هل تعرف ما هو الرحلان الكهربائي؟ شرح تفصيلي لعملية الفصل الكهربائي

مبدأ الرحلان الكهربائي يشبه مبدأ الطلاء الكهربائي

في المنحل بالكهرباء الذي يتكون من طلاء موصل قابل للذوبان في الماء أو مستحلب في الماء، يتم توصيل قطعة العمل والقطب الآخر في المنحل بالكهرباء على التوالي بكلا طرفي مصدر طاقة التيار المستمر لتشكيل دائرة إلكتروليتية. تتأثر الكاتيونات المنفصلة في المنحل بالكهرباء بقوة المجال الكهربائي. وبموجب هذا الإجراء، فإنها تنتقل إلى الكاثود وتنتقل الأنيونات إلى القطب الموجب. يتم نقل أيونات الراتينج المشحونة هذه، جنبًا إلى جنب مع جزيئات الصبغة الممتصة، بالكهرباء على سطح قطعة العمل، وتفقد شحنتها لتشكل طبقة رطبة. تصنيف الرحلان الكهربي ينقسم الطلاء الكهربي الحالي إلى نوعين: الرحلان الكهربي الأنودي والرحلان الكهربي الكاثودي.

الراتنج القابل للذوبان في الماء المستخدم في الرحلان الكهربائي الأنودي هو مركب أنيوني. في الماء، يذوب الراتنج القابل للذوبان في الماء (ملح أمين حمض الكربوكسيل) في شكل أيوني. إذا تم تطبيق مجال كهربائي بتيار مباشر، فإن فرق الجهد المتولد بين القطبين سوف يتسبب في تحرك الأيونات نحو القطبين.

تنتقل الأنيونات إلى الأنود وتترسب على سطح الأنود، وتطلق الإلكترونات؛ تنتقل الكاتيونات إلى الكاثود ويتم اختزالها إلى أمين (أو أمونيا) عند الكاثود للحصول على الإلكترونات. الراتنج القابل للذوبان في الماء المستخدم في الرحلان الكهربائي الكاثودي هو مركب كاتيوني. بعد تحييده بالحمض العضوي، يذوب في الماء إلى شكل أيوني. بعد المرور عبر مجال كهربائي ذي تيار مباشر، تتحرك الأيونات في الاتجاه، وتنتقل الكاتيونات إلى الكاثود، مطلقة إلكترونات على سطح الكاثود، وتتأكسد إلى حمض. عملية التطوير الكهربي حتى الآن، الطلاءات المستخدمة في الطلاء الكهربي مرت عبر 6 أجيال، من بينها الجيل الأول والثاني من الطلاءات الكهربية هي الطلاءات الكهربية الأنودية.

مقدمة لأجيال مختلفة من الطلاءات (الدليل: مزايا وعيوب تثبيت سياج الملعب بمسامير التمدد)

الجيل الأول عبارة عن طلاء كهربي أنودي بجهد منخفض وقدرة رمي منخفضة. يتم استخدامه بشكل أساسي للطلاء الداخلي لهياكل السيارات، ويجب تركيب كاثودات مساعدة. مقاومة رذاذ الملح ضعيفة، خلال 100 ساعة، ممثلة بزيت أنهيدريد المالئيك، الفينول، إستر الإيبوكسي، إلخ.

الجيل الثاني عبارة عن طلاء انوديك كهربائي ذو جهد عالي وقدرة رمي عالية. عند طلاء جسم السيارة، لم يعد من الممكن توفير الكاثود المساعد. تم تحسين مقاومة رش الملح بشكل كبير، والتي يمكن أن تصل إلى أكثر من 240 ساعة (طلاء كهربي على لوحة الفوسفات)، ممثلة براتنج البولي بوتادين.

الجيل الثالث عبارة عن طلاء كهرودي كاثودي بجهد منخفض وقوة رمي منخفضة وقيمة pH منخفضة. قيمة الرقم الهيدروجيني لحمام الرحلان الكهربائي هي 3 ~ 5، والحمض قوي، ويتآكل جسم الخزان بسرعة، ولكن تم تحسين مقاومة التآكل لطلاء جسم السيارة بعد الرحلان الكهربائي، والتي يمكن أن تصل إلى 360 ~ 500 ساعة.

الجيل الرابع عبارة عن طلاء كهروضوئي كاثودي بجهد عالي وقيمة pH عالية وقدرة رمي عالية. تبلغ قيمة الرقم الهيدروجيني للحمام الكهربائي حوالي 6.0، ويمكن أن يصل اختبار مقاومة رش الملح على لوحة الفوسفات إلى أكثر من 720 ساعة. ولا يزال هذا الأسلوب هو الاتجاه السائد في مجال الرحلان الكهربائي الكاثودي في مختلف البلدان.

الجيل الخامس عبارة عن طبقة سميكة من الطلاء الكهربي الكاثودي. بشكل أساسي لتحسين مقاومة التآكل للحواف الحادة لقطعة العمل المطلية وتبسيط عملية الطلاء. سماكة الفيلم هي 30-35μm، ومقاومة رش الملح يمكن أن تصل إلى حوالي 1000h.

الجيل السادس عبارة عن درجة حموضة عالية، وقوة رمي عالية، وخالية من الرصاص، وطلاء كهربي كاثودي صديق للبيئة. الميزة الرائعة لهذا الجيل من الطلاء من حيث حماية البيئة هي أنه يقلل من درجة حرارة المعالجة ويوفر الطاقة والموارد. وترد مقارنة الأداء المحددة في الجدول 3-20.

خصائص الرحلان الكهربائي

مزايا الطلاء الكهربي هي:

بيئة العمل جيدة. المذيب الموجود في المنحل بالكهرباء للطلاء الكهربي هو الماء، الذي لا يحتوي على مشاكل قابلة للاشتعال والانفجار، ولا يلوث الهواء.

كفاءة إنتاجية عالية. بالمقارنة مع طرق الطلاء الأخرى، فإن الطلاء الكهربي لديه أعلى كفاءة إنتاجية. يمكن غمر قطعة العمل في المنحل بالكهرباء ويمكن إكمال عملية الرحلان الكهربائي في غضون دقائق قليلة. إنها مناسبة للإنتاج الضخم وسهلة لتحقيق أتمتة الإنتاج.

حفظ المواد الخام. معدل استخدام المواد للطلاء الكهربي يزيد بشكل عام عن 85%، وهو أقل بنسبة 40% من طلاء الرش.

نوعية الطلاء جيدة. يتميز الطلاء الكهربي بسطح موحد، والتصاق جيد بقطعة العمل، وفيلم طلاء محكم، ولا توجد علامات تدفق، وظهور تقرحات وعيوب أخرى.

لكن الرحلان الكهربائي له أيضًا بعض العيوب:

المعدات معقدة والاستثمار كبير. بالإضافة إلى خزان الرحلان الكهربائي، المعدات المساعدة، أجهزة الترشيح الفائق ومعدات المياه النقية، إمدادات الطاقة الخاصة بالتيار المستمر، معدات التجفيف، معدات معالجة مياه الصرف الصحي، إلخ. مطلوبة أيضا.

هناك عدد قليل من أنواع الطلاء. في الوقت الحاضر، تقتصر الطلاءات الكهربية على الدهانات القابلة للذوبان في الماء والدهانات المستحلبة في الماء؛ تقتصر الألوان على البادئات ذات الألوان الداكنة أو الدهانات ذات الطبقة الواحدة ذات الاستخدام المزدوج. والسبب هو أن أيونات الحديد وأنيونات الراتنج المتأينة في عملية الرحلان الكهربائي (مثل ترسيب الرحلان الكهربي الأنودي) يتم تحييدها وترسبها على قطعة العمل لتصبح بنية مصفرة.

الطلاء الكهربي يحتاج إلى الخبز عند درجة حرارة 150 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، مما يستهلك الكثير من الطاقة.

عملية الرحلان الكهربائي

الطلاء الكهربي هو عملية كهروكيميائية معقدة للغاية، والتي تشمل بشكل رئيسي أربع عمليات متزامنة من الرحلان الكهربي، والتحليل الكهربائي، والترسيب الكهربي، والتناضح الكهربي.

الرحلان الكهربائي. تحت تأثير المجال الكهربائي الخارجي، تنتقل الجزيئات المشحونة (جزيئات الراتنج الغروية) الموجودة في المحلول إلى لوحة القطب المشحونة بشكل معاكس، ويتم امتصاص الأصباغ غير المشحونة على جزيئات الراتنج الغروية المشحونة بالرحلان الكهربائي.

الترسيب الكهربائي. تحت تأثير مجال كهربائي خارجي، تصل جزيئات الراتنج المشحونة إلى الأنود (أو الكاثود) عن طريق الرحلان الكهربائي، وتطلق (أو تحصل) الإلكترونات وتترسب على سطح الأنود (أو الكاثود)، وتشكل طبقة غير قابلة للذوبان في الماء.

التناضح الكهربائي. التناضح الكهربائي هو العملية العكسية للرحلان الكهربائي. وتتمثل مهمتها الرئيسية في تجفيف الطلاء الكهربائي. عندما تترسب جزيئات الراتنج الغروية على سطح الأنود، فإن الماء والوسائط الأخرى الممتزة في الأصل على لوحة الأنود تمر عبر الطلاء وتدخل المحلول تحت تأثير قوة التسلل.

التحليل الكهربائي. تحت تأثير مجال كهربائي خارجي، يتدفق تيار عبر محلول الإلكتروليت، الذي يقوم بتحليل الماء بالكهرباء، ويطلق غاز الهيدروجين عند الكاثود وغاز الأكسجين عند الأنود. لذلك، في عملية الطلاء الكهربي، يجب تقليل الجهد بشكل مناسب للتخلص من تأثير الهيدروجين والأكسجين الناتج عن الماء المحلل كهربائيًا على جودة الطلاء.

المزيد من أخبار صناعة أجزاء الختم ذات الصلة: