Tevékenység: Indítsa el a videófelvételt! Figyelje meg a felületkezelés technológiáját (lépéseit, megoldásait)! A video megtekintéséhez lépjen vissza, nézze meg, majd folytassa a leckét! Tevékenység: Olvassa el bekezdést! Jegyezze meg a négy fő technológiát! Az előkezelési műveleteket általában 8-12 lépéses soron valósítják meg. A különböző folyamatok között mosási lépések vannak beiktatva. A technológiai sorban szórási és mártási lépések vannak. Négy fő technológiai megvalósulás a legelterjedtebb: -
szórási, horizontális szórási/merítési, RoDip3, Vario shuttle.
A szórási lánc Tevékenység: Jegyezze meg a szórási lánc előnyeit és hátrányai! A szóró sor előnye a viszonylag kis alapterület, azonban a bonyolult geometriájú testek – különösen a belső felületek – nehezen hozzáférhetők. Ezeken sokszor maradhat szennyeződés, ami minőségi problémákat okozhat a további technológiai lépéseknél. Horizontális szóró/merítő technológiai sor Tevékenység: Jegyezze meg a technológia előnyeit és hátrányait! Ez a leggyakrabban alkalmazott technológia. A merítési lépések miatt a belső felületek is zsírtalanítódnak, foszfátozódnak. A kialakult foszfátréteg megfelelő minőségű, ezért passziválásra nincs szükség. A módszer hátránya a nagy beruházási költség és helyigény. Tevékenység: Jegyezze meg az ábra alapján a technológia jellemzőit, működését!
3.2. ábra. Merítő technológia. (http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRpE5uUoy7vJ93UkY8JLDJszBLsVStWf2U6Nl0mh_1Nud_fuXf)
RoDip3 sor Tevékenység: Jegyezze meg a RoDip3 sor különbségét a merítő technológiától! A technológiai sor annyiban különbözik a horizontális sortól, hogy a merítés során a karosszéria 360 o -os fordulatot tesz meg. Ennek előnye, hogy valamivel kisebb helyre van szükség, valamint az iszaplerakódás veszélye is csökken. Tevékenység: Figyelje meg a RoDip3 sort bemutató ábrát! Jegyezze meg a technológia működését!
3.3. ábra. RoDip3sor. Vario shuttle rendszer Tevékenység: Jegyezze meg a Vario shuttle rendszer eltérését a RoDip3-tól! A rendszer a RoDip3 sor módosított változata. Az alapvető különbség, hogy a karosszériát nem egy szállítószalag rendszer, hanem egy motorizált tartó és merítő egység viszi végig a soron. Tevékenység: Figyelje meg a Vario shuttle rendszert bemutató ábrát! Jegyezze meg a technológia működését!
3.4. ábra. Vario shuttle berendezés (http://www.hima.de/images/Bild2_EISENMANN_VarioShuttle_2723.jpg) A technológiai lépések részletei Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a technológiai lépéseket és feladatukat! Előtisztítási fázis Az előtisztítást többféle módon valósíthatják meg. Általában szórófejekkel mossák le a karosszériát. Ez történhet nagy nyomással vagy bő vízzel. Létezik forró vizes kefés tisztítórendszer is. Zsírtalanítás szórással Ez a lépés elsősorban a külső felületek tisztítására szolgál. A mosófolyadékot napi vagy heti rendszerességgel frissítik. A folyadék hőmérséklete 40-60 oC, az időtartam kb. 1 perc. Az olajat statikus (ülepítés) vagy dinamikus (centrifuga) technikával távolítják el. Merítéses zsírtalanítás Elsősorban a belső, nehezen hozzáférhető részek zsírtalanítására alkalmazzák. A fürdő cseréje havi vagy ennél is ritkábban történik. A hőmérséklet 40-60 oC, időtartam 2-3 perc. Az olajeltávolítás itt is szükséges. Anyagfelhasználás 0,2-0,4 kg/100 m2 (zsírtalanító sor), a felületaktív anyagfelhasználás ennek kb. tizede. Öblítés Az öblítés feladata, hogy a zsírtalanító fürdő anyagait eltávolítsa a felületről. Ennek hiánya vagy meghibásodása komoly problémákat okozhat a későbbi lépések során. Aktiválás Az aktiválási lépés során titán-foszfát kolloidot viszünk fel a felületre, amivel gyorsítani lehet a foszfátozási lépést. A fürdőt heti, esetleg havi rendszerességgel kell cserélni. Fontos a fürdő folyamatos keverése a kiülepedés megakadályozására. A kezelési idő 1 perc körül van szobahőmérsékleten. Anyagfelhasználás 0,3- 1 g/m2. Foszfátozás A foszfátozás során a felületen egyenletes, vékony foszfátréteget alakítunk ki. A fürdő cseréje nem szükséges. A hőmérséklet 35-55 o C, az idő kb. 3 perc. Az iszapot nyomószűrővel folyamatosan eltávolítjuk. Az anyagfelhasználás függ a fémtől, kb. 1 kg/100 m 2 . A foszfátozást követően a felületről le kell öblíteni a fürdő maradékát.
Passziválás A passziválási lépést (ha szükséges) – cirkónium vegyülettel végzik. Korábban króm(VI) vegyületeket használtak ebben az lépésben, azonban környezetvédelmi megfontolások miatt ezeket a vegyületeket már nem használják. A felületelőkezelést követően a karosszéria elektrolitikus bevonásra kerül. Ezt megelőzően ionmentes (15-50 s/cm) vízzel leöblítik. Ele ktrolitikus bevonás Tevékenység: Jegyezze meg az elektrolitikus bevonás lényegét! Az elektrolitikus bevonás során elektromos áram hatására alakul ki a bevonat. Az elektrolitikus bevonásra alkalmas vizes diszerpziókban filmképző anyag (gyanta komponens), pigmentek, hígítók, adalékanyagok és oldószerek vannak. A negatív töltésű festékeket anódos, a pozitív töltésűeket katódos elektrolitikus bevonó anyagoknak nevezzük. A bevonandó test lesz az egyik elektród, és megfelelő feszültség ( 300 V) alkalmazásával megindulnak az elektródfolyamatok. Tevékenység: Írja fel és jegyezze meg az elektródfolyamatokat! Az elektródokon a jól ismert vízbontás játszódik le: Katódfolyamat:
2H2O +2e = H2 + 2OH
Anódfolyamat:
H2O-2e- = ½ O2 + 2H
Az egyenletek alapján világos, hogy az elektródok környezetében a hidroxilion és a hidrogénion koncentráció megnövekszik a fürdő egészéhez képest (3.5. ábra). Tevékenység: Tanulmányozza/rajzolja le a 3.5. ábrát! Az ábra alapján figyelje meg a koncentráció változását a fürdőben!
3.5. ábra. Koncentráció változása az elektród környezetében.
A pH illetve pOH megváltozása befolyásolja a kolloid rendszer stabilitását és a bevonó anyag kicsapódik a felületen. A folyamat elemzése alapján egyértelmű, hogy a bevonat vastagságát az alkalmazott áramsűrűség, (A/cm2), a térerősség (V/cm), az idő, és az anyagi minőség határozza meg. A folyamat megindulásához szükséges egy minimális áramsűrűség, a megfelelő elektromos tér mellett. A bevonat kialakulása során az elektród (jelen esetben a karosszéria) felületére kiváló anyagmennyiség kb. 20 m-es réteget alkot az első percben (3.6. ábra). A rétegvastagság a közeg viszkozitásának is a függvénye.
3.6. ábra. Elektrokémiai bevonat készítése. Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a bevonat minőségét meghatározó tényezőket! Az elektrolitikus bevonás minőségbiztosítása során az alkalmazott feszültség és az áramsűrűség mellett a fürdő hőmérséklete, a festék p H-ja, vezetőképessége, szárazanyag tartalma és az elektrolit koncentrációjának ellenőrzése a legfontosabb. A katódos bevonásnál használt festékek a kezdetekben amin végcsoportos epoxi polimerek (poliészterrel módosított) voltak. A térhálósító anyag blokkolt izocianát volt. Ezekhez az anyagokhoz viszonylag nagy mennyiségű szerves oldószert (3-5 %), valamint nehézfémeket (Pb, Sr) használtak. A korszerű bevonatoknál az oldószer tartalmat 1 % alá vitték, valamint mérgező nehézfémeket sem tartalmaz. Tevékenység: Rajzolja le és elemezze a bevonat méretének alakulását bemutató ábrát a bevonás és a térhálósodás után! A katódos bevonat legfontosabb feladata, hogy a karosszéria lehető legjobb korrózióvédelmet kapjon. A legkritikusabb pontok az élek és a sarkok. Az elvékonyodásban a térhálósodási sebesség a meghatározó. A bevonat méretének alakulását a következő ábra mutatja be:
3.7. ábra. A bevonat a bevonás (a) és a térhálósodás (b) után. A bevonatok felületi simasága nagyon fontos a karosszéria végső megjelenése szempontjából. A korszerű bevonó anyagok a lehető legsimább felület kialakítását célozzák meg. A korábbi bevonatokhoz képest a korszerű anyagok esetén a beégetés során a
tömegveszteség több mint a felére csökkent. Emellett a profilt a tenzió, a viszkozitás és a felületi feszültség határozza meg. Az elektrolitikus bevonás berendezései Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az elektrolitikus bevonás technológiai sorának berendezéseit! Az elektrolitikus bevonás a legtöbb esetben automatizált folyamatban történik. A technológiai sorban a következő berendezéseket találjuk (3.8. ábra): - tartályok (ülepítő, bevonó) - tápegység - hőcserélők és szűrők - töltő és anódos áramkörök - ultraszűrő egység - öblítő egység
3.8. ábra. Elektrokémiai bevonat kialakító technológiai sor. A festékanyag a technológiai soron 0,3-3 m/s tartományban áramlik. Kisebb sebesség esetén kiülepedés történik, míg nagyobbnál a bevonat vastagsága csökken. A bevonat kialakítása során nagy figyelmet kell fordítani arra, hogy ne kerülhessen szennyeződés a folyamatba. Ennek biztosítására szűrőket építenek be a rendszerbe, amelyekkel a 25-50 mnél nagyobb szemcséket kiszűrik. Szűrőanyagként polipropilén szövetet (nemezelt) használnak. Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az elektrolitikus bevonás technológiai adatait! A bevonás 28-35 o C tartományban történik, és a bevonat minősége nagyon érzékeny a hőmérséklet stabilitására. Mivel a katódos bevonás hőfejlődéssel jár, ezért hőcserélőket alkalmaznak, hogy a beállított hőmérsékletet 0,5 o C tartományban tartsák. A bevonat egyenletességének biztosítására általában kettő vagy három egyenirányítót használnak. Ezzel elkerülhető, hogy a bevonás kezdetén (bemerítési fázis) fellépő nagy áramsűrűség miatt túlmelegedés, egyenetlen leválás következzen be. Az alkalmazott feszültség 300-450 V, a bevonási idő 2-4 perc. A bevonás energiaigénye 5-8 kWh. A katódos bevonás során a fürdő összetételét állandónak kell tartani. Ennek során az egyik nagyon fontos lépés a folyamatban keletkezett sav eltávolítása a rendszerből. Ezt anód cellákkal valósítják meg (3.9. ábra). Tevékenység: A 3.9 és 3.10 ábrák alapján figyelje meg az anódcella működését! Jegyezze meg a feladatát, működési elvét!
3.9. ábra. Anódcella. Az anód cella legfontosabb eleme az anioncserélő membrán. Ez kivonja a savat a fürdőből. Ennek megfelelően a szeparált anódkörben folyamatosan növekszik a vezetőképesség, amelyet egy automatikus rendszer ionmentes vízzel az előírt értéken tart. Ebben a körben a pH 2,2-2,8 között van, szemben a bevonó fürdő 5-7 értékével. Ugyanakkor ebben a körben a szárazanyag tartalom kisebb 0,1%-nál, míg a fürdőben 18-22% ugyanez az érték. Tevékenység: Jegyezze meg a membránszűrő feladatát, működési elvét! A bevonási technológia anyagfelhasználását ultraszűrés alkalmazásával nagyon hatékonnyá lehet tenni. Megfelelően kialakított szűrőrendszerrel az anyagra vonatkoztatott hatásfok elérheti a 98 %-ot. Az ultraszűrő felépítését a 3.10. ábra mutatja.
3.10 ábra. Membránszűrő szerkezete A szűrőn csak a kismolekulájú anyag hatol át, így a nagy molekulájú festékrészecskét tartalmazó oldat koncentrációját növeljük. Ez a koncentrált oldat visszavezethető a bevonó tartályba, míg a szűrletet a lemosáshoz lehet felhasználni. A lemosást általában két lépésben valósítjuk meg, amelyeket sorba kapcsolt tartályokban végzik. Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a hőkezelés berendezéseit és jellemzőit! Az utolsó, öblítő fázist követően a karosszéria a hőkezelő sorra kerül. Ez egy IR kabinból és azt követő 2-3 meleg levegős egységből áll. Az utóbbiak annak ellenére fontosak (üreges részek), hogy gazdaságossági szempontból a IR melegítés előnyösebb. A hőkezelés során nagyon fontos a hőmérséklet és a tartózkodási idő pontos betartása. A különböző bevonatokhoz más-más értékek tartoznak. A hőkezelő kabinok kialakítása oly módon történik, hogy a lehető legkisebb hőveszteség következzen be. Erre a célra az ún. „A” kialakítás a preferált (3.11. ábra).
3.11. ábra IR melegítő kabin (http://www.usautoparts.net/bmw/pics/7er/6525_800.jpg) Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a bevonat kialakítása során fellépő problémákat! A katódos bevonás során számos zavaró tényező léphet fel. Ezek közül néhány: - szennyeződés a karosszérián (gyakori a hegesztési maradvány), - kráterek kialakulása (inhomogenitás a festék diszerpzióban), - nagy felületi érdesség (egyenetlen bevonatképződés), - nem megfelelő filmvastagság vagy eloszlás stb.
