ra rất ít, hiệu suất sử dụng rất cao Khi làm việc bàn xoay có thể lênxuống, làm cho sơn bám đồng đều Do giá treo sản phẩm tự quay hoặc bố trí hai bànxoay, mặt trước và mặt sau của sản phẩm đều được sơn Phun sơn tĩnh điện kiểu bànxoay 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, nângcao sơn mang điện tích Tốc độ chuyển động của cốc xoay trên 2000 vòng/phút, cóloại 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, quyết địnhbởi 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, mù hóasơn cần phải dựa vào không khí nén Trước đầu súng sơn đặt điện cực phóng điện dạngkim, làm cho hạt sơn mang điện tích bám trên bề mặt sản phẩm Do tác dụng khuếchtán va đập của dòng không khí nén, hiệu suất sử dụng loại phun sơn tĩnh điện này thấphơn so với phương pháp phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm nhưng lại cao hơn so vớiphương pháp phun không khí, dùng để sơn những chi tiết có hình dáng phức tạp

Hình 1.10 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 ápkhoảng 10 MPa, tốc độ phun ra của sơn rất mạnh, số điện tích của hạt sơn kém, hiệuquả mù hóa cũng kém Vì thế, phun sơn tĩnh điện loại này không như phun sơn tĩnhđiện không khí nén nhưng thích hợp để sơn những chi tiết phức tạp, lượng sơn thoát ranhiều, màng sơn dày, năng suất cao

Nếu như phun sơn tĩnh điện cao áp kết hợp với gia nhiệt sơn thành sơn tĩnh điệngia nhiệt cao áp, lúc này sơn gia nhiệt 40C, áp suất sơn 5 MPa, do áp suất giảm đi, sốđiện tích của màng sơn nâng cao nên hiệu quả sơn được cải thiện, màng sơn có bềngoài tương đối tốt

d 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 quả tĩnhđiện 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 1.11 Quan hệ giữa điện áp và hiệu suất bám

Hình 1.12 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 trí nhiềusúng phun, để độ dày màng sơn đồng đều Căn cứ vào hình dạnh chi tiết và mù sơn bố

120 100 80 60 40 20

100

80

60 40

Khoảng cách giữa các điện cực (mm)

trí các súng phun sơn không ảnh hưởng đến nhau Khoảng cách giữa các súng phunthường 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 xa hoặcquá gần không những phải đảm bảo màng sơn bằng phẳng, đồng đều mà còn phải đảmbảo an toàn Chi tiết treo cách đất hoặc cách xích treo không nhỏ hơn 1m để tránh ảnhhưởng độ che phủ của phù sơn trên chi tiết Móc treo cần phải định kỳ làm sạch sơnche 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 tổ hợpsúng 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, hiệu quảtĩnh điện không phát huy tác dụng lúc này cần bố trí nhiều vòi phun để làm tăng tổnglưu lượng sơn Để có năng suất cao, lưu lượng sơn càng lớn càng tốt nhưng với điềukiện phải đảm bảo hiệu quả tĩnh điện

- Yêu cầu đặc tính sơn:

Điện trở của sơn thông thường trên 100M Ω , 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 Ω 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 20 giây,nếu như nâng cao hàm lượng chất rắn, cần gia nhiệt sơn 40C, lúc đó độ nhớt của sơn ởnhiệt độ thường có thể nâng cao 30 - 40 giây

e Phạm vi ứng dụng

Phun sơn tĩnh điện: chủ yếu dùng trong các dây chuyền sản xuất ô tô hàng loạt hay các

đồ dùng bằng điện Chủ yếu sử dụng trong sơn lót các chi tiết bằng kim loại, sơn lótlớp 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 độ bằng phẳng

bề mặt cao, độ bám dính tốt làm nền cho lớp sơn bề mặt rất tốt

1.6.3.2 Phương pháp sơn bột tĩnh điện

a Nguyên lý

Nguyên lý của sơn bột tĩnh điện cũng tương tự như phương pháp phun sơn tĩnh điện

Sự khác nhau cơ bản của nó là sơn bột tĩnh điện sử dụng sơn ở dạng bột, còn phươngpháp phun sơn tĩnh điện sử dụng sơn ở dạng dung dịch

Hình 1.13 Phương pháp sơn bột tĩnh điện

b Đặc điểm

Sơn bột tĩnh điện là công nghệ không những cho ta những ưu điểm về kinh tế màcòn đáp ứng được về vấn đề môi trường cho hiện tại và tương lai vì tính chất không cóchất dung môi của nó Do đó về vấn đề ô nhiễm môi trường trong không khí và trongnước 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 thấp

- Thích 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

mà trong những kỹ thuật sơn hiện tại trên thế giới đang sử dụng (kể cả sơn tĩnhđiện dạng nước)

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 sơn

- Sơn 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… Sơnbột nhiệt rắn gồm các loại: epoxi, polieste, acrylat, poliurethan… Độ nóng chảy, độnhớt nóng chảy của sơn bột nhiệt rắn thấp hơn sơn bột nhiệt dẻo, độ bám chắc và

độ bằng phẳng của màng sơn của sơn bột nhiệt rắn tốt hơn sơn bột nhiệt dẻo Phầnlớn nhựa sơn bột nhiệt dẻo có tính kết tinh, sau khi sấy, tiến hành xử lý sấy nước đểđảm bảo độ bám chắc của màng sơn

Hình 1.14 Máy sơn bột tĩnh điện SH - 206

Hình 1.15 Máy sơn bột tĩnh điện VPEC - 201

Hình 1.16 Buồng sơn bột tĩnh điện

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 Mạng điện bênngoài là nhờ sự phóng điện giữa súng sơn và sản phẩm mà mang điện tích, cường độđiện trường nhỏ hơn loại mang điện bên trong nhưng kết tủa nhanh, năng suất cao,được ứng dụng nhiều Tùy theo hình dáng, độ lớn nhỏ của chi tiết, giảm tác dụng phảnhồi của bột sơn Để khuếch tán sơn bột của súng phun tĩnh điện dùng các phươngpháp: phương pháp phân tán va đập, phương pháp phân tán không khí, phương phápphân tán quay và phương pháp phân tán khuấy Trong đó phương pháp phân tán va đậpthuận lợi được dùng nhiều

6548

7

Bộ phận cung cấp sơn cần phải liên tục, đồng đều đem sơn bột cung cấp cho súngsơn Thông thường gồm có 3 loại: loại dùng áp suất, loại hút và loại cơ khí Bộ phậncung 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 dây chuyền

tự động Bộ phận cung cấp sơn cơ khí có thể cung cấp sơn định lượng chính xác, dùngcho dây chuyền sản xuất liên tục Bộ phận cung cấp sơn kiểu hút, bột trong đầu ốngđược hút ra nhờ dùng không khí nén, hình thành dòng khí bột, bột trong đầu ống ít nênrửa 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 đề phòngbụi sơn làm ô nhiễm môi trường, hiệu suất bám của sơn bột khi sơn tĩnh điện thôngthường chỉ có 30 - 35%, cần phải có thiết bị thu hồi mới có thể nâng cao hiệu suất trên95%, 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 thuhồi không cao Loại túi vải có thể tích nhỏ, tiếng ồn ít, hiệu suất thu hồi cao nhưng cầnphải dùng biện pháp gây chấn động hoặc thổi dòng khí ngược để túi vải không bị tắc

a) b)Hình 1.19 Thiết bị thu hồi sơna) Kiểu xoay

b) Kiểu vải lọc

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 1.20 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, khoảngcách, 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 của bộtcàng 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 cóhiệu 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 chắccủa sơn

d 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 độ nóngchảy sơn 20 - 30C, sau đó đem nhúng vào thùng sơn lưu hóa, chi tiết tiếp xúc vớisơn bột, sơn bám trên bề mặt, tạo thành lớp sơn hoàn chỉnh Phương pháp lưu hóa

chỉ thích hợp với chi tiết nhỏ có dung lượng nhiệt lớn, không thích hợp với tấmmỏng dung lượng nhiệt nhỏ Chi tiết gia nhiệt càng cao, lớp sơn càng dày, thôngthường vào khoảng 100 - 300µm Phương pháp gia nhiệt lưu hóa không thể hìnhthành màng sơn mỏng, độ dày nhỏ hơn 100µm Ngoài ra khi sơn phương pháp lưuhóa, nhựa chịu nhiệt độ cao, thời gian dài, sau khi sấy, thường phải dùng nước làmnguội cưỡng bức làm giảm tác dụng phân hủy nhiệt.

- Phương pháp lưu hóa tĩnh điện là chi tiết trong thùng sơn lưu hóa được hấp thụ sơnbột 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 sơnnhúng tĩnh điện, theo phương pháp sơn nhúng tĩnh điện, khi sấy bám trên bề mặtmột lớp sơn gồm có bột nhựa và sơn nhúng tĩnh điện Nó có ưu điểm của sơnnhúng tĩnh điện như thời gian kết tủa ngắn, năng suất cao, độ dày màng sơn đồngđều, có thể điều chỉnh độ dày thông qua điện áp Ngoài ra còn tránh được nhữngvấn đề tồn tại khi gia công sơn bột theo phương pháp thông thường Những nhượcđiểm của phương pháp này là do tác dụng của nước, khi sấy sinh ra lỗ xốp của sơn,nhiệt độ sấy cao, lớp sơn dày hơn khi sơn nhúng tĩnh điện thông thường vàokhoảng 40 - 100ƒm

hoá tiết kiệm được chi phí nhân công, dễ dàng lưu trữ, không yêu cầu công nhân có tay

nghề 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

1.6.3.3 Phương pháp sơn nhúng tĩnh điện

a 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 mộtphương 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 chuyểnđộng đến cực dương thân xe và quá trình kết tủa bằng điện ion tích điện dương chuyểnđộng đến cực âm của thân xe

ED tích điện âm ED tích điện dương

Hình 1.21 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 mang điện

âm (ion âm) Khi có dòng điện chạy qua, các hạt nhựa đi đến bề mặt thân xe tích điệndương, ở đó trung hòa điện âm của nó, vì vậy tách ra khỏi các phần tử nhựa không hòatan 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 hòa tanphân tán trong nước, chất trùng hợp này có thể hòa tan tạo thành những hạt keo mangđiện Trong điện trường một chiều các hạt keo được ion hóa đồng thời có tác dụng điện

ly, điện phân, điện kết tủa và điện thẩm thấu bám một lớp nhựa trên bề mặt kim 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 điệntích ngược dấu với nó, tốc độ chuyển động phụ thuộc vào điện thế, độ nhớt của sơn…quá trình như vậy gọi là điện li

Quá trình điện phân làm cho giá trị pH của dung dịch tiếp xúc anốt giảm đi, giá trị

pH của dung dịch tiếp xúc katốt tăng lên Ở hai mặt tiếp xúc điện cực đều sinh ra chấtkhí Độ dẫn điện của dung dịch điện phân ngày càng lớn, điện phân ngày càng mãnhliệt, giá trị pH thay đổi càng lớn, bọt khí sinh ra càng nhiều Tạo bọt khí là nguyênnhân cơ bản tạo nên màng sơn nhúng tĩnh điện có nhiều lỗ châm kim và thô

- Điện kết tủa:

Sự ion hóa và 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 dịchtiếp xúc anốt giảm còn 3 - 4; giá trị pH của dung dịch tiếp xúc katốt tăng lên 12, khihạt keo được ion hóa điện li đến bề mặt điện cực, hạt keo trung hòa mất ổn định tách rabám trên bề mặt điện cực Phản ứng kết tủa của sơn nhúng tĩnh điện katốt như sau:

2Polym - CO 2 + Fe 2+ → Polym – Fe – Polym ↓

2Polym - CO 2 → Polym – Polym ↓ + 2 CO 2 ↑ + 2e

Sự tạo thành sắt làm cho màng sơn đậm, làm giảm độ bền ăn mòn của màng sơn Tínhnăng bảo vệ của sơn nhúng tĩnh điện anốt kém hơn sơn nhúng tĩnh điện katốt còn ởchỗ tính ổn định của nhựa sơn anốt kém, điện áp làm việc thấp, khả năng thẩm thấukém Vật liệu anốt của sơn nhúng tĩnh điện katốt có thể dùng grafit, thép không gỉ…

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 lại vớihạt 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, nhưngnếu hiện tượng điện phân quá mãnh liệt, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượngmàng, cần phải hết sức coi trọng

b 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 để thu được màng sơn dày khoảng 10 - 35ƒm

- Màng sơn che phủ tốt ở cạnh biên, trong lỗ khe hở hàn,…do đó nâng cao độ bềnchống 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 sảnphẩm cao 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, sửdụng 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 dịchchi tiết 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 dụnghòa tan lại của dung môi với màng sơn, màng sơn bằng phẳng, bóng Màng sơnnhúng tĩnh điện 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 sơn lótkém

- 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 hủy củachúng 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 tĩnhđiện trên bề mặt sơn lót, không thể sơn nhúng tĩnh điện

c Thiết bị

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

bằng 1/10 thể tích bể sơn nhúng tĩnh điện, độ cao của bể cách mặt dung dịch khoảng150mm để tránh sinh ra nhiều bọt, ngoài ra còn có thể thiết kế lưới lọc để khử bọt vàtạp chất của bể sơn.

Bể nhúng tĩnh điện katốt, dung dịch sơn có tính axit nên lót trong thép thủy tinh dày

2 - 3mm để chống ăn mòn và cách điện, chịu điện áp trên 15000V Các bể khác như bểchứa dung dịch khi sửa chữa, dùng các biện pháp chống gỉ thường

Hình 1.22 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, cótính ổn định phân tán tốt, lọc tạp chất trao đổi nhiệt và để khử bọt khí sinh ra trong quátrình điện phân Thông thường sử dụng phối hợp lọc tuần hoàn, lọc trao đổi nhiệt siêulọc 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 50ƒm, 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,sơn nhúng 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 → H 2 ↑ + 2NH 3

Điện li katốt: Anot 4N C + 2H 2 O → O 2 ↑ + 4e + 4HN C

Để đề phòng chất điện phân có tính axit và kiềm sinh ra khi điện phân khuyếch tánvào 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 dungdịch ở cực có thể khống chế được nồng độ chất điện phân Để đảm bảo nồng độ ở cựckhông đổi cần phải tiến hành tuần hoàn dung dịch ở cực 6 - 10 lần /phút.m 2

- Dòng điện

Khi sơn cần phải thao tác an toàn nên sản phẩm phải tiếp đất Phương thức cho điệnvào sản phẩm khi sản xuất liên tục, lúc đưa vào bể sơn tăng 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) =

16.7 Aδρ

C

Trong đó:

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

A: hiệu suất sản xuất tính theo diện tích (m 2 /phút)

δ: độ dày màng (ƒm)

ρ: tỷ trọng màng (g/cm 3 )

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 Saukhi rửa siêu lọc tuần hoàn 1- 2 lần, lại rửa ở bể siêu lọc mới, cuối cùng rửa ở bể nướckhử ion

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

Q = (1.03 – 1.04) x (1.2 – 1.5) l/m 2 (sản phẩm)

Bể chứa siêu lọc cần chứa được lượng dung dịch siêu lọc để rửa ít nhất trong 3 giờ.Khi lưu lượng giảm đi dưới 30% cần phải tiến hành rửa thiết bị siêu lọc và cần có bộthiết bị dự trữ

- Điều chỉnh thiết bị sơn nhúng tĩnh điện

+ Rửa thiết bị

Cho nước vào các thiết bị cần điều chỉnh → cho chất hoạt động bề mặt và 0.2%chất trợ dung môi, rửa tuần hoàn từ 8 - 20 giờ → xả nước → cho nước tuần hoàn 2 - 8giờ cả hai lần→ kiểm tra: không có dầu mỡ (đặc biệt bên trong các van) → rửa nước

khử ion 2 - 8 giờ, đo độ dẫn điện < 25ƒm/cm, pha 1 lượng nhỏ sơn, màng sơn không

co lại thì có thể pha bể

+ 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, dòngđiện, thời gian, dòng chảy thích hợp → kiểm tra hệ thống rửa → sấy khô, kiểm tra bểngoài màng sơn, độ dày màng và lực thẩm thấu

d 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 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SƠN 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, lớpgiữa, lớp sơn bề mặt và sơn trong suốt, tổng cộng sơn 4 - 5 lần và sấy 4 - 5 lần, dùngcác 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 lớpsơn lót tạo nên lớp màng sơn bám chắc với kim lạo nền, tạo điều kiện cho lớp sơn thứhai kết 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

-Có tính năng chống gỉ tốt

Lớp sơn giữa: là lớp sơn kế tiếp của lớp sơn lót, nó cũng là một dạng của sơn lót,

có tác dụng tạo sự kết dính và tạo độ bằng phẳng cao cho lớp sơn ngoài cùng

Lớp sơn bề mặt: là lớp sơn đặc trưng cho tính năng thẩm mỹ của ô tô, đồng thời có

cơ tính cao như độ bền, độ dai, chống va đập, chịu được mài mòn cao, chống lại cáctác nhân ăn mòn của khí quyển như axit, kiềm, muối…

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

Lớp sơn bề mặt

Lớp sơn lótLớp sơn giữaLớp sơn trong suốt

Tác dụng chống gỉ cao, khả năng bám dính tốt, bền với các tác nhân của khí quyểnnhư nhiệt độ, ánh sáng môi trường, áp suất không khí , mài mòn không khí, chịu độ vađập 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… độbền cao với thời gian, độ thay đổi màu sắc ít, dễ sử dụng, giảm ma sát đối với khôngkhí

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 độbền 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,

dễ phun Độ nhớt xác định theo tiêu chuẩn B3-4 (giây) tính số giây để 100cm³ sơnchảy qua 1 lỗ có đường kính 4mm

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

- Thời gian khô: phụ thuộc vào chế tạo sản phẩm dày hay mỏng, hình thức phức tạphay 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 khôphải đảm bảo sao cho ở bất kì môi trường nào sản phẩm được sơn cũng khôngđược khô nhanh quá hay chậm quá Nếu khô nhanh quá màng sơn sẽ bị rạn nứt hay

bị nhăn, khó quét, khó phun Ngược lại, nếu sơn khô chậm quá màng sơn sẽ bịchảy, độ bóng kém, bụi dễ bám vào Do đó , mỗi loại sơn phải có quy định thờigian khô theo yêu cầu sử dụng phù hợp với công thức chế tạo nó trong đó có tính

cả nhiệt độ và độ ẩm môi trường mà quá trình khô màng sơn diễn ra Thời gian khôtính bằng giờ đối với màng sơn 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, tiêu chuẩn

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 độrung 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 màngsơn

- Độ bền chịu uốn và lực đàn hồi: màng sơn luôn chịu đựng tác dụng của khí quyển,tác dụng của độ ẩm, độ nóng, độ lạnh do đó màng sơn đòi hỏi phải có độ co giãnthích hợp để không bị phá vỡ, rạn nứt

- Độ bám dính của màng sơn: là tiêu chuẩn cơ bản để xác nhận chất lượng của sơn 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

Nhỏ cao cấp

Thân xe ôtônhỏ trung cấp

Xe tải, xekhách

Xe tải, xekhách

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

2.3 Chọn sơn xe ô tô

Sơn ô tô tải dùng sơn lót sấy và sơn bề mặt Khi sơn bề mặt có độ dày 40 m đều

sử dụng công nghệ sơn ướt 2 lần và cùng sấy, sơn lớp giữa có độ dày 50m phun 1lần 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 mặt phải

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 lớp sơn bềmặt 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 poliurethan cũng có thểdùng sơn ankyd gốc amin, sơn acrylat đóng rắn nhiệt hoặc sơn epoxi gốc amin Ngoài

Xử lý bề mặt Sơn lót

Xử lý sau sơn

Sơn bề mặt

Kiểm tra

Xử lý sau sơn lót

Đánh bóng

ra dùng sơn che phủ làm lớp giữa có thể bỏ sự hấp thụ của lớp sơn lót với sơn 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 rất yếu

do đó yêu cầu lớp sơn xe ôtô chịu mưa axit khi sản xuất số lượng lớn, dùng sơn acrylatđóng rắn isoxianat để che phủ Sơn xe ôtô tải, nếu yêu cầu không cao (chịu phun nướcmuối 240 giờ), màng sơn chịu khí hậu kém, độ cứng thấp, có thể sơn bề mặt, sơn sấy

bề mặt ankyd tự khô hoặc sơn nitroxenlulo và sơn eloviyl khô nhanh Độ khô sơnankyd rất kém, độ bằng phẳng của sơn nitroxenlulo và sơn elovinyl rất kém, khi sảnxuất nhỏ sử dụng tương đối thích hợp, khi sản xuất lớn dùng sơn nitroxenlulo hoặc sơnelovinyl làm khô cưỡng bức 600C hoặc dùng sơn gốc amin Sơn bóng trong suốt là lớpsơn cao cấp cùng loại với sơn bề mặt, để đề phòng sự phối hợp giữa 2 lớp sơn khôngtốt

2.4 Sơ đồ quy trình

Sơn ô tô yêu cầu chất lượng cao, số lượng lớn, đều dùng phương thức sản xuất

theo 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

Sơ đồ quy trình sơn xe ô tô

2.4.1 Quy trình xử lý bề mặt trước khi sơn

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

Tẩy gỉ Tẩy dầu Rửa nước Định hình

bề mặt

Phốt phát hóa

xử lý bề mặt trước khi sơn Kỹ thuật xử lý bề mặt trước khi sơn là bộ phận quan trọngcủa kỹ thuật sơn, trong quá trình công nghệ, cần phải chọn chất tẩy rửa, chất điềuchỉnh, chất phốt phát hóa, chất thụ động, chất ôxy hóa….Những chất này thành phầnphức tạp, tính năng khác nhau, nếu chọn không đúng hoặc trong quá trình sử dụngkhống chế và quản lý không tốt dung dịch các bể thì sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượnglớp sơn, không tốt Đối với ô tô chuẩn bị bề mặt trước khi sơn là công nghệ không thểthiếu được trong quá trình sơn Xử lý bề mặt tốt làm cho màng sơn bám chắc với bềmặt của thân xe, đề phòng sự ăn mòn, đạt được mục đích thẩm mỹ và bảo vệ

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.

Phương pháp chống gỉ Phần trăm gỉ của mẫu (%)

Bảng 2.2: Ảnh hưởng của các phương phápchống gỉ đối với tính năng bảo vệChú ý : Mẫu được sơn hai lớp sơn lót, hai lớp sơn bề mặt, để thí nghiệm ăn mòn ngoàitrời 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

Màng phốt phát Sơn nhúng tĩnh điện anot

(20ƒm)

Sơn nhúng tĩnh điện katot

(20ƒm)Không có

Bảng 2.3: Ảnh hưởng phun mù muối của màng phốt phát

đối với màng sơn nhúng tĩnh điệnSau 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, cầnphải 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, độbám chắc không tốt, cần phải mài, làm thô Bề mặt chất dẻo phải dùng giấy ráp mài đểnâng 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

Sắt thép trong không khí chủ yếu bị ăn mòn điện hóa, chất gỉ là hợp chất ôxi hóa

có thành phần FeO, Fe(OH) 3 , Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , ở nhiệt độ cao do bị ôxi hóagây ăn mòn hóa học, chất gỉ có thành phần: bên trong là FeO, lớp giữa là Fe 3 O 4 ,lớp ngoài là Fe 2 O 3 Sau khi lấy axit, trên bề mặt khó tạo màng hoặc màng phốtphát kết tinh thô, nếu dùng phương pháp phun bi, phun cát để tẩy gỉ thì bề mặt thô,chất lượng bề ngoài của sơn thấp Sau khi rửa nước không sạch, màng sơn dễ bị ănmòn, tính bảo vệ kém, vì thế phương pháp tốt nhất là phải làm tốt công việc chống gỉhoặc tăng cường công nghệ chống gỉ để tránh đưa sản phẩm gỉ vào phân xưởng sơn.Đối với sản phẩm như xe ô tô, yêu cầu chất lượng cao nên càng phải chú ý điểm này.Các sản phẩm khác có thể tẩy gỉ sau đó mới sơn

a Tẩy gỉ hóa học

Tẩy gỉ hóa học tiến hành trong dung dịch axit do tác dụng hòa tan của axit với chấtôxi hóa gỉ sắt Chất hóa học thường dùng là HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 ,axit hữu cơ,…Trong gỉ sắt, FeO dễ hòa tan, Fe 3 O 4 khó hòa tan, Fe 2 O 3 rất khóhòa tan

+ Tẩy axit

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

Fe 2 O 3 + 2HCl ⃗t0 2FeO + Cl 2 + H 2 O

Fe 3 O 4 + 2HCl ⃗t0 3FeO + Cl 2 + H 2 O

FeO + 2HCl ⃗t0 Fe Cl 2 + H 2 O

Tác dụng khử của ion clo có lợi để hòa tan thành phần khó hòa tan (Fe 3 O 4 , Fe 2

O 3 ), 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 hòa

tan 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

- H 2 SO 4 : độ hòa tan của H 2 SO 4 nhỏ, khi nhiệt độ tăng cao, độ hòa tantăng lên, vì thế ở nhiệt độ thường khả năng tẩy gỉ của H 2 SO 4 yếu, cần phảinâng cao nhiệt độ đến nhiệt độ trung bình cao có tác dụng tẩy gỉ mạnh Quá trìnhphản ứng như sau:

+ 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 khửHyđrô

- Ảnh hưởng đến tuổi thọ dung dịch tẩy: Tẩy trong HCl thì hàm lượng Fe 2+ đạt đến

100 - 200 g/l cần phải thay mới, tẩy trong H 3 PO 4 khi hàm lượng Fe 2+ đạt đến

80 - 120 g/l cần phải thay mới, do đó tiêu hao nhiều axit Vì thế trong dung dịch tẩycần phải cho thêm 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 H 2 SO 4 là Thourie, 1% HCl là chất làm chậm,hoặc 4% NaCl, SbCl,…

Trong bể tẩy gỉ người ta thường dùng H 2 SO 4

20%, HCl 20% hoặc kết hợp cảhai loại axit 5 - 10% H 2 SO 4 + 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 hưởngđến chất lượng sơn, vì vậy cần có thiết bị hút độc Trong quá trình tẩy có thể chothêm chất chống 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 cóthể cho thêm chất hoạt động phi ion trong dung dịch axit có tác dụng vừa tẩy dầuvừa tẩy gỉ

- Rửa nước 1 lần sau khi tẩy axit có nhiệt độ cùng với nhiệt độ tẩy Ví dụ sản phẩmtẩy trong H 2 SO 4 với nhiệt độ trung bình, lần 1 rửa trong nước nóng, sau đórửa nước lạnh, tẩy trong HCl, lần 1 rửa nước lạnh sau đó rửa nước nóng hoặc nướclạnh Mục đích để tránh kim loại giãn nở, axit thâm nhập vào mạng lưới tinh thểgây ra gỉ Trung hòa axit trong dung dịch Na 2 CO 3 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 ngay đến công đoạn khác, để tránh gỉ sinh ra lầnthứ 2

b 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, bànchải sắt,…Tẩy gỉ thủ công cường độ lao động cao, hiệu suất thấp, tẩy gỉ không triệt 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 áp suấtmạnh, va đập mạnh với chi tiết làm bong lớp gỉ Tẩy gỉ bằng phun cát (bi) có hiệu suấtcao, tẩy gỉ triệt để, giảm nhẹ sức lao động Sau khi phun cát, bề mặt thô, màng sơnbám chắc tốt