Электрофорез
Покраска в лабораторных условиях методом электрофореза
Под действием постоянного тока заряженные частицы краски мигрируют к электроду-изделию, осаждаются и образуют ровное полимерное покрытие. Вся операция проходит в дистиллированной воде при комнатной температуре.
1. Суть процесса
- Электроды: изделие (анод или катод) и противоэлектрод.
- Среда: дистиллированная вода + 5–15 г/л коллоидной краски.
- Поле: 25–400 В пост. тока, плотность тока 0,1–2 А/дм².
- Механизм: частицы краски несут ионизируемые группы (–COO⁻ или –NH₃⁺); под напряжением движутся к электроду, разряжаются и осаждаются.
2. Лабораторная установка (минимальный комплект)
| Узел | Описание |
|---|---|
| Ванна | Стеклянный или полипропиленовый сосуд 0,2–1 л |
| Электроды | Образец + нержавеющая сетка-противоэлектрод |
| Источник питания | Лабораторный БП 0–250 В, 0–2 А, стабилизированный |
| Магнитная мешалка | 100–300 об/мин, поддерживает суспензию |
| Термостат | 20–30 °C (опционально) |
3. Электрофорез. Пошаговый протокол (катодный процесс)
- Подготовка образца: полировка → обезжиривание (NaOH 10 г/л, 50 °C, 2 мин) → промывка дистиллированной водой.
- Приготовление ванны: 10 г краски на 100 мл дист. воды, pH 5,5–6,5 (уксусная кислота или NH₄OH).
- Погружение: расстояние электродов 2–4 см, образец = катод (–), сетка = анод (+).
- Электрофорез: 100 В, 2 мин, 25 °C, ток падает с 50 мА до 5 мА (толщина ~30 мкм).
- Промывка: дистиллированной водой 10 с.
- Отверждение: 180–200 °C, 10–20 мин (по типу краски).
4. Типы красок для водного электрофореза
| Тип | Наименование / состав | Цвет | Температура отверждения | Назначение |
|---|---|---|---|---|
| Эпоксидная | ED-618 (Эпоксидная дисперсия + амино-отвердитель) | Прозрачная, чёрная, серебро | 160–180 °C, 15–20 мин | Коррозионная защита, электроника |
| Акриловая | AC-310 (Акриловая дисперсия + MF-отвердитель) | Белая, цветная, матовая | 140–160 °C, 10–15 мин | Бытовые изделия, декор |
| Полиуретановая | PU-509 (ПУ-полиол + изоцианат) | Глянцевая, цветная | 170–190 °C, 10–12 мин | Автомобильные детали, ударопрочность |
| Катофоретическая | KC-520 (Эпокси-амин, pH 5–6) | Прозрачная, чёрная | 160–180 °C, 15 мин | Основной тип для лаборатории |
5. Электрофорез. Типичные дефекты и их устранение
- Пузыри: электролиз воды → использовать импульсный ток (20 В, 1 с вкл / 1 с выкл).
- Трещины: быстрая сушка → снизьте напряжение до 50 В, увеличьте время сушки.
- Неравномерность: недостаточное перемешивание → магнитная мешалка 200 об/мин.
- Слоение: высокая ионная сила → только дистиллированная вода (>10 МΩ·см).
6. Плюсы лабораторного электрофореза
- Толщина 5–40 мкм регулируется вольт-секундами
- Расход краски минимален — 90 % материала осаждается на образец
- Температура процесса 20–30 °C — не требует дорогого термостата
- Покрытие без капель и подтёков — идеально для сложной геометрии
Итог: лабораторная электрофоретическая покраска в дистиллированной воде — это простой, быстрый и экономичный способ получить тонкое, ровное и адгезионное полимерное покрытие на любом проводящем подложке при комнатной температуре и низком напряжении.