Interested Article - Электроосаждение

Электроосаждение — это специальный метод получения полимерных покрытий на проводящей поверхности под воздействием электрического тока .
Электроосаждение, как метод окраски, возникло более 50 лет назад. Наибольшее применение этот метод окраски по объему потребляемого лакокрасочного материала получил в автомобильной промышленности. Связующими лакокрасочных материалов для этого метода являются олигомерные полимерные водорастворимые электролиты. В поле постоянного электрического тока, аналогично гальванике, они электроосаждаются на катоде или аноде, которыми служат окрашиваемые изделия. Механизм получения покрытий этим методом связан со способностью полиэлектролита изменять свою водорастворимость с изменением рН среды. Основная электрохимическая реакция, протекающая при электроосаждении, это электролиз воды.
ПРИ АНОДНОМ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИИ: На аноде происходит электролиз воды по следующей реакции: 2H ₂ O — 4e- = O ₂ + 4H + , (рН на аноде → 1). Имеет место также анодное растворение металла: Ме → Ме ^а+ + ае ^- . Электроосаждаются на аноде пленкообразующиеся вещества способные в водной среде диссоциировать на ионы с образованием полианионов: R(COOK)n ↔ R(COO ^- )n + nK ⁺ . Для анодного электроосаждения используются плёнкообразователи, связующие которых переведены в анионную форму введением в молекулу карбоксильных групп (RCOOH), (где R- пленкообразующая часть олигомера). После нейтрализации (допирования) карбоксильных групп органическими аминами или аммиаком они становятся водорастворимыми полиэлектролитами в соответствии со следующей схемой: (RCOO ¯ NR ₄ ⁺ , где NR ₄ ⁺ - аминный катион или NH ⁴⁺ ). При этом кислотная (не нейтрализованная) форма пленкообразователя не растворяется в воде. Поэтому в прианодном кислом пространстве пленкообразователь становится неводорастворимым и осаждается на окрашиваемом изделии – аноде в виде поликислоты. R(COO-)n + nН+ ↔ R(COOН)n↓, R(COO-)n + nМе ^а+ ↔ R(COO)Ме↓. Помимо указанных процессов, могут протекать и другие, например, анодное окисление металла (при окрашивании алюминия), декарбоксилирование и окисление пленкообразователя (при больших потенциалах анода).
ПРИ КАТОДНОМ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИИ: На катоде происходит электролиз воды по следующей реакции:Н ₂ О + е ^- → 0,5Н ₂ + ОН ^- , (рН на катоде → 13-14). При катодном электроосаждении используют водорастворимые пленкообразователи, образующие при диссоциации поликатионы, в состав которых входят аминогруппы. При взаимодействии с кислотами они приобретают свойства полиэлектролитов и растворяются в воде. В результате образуются соединения типа RX ⁺ Z‾, где RX ⁺ - поликатион ( пленкообразующая часть олигомера, а Z‾ - анион соответствующей кислоты ( чаще всего это муравьиная или уксусная кислота). В щелочном прикатодном пространстве они теряют водорастворимость и осаждаются на катоде-изделии в виде осадка -R ₂ -NH. –R ₂ (NH ²⁺ ) + OH ^- → -R ₂ -NH↓ + H ₂ O Наряду с указанными процессами возможно катодное восстановление оксидов металлов за счет присутствующих в растворе ионов гидроксония: МеО + 2Н ₃ О ⁺ + 2е ^- ↔ Ме + 3Н ₂ О.

Восстановлению подвержены, в частности, оксиды железа, алюминия, меди, никеля. Таким образом, в отличие от анодного процесса, при катодном не происходит растворения металла и его фосфатов (если поверхность предварительно Фосфатирование ); также исключается окисление пленкообразователей. За счет использования в технологии окраски мембранных процессов (электродиализа и ультрафильтрации)обеспечивается практически безотходный цикл окраски. Антикоррозионная защита покрытий, получаемых этим методом, из-за специфики физико-химических процессов, протекающих при их формировании, является самой высокой на единицу толщины. Так, двадцатимикронное покрытие, полученное на основе современных лакокрасочных материалов по фосфатированной поверхности, обладает солестойкостью до 2000 часов в камере соляного тумана. Поэтому этот метод нашёл применение, прежде всего, для получения коррозионостойкого покрытия. В настоящее время кузова всех выпускаемых в мире легковых автомобилей грунтуются этим методом. Его используют также для грунтования кузовов грузовых автомобилей, автобусов а также для получения однослойных покрытий на запчастях,дисках колёс и других изделиях.