Kataforeza jako jedna z metod ochrony metali przed korozją

Kataforeza, zwana inaczej powlekaniem elektroforetycznym, jest aktualnie najbardziej zaawansowaną technologicznie metodą zabezpieczania metali. Jest przy tym ekonomiczna, jak również nieszkodliwa dla środowiska. Stanowi jeden z etapów obróbki powierzchni elementów metalowych, a szczególnie tych wykonanych ze stali, cynku czy aluminium. Kataforeza może być wykorzystana do przygotowania materiału pod kolejne etapy obróbki, ale może być również zastosowana jako jej zakończenie. Metoda ta gwarantuje również znaczne zwiększenie odporności antykorozyjnej oraz wzmocnienie powierzchni detalu i wydłużenie jego żywotności. W metodzie wykorzystywane są wysokiej jakości lakiery kataforetyczne (Katodische Tauch Lackierung) zwane inaczej KTL lub e-coating. Proces wykorzystuje trikationowe fosforanowanie cynkowe jako warstwę konwersyjną, dzięki czemu spełnia najwyższe normy jakościowe. Polega na elektroosadzaniu farby w zanurzeniu z wykorzystaniem stałego prądu elektrycznego.

Kataforeza i wynikające z niej korzyści

Poza oczywistą i najważniejszą zaletą kataforezy, jaką jest zabezpieczenie przed korozją nawet przy małej grubości lakieru, należy pamiętać o jej innych równie ważnych atutach. Do najistotniejszych i wartych wymienienia możemy zaliczyć:

• kataforeza może być stosowana jako podkład lub wykończenie,
• wypełnienie niewielkich ubytków powierzchni zabezpieczanego metalu,
• możliwość malowania skomplikowanych geometrycznie elementów, dzięki zastosowaniu kąpieli lakierniczej,
• jednolita grubość powłoki na całej powierzchni malowanego detalu, nawet we wnętrzach i obszarach trudno dostępnych,
• brak zacieków i nierówności w nałożonej warstwie farby,
• lepsze właściwości przylegania do powierzchni niż te uzyskane poprzez tradycyjne malowanie,
• uzyskanie stałej powtarzalności,
• prawie całkowicie zautomatyzowany proces powlekania,
• wysoka wydajność farby – powyżej 95%, dzięki ekonomicznemu obiegowi zamkniętemu, a tym samym mniejsze koszty w stosunku do innych procesów wykończeniowych,
• wysoka kompatybilność z innymi farbami (płynnymi lub proszkowymi),
• wysoka kompatybilność i duża przyczepność z innymi wykończeniami przemysłowymi np. cynkowaniem,
• szybki proces powlekania od ok. 180 – 240 sek.
• niski wpływ kataforezy na środowisko – minimalne emisje, ścieki, odpady stałe, niska zawartość rozpuszczalników czy metali ciężkich,
• znaczne wydłużenie żywotności detali pomalowanych tą metodą, nawet tych narażonych na eksploatację
  w trudnych warunkach.

Kataforeza zaczyna się od kontroli materiału…

Zanim metalowe elementy zostaną poddane kataforezie muszą przejść kontrolę jakościową oraz ilościową. Dla optymalnego efektu materiał powinien mieć określone właściwości. Nie może być utleniony, nie może mieć na sobie kalaminy, śladów pisma czy farby itp. Jeśli materiał nadaje się do kataforezy to zostaje zawieszony na specjalnych zawiesiach, których budowa jest już zależna od podwykonawcy. Cały sprzęt używany do kataforezy musi być regularnie czyszczony i konserwowany przez wewnętrzny serwis wykonawcy. Jest to niezbędne, aby konstrukcje służące do zawieszenia elementów przeznaczonych do malowania, nie były zabrudzone starą farbą pozostałą po poprzednich malowaniach. Może ona wtedy tworzyć izolację elektryczną, która uniemożliwi ciągłość elektryczną między materiałem a zawiesiem. Po zawieszeniu sztuk pracownicy przyczepiają do każdego zawiesia lub określonego pojemnika przywieszkę identyfikacyjną, na której znajdują się dane klienta i zlecenia oraz jeśli jest taka konieczność – wskazówki do dalszej obróbki. Po zakończeniu operacji wieszania materiał jest przesyłany do systemu kataforezy za pośrednictwem zautomatyzowanego systemu podawania.

Kataforeza i jej etapy

Obróbka wstępna składa się z siedmiu etapów przygotowania materiału do procesu kataforezy:

1. odtłuszczanie wstępne na gorąco przy zastosowaniu środków alkalicznych w roztworze wodnym,
2. odtłuszczanie drugie na gorąco produktami alkalicznymi w roztworze wodnym,
3. mycie elementów wodą zdemineralizowaną i aktywatorem,
4. fosforanowanie solami cynkowo-manganowo-niklowymi,
5. mycie zdemineralizowaną wodą z recyklingu i środkiem pasywującym,
6. kolejne mycie wodą zdemineralizowaną,
7. ostateczne mycie wodą zdemineralizowaną i suszenie kropelkowe.

Elektroosadzanie zanurzeniowe farby

Po zakończeniu obróbki wstępnej materiał przechodzi w etap obróbki kataforezy. Wymaga on użycia specjalnych zbiorników, w których elementy przeznaczone do malowania zostają zanurzone. Zbiorniki są wypełnione mieszanką wody dejonizowanej (80-90%) i cząstek stałych farby (10-20%). Po zanurzeniu elementów metalowych w zbiornikach zanurzeniowych prąd elektryczny jest odprowadzany przez zbiornik od anody do katody. Woda jest nośnikiem cząstek stałych farby (pigment i żywica), a prąd ma za zadanie je naładować, powodując tym samym ich wiązanie
z metalowym elementem w niekorozyjny film. Żywica zawarta w farbie nadaje końcowej obróbce lakieru właściwości antykorozyjne. Grubość warstwy powleczenia jest bezpośrednim wynikiem ilości napięcia przesyłanego przez zbiornik zanurzeniowy. Im więcej napięcia, tym grubsze warstwy farby.

Mycie po kataforezie

Po zakończeniu malowania kataforetycznego następuje etap trzykrotnego mycia w celu usunięcia nadmiaru farby. Proces ten zmywa resztki farby, która nie przylgnęła do metalowego elementu. Nadmiar farby wraca do zbiornika, dzięki czemu jej wydajność sięga nawet 95%, gdyż może zostać ponownie użyta w trakcie kolejnego malowania.

Polimeryzacja

Po umyciu pomalowanych elementów zostają one przekazane do utwardzenia, które jest końcowym etapem kataforezy. Jest on niezbędny do wyschnięcia i trwałego utwardzenia farby. Odbywa się w piecu tunelowym
z wymuszonym obiegiem powietrza w temperaturze ok. 85-200°C.

Zakończenie procesu kataforezy

Po wyjęciu utwardzonych detali z pieca – materiał jest sprawdzany pod kątem jakościowym. Następnie zostaje spakowany i czeka na wysyłkę, albo zależnie od wytycznych zleceniodawcy może zostać wysłany do dalszej obróbki jak np. malowanie płynne lub proszkowe.

W jakich branżach można zastosować kataforezę?

Kataforeza inaczej zwana malowaniem kataforetycznym może być wykorzystywana praktycznie w każdej branży związanej z obróbką metali, czy produkcją elementów metalowych. Można tu wymienić przemysł motoryzacyjny, budowlany, maszyn rolniczych, pojazdów ciężkich, technologii wojskowych, AGD, grzejników czy innych zastosowań specjalistycznych. Ze względu na swoją zdolność do powlekania nawet najbardziej skomplikowanych części
i zmontowanych produktów o określonych wymaganiach wydajnościowych, kataforeza jest stosowana również do powlekania komponentów morskich, transformatorów, metalowych mebli biurowych, sprzętu i mebli ogrodowych, elementów złącznych i wielu innych.