Tài liệu Quá trình sơn điện di và phosphate hóa trong công nghệ ô tô

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA HOÁ –LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC CHỦ ĐỀ: QUÁ TRÌNH SƠN ĐIỆN DI VÀ PHOSPHATE HÓA TRONG CÔNG NGHỆ Ô TÔ Hà Nội MỞ ĐẦU Công nghiệp sản xuất ô tô là nền công nghiệp đã phát triển từ rất lâu và ngày càng có triển vọng. Trong đó, xử lý bề mặt là một khâu quan trọng trong quá trình sản xuất ô tô. Để đảm bảo sản phẩm chống bị ăn mòn trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt, bền đẹp và đảm bảo tính thẩm mĩ thì đòi hỏi kỹ thuật công nghệ cao. Vì thế, khung xe sau khi được tạo hình sẽ được xử lý bề mặt sau đó tiến hành phosphate hóa, cromat hóa và sơn phủ. Vì vậy nhóm em đã chọn tìm hiểu về chủ đề “ quá trình sơn điện li và phosphate hóa trong công nghiệp ô tô”. Để hiểu rõ hơn về quy trình tiến hành, cơ chế và biết ứng dụng của mạ điện bằng công nghệ nêu trên. PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT Ô TÔ VÀ PHƯƠNG PHÁP PHOSPHATE HÓA , SƠN ĐIỆN DI 1. Tổng quan về tình hình sản xuất ô tô 1.1. Lịch sử ra đời ngành ôtô thế giới Từ những chiếc xe đầu tiên chạy bằng hơi nước ở thế kỷ 18, đến nay làng ôtô thế giới đã cho ra đời những chiếc xe động cơ điện sang trọng, hiện đại. Cho đến nay để nhận định chiếc xe hơi đầu tiên ra đời khi nào vẫn còn nhiều luồng ý kiến khác nhau trên thế giới. Tên gọi ô-tô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất phát từ từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, nghĩa là vận động). Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ "Xe Hơi" bắt nguồn từ chữ Hoa 汽汽, phát âm theo Hán Việt là Khí Xa. Còn người Nhật gọi Xe hơi là 汽汽汽 (Tự động xa) nghĩa là Xe tự động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe, xe buýt, xe tải. Tới năm 2005 có khoảng 600 triệu xe hơi trên khắp thế giới (0,074 trên đầu người). Chiếc xe hơi đầu tiên trên thế giới ra đời năm 1770 do Nicolas Joseph Cugnot chế tạo chạy bằng động cơ hơi nước. Hình 1: Chiếc xe hơi ba bánh đầu tiên do Karl Benz chế tạo được cấp bằng sáng chế năm 1886 Tuy Đức là đất nước đầu tiên đưa ôtô vào sản xuất hàng loạt nhưng Mỹ mới là nơi chứng kiến công nghiệp xe hơi lên ngôi. Trong bối cảnh ngành còn sơ khai, người dẫn đất nước cờ hoa chỉ hào hứng vào những chiếc xe hơi xa hoa, đắt tiền mang thương hiệu Cadillac, Pascal thì xuất hiện một nhân vật đi ngược xu hướng, đó là Henry Ford. Người sau này trở thành nhân vật tên tuổi nhất nền công nghiệp xe hơi Mỹ. 1.2. Sự phát triển của ngành sản xuất ô tô Tổng sản lượng ô tô trên thế giới theo tài liệu của OICA qua một số năm được thể hiện dưới bảng 1. Bảng 1: Đây là danh sách sản lượng ô tô của các quốc gia dựa trên tài liệu của OICA năm 2008 Xếp hạng — — Nước/Khu vực Thế giới Khối EU 2007 2005 2000 73.101.695 66.482.439 58.374.162 19.717.643 18.176.86 0 17.142.142 1 Nhật Bản 11.596.327 10.799.659 10.140.796 2 Mỹ 3 Trung Quốc 8.882.456 5.708.421 2.069.069 4 Đức 6.213.460 5.757.710 5.526.615 5 Hàn Quốc 4.086.308 3.699.350 3.114.998 6 Pháp 3.019.144 3.549.008 3.348.361 7 Brasil 2.970.818 2.530.840 1.681.517 8 Tây Ban Nha 2.889.703 2.752.500 3.032.874 10.780.72 9 11.946.653 12.799.857 Xếp hạng Nước/Khu vực 2007 2005 2000 9 Canada 2.578.238 2.687.892 2.961.636 10 Ấn Độ 2.306.768 1.638.674 801.360 11 México 2.095.245 1.684.238 1.935.527 12 Vương Quốc Anh 1.750.253 1.803.109 1.813.894 13 Nga 1.660.120 1.354.504 1.205.581 14 Ý 1.284.312 1.038.352 1.738.315 15 Thái Lan 1.238.460 1.122.712 411.721 16 Thổ Nhĩ Kỳ 1.099.414 879.452 430.947 17 Iran 997.240 817.200 277.985 18 Cộng Hòa Séc 938.527 602.237 455.492 19 Bỉ 844.030 926.528 1.033.294 20 Ba Lan 784.700 613.200 504.972 21 Slovakia 571.071 218.349 181.783 22 Argentina 544.647 319.755 339.632 23 Nam Phi 534.490 525.227 357.364 Xếp hạng Nước/Khu vực 2007 2005 2000 24 Indonesia 419.040 500.710 292.710 25 Malaysia 413.440 563.408 282.830 26 Ukraina 402.591 215.759 31.255 27 Thụy Điển 366.020 339.229 301.343 28 Australia 334.617 394.713 347.122 29 Hungary 292.027 152.015 137.398 30 Đài loan 283.039 446.345 372.613 31 România 241.712 194.802 78.165 32 Áo 228.066 253.279 141.026 33 Philippines 213.402 187.247 98.953 34 Bồ Đào Nha 176.242 226.834 245.784 35 Venezuela 172.418 135.425 123.324 36 Pakistan 169.861 153.393 102.578 37 Hà Lan 138.568 102.204 98.823 Xếp hạng Nước/Khu vực 2007 2005 2000 38 Uzbekistan 135.400 94.437 52.264 39 Ai Cập 103.552 123.425 78.852 40 Colombia 73.667 75.539 87.342 41 Slovenia 68.492 64.492 38.877 42 Maroc 36.671 33.992 31.314 43 Belarus 27.708 26.995 19.324 44 Ecuador 26.338 32.254 41.047 45 Phần Lan 24.303 21.644 38.926 46 Việt Nam 23.478 31.600 6.862 47 Chile 10.804 6.660 5.245 48 Serbia 9.903 14.179 12.740 49 Nigeria 3.072 2.937 7.834 50 Zimbabwe 1.611 960 792 51 Kenya 705 405 288 Xếp hạng Nước/Khu vực 2007 2005 2000 2. Tổng quan về phương pháp phosphate hóa 2.1. Khái niệm Phosphate hoá là một phương pháp gia công bề mặt kim loại được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp để xử lý bề mặt kim loại, được coi là một trong những phương pháp chuẩn bị bề mặt kim loại tốt nhất trước khi sơn phủ hoặc nhúng dầu mỡ nhằm bảo vệ các chi tiết kim loại đen. Màng phosphate hoá chuyển hoá bề mặt kim loại thành một lớp bề mặt mới không còn tính dẫn điện và tính kim loại, có khả năng chống ăn mòn. Nhờ các tính chất đó người ta tạo ra công nghệ phosphate hoá để sử dụng trong các nhà máy xử lý bề mặt kim loại. 2.2. Mục đích  Cải thiện bề mặt kim loại trước khi sơn phủ, sơn lót chống ăn mòn.  Tạo sự bám dính cho lớp phủ nhựa, cao su.  Để xử lý bề mặt kim loại trước khi gia công cơ khí như là cán nguội, kéo dây...  Để tăng khả năng chống ăn mòn của các lớp dầu mỡ, sáp.... 2.3. Tác dụng Tác dụng phổ biến nhất của nó trong thực tiễn là nhằm kéo dài tuổi thọ màng sơn phủ. Nếu nền kim loại khá trơ với các vật liệu sơn phủ thì lớp phốt phát hoá tạo ra lớp màng có nhiều lỗ xốp bám rất chắc với nền kim loại. Lớp này lại "thấm" sơn và như thế tạo thành lớp phủ đặc chắc gắn rất tốt với nền. Trong trường hợp này chức năng của màng phosphate hoá là:     Liên kết với nền kim loại Lớp nền của màng sơn Làm tăng độ bền bám của màng sơn Chống ăn mòn dưới lớp sơn Khi sử dụng màng phốtphát hóa làm lớp nền cho chất dẻo thì màng phốt phát hóa có tính năng và cơ chế tương tự như trên. 2.4. Ứng dụng Ở các nước công nghiệp phát triển việc xử lý bề mặt trước khi sơn phủ là việc làm theo tiêu chuẩn bắt buộc để tăng cường độ bám của màng sơn cũng như tăng cường khả năng bảo vệ của màng trong điều kiện khí quyển. Trong công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất là màng phốtphát hoá của các kim loại nặng như kẽm, sắt, măng gan. Các chế phẩm để xử lý bề mặt đều ở dạng thương phẩm rất thuận tiện cho người sử dụng. 3. Công nghệ sơn điện ly 3.1. Khái niệm sơn điện ly Sơn điện ly (ED) hay còn tên gọi khác là sơn điện di là chất polymer hữu cơ được tạo ra bám vào bề mặt thân xe dưới một hiệu điện thế trung bình (khoảng 250- 350 V) và dòng điện tương đối cao (800- 1000 A). Lớp sơn điện di có tác dụng chống ăn mòn rất tốt và là lớp sơn đầu tiên trong số vài lớp phủ trên xe ô tô. Trong quy trình sơn ED, thân xe được nhúng hoàn toàn xuống bể sơn. Dòng điện một chiều sẽ chạy qua hệ thống và tạo ra lớp sơn mỏng bao phủ toàn bộ các chi tiết thân xe kể cả những khu vực ngóc nghách nhất. Cũng như quy trình mạ điện phân, dung dịch sơn chính là dung dịch điện ly và thân xe chính là cực âm của quá trình mạ đó. 3.2. Quá trình hình thành và phát triển của sơn điện ly 3.2.1. Lịch sử của sơn điện ly Những nghiên cứu phát triển của sơn điện ly được hãng Ford Motor bắt đầu từ năm 1957 dưới sự lãnh đạo của tiến sĩ George Brewer. Mục đích của những nghiên cứu này là để tìm ra 1 phương pháp chống ăn mòn tốt nhất cho các chi tiết, bộ phận của thân xe ô tô. Các nhà chế tạo ô tô đã nhận thức rõ ràng rằng quá trình rỉ sét xảy ra bên trong sẽ dần phá hỏng các cấu kiện của khung xe. Mặc dù lớp sơn thông thường đã có thể thâm nhập vào tận cùng các hốc của khung xe nhưng chúng lại thường bị tẩy bởi hơi của dung môi trong khi sấy sơn. Vì vậy, nhóm của Tiến sĩ Brewer đã cố gắng tạo nên 1 lớp sơn mà dung môi không thể tẩy chúng được trong suốt quá trình. Những công việc này dẫn đến sự phát triển của sơn điện ly. Bể sơn đầu tiên của hãng Ford hoạt động vào 4/ 7/ 1961 dùng để sơn Lagiang của bánh xe. Bể sơn nhúng cho thân xe được lắp đặp vào năm 1963. Cả 2 bể này đều sử dụng kiểu kết tủa dương cực. Mặc dù thị trường của sơn điện ly sau khi ra đời phát triển một cách vững chắc, nhưng cho đến tận năm 1973, sơn điện ly kiểu kết tủa âm cực ra đời, thị trường mới thực sự bùng nổ. Vào năm 1965, chỉ có 1/100 xe được sơn lót bằng sơn điện ly; đến năm 1970, đã có 10/100 xe và đến nay, hầu hết các xe đều được sơn lót bằng phương pháp sơn điện ly. 3.2.2. Ưu nhược điểm của sơn điện ly - Tạo màng bảo vệ để chống rỉ sét tại tất cả các hốc, các vùng bên trong thân xe. - Hiệu quả sử dụng sơn cao, lên đến 95%. Giảm thiểu lượng sơn thất thoát, đặc biệt nếu đem so sánh với phương pháp sơn phun. - Do độ nhớt của bể sơn thấp (ngang bằng với nước) cho nên dễ dàng cho việc bơm và xả trong quá trình sơn. - Do lớp sơn mới không hòa tan trong nước nên cho phép rửa và thu hồi được cặn sơn. - Sơn chưa sấy đủ khô để có thể sờ tay được, dễ dàng cho thao tác bằng tay. - Khác với sơn bằng phương pháp phun, sơn điện ly không bị chảy trong khi sấy. - Khác với sơn phun, sơn điện ly không bị tẩy bởi hơi dung môi trong khi sấy. - Lớp kết tủa được sinh ra một cách liên tục từ phần này đến phần kia. - Từ khi quá trình là tự động hóa, nhân công lao động trực tiếp giảm rõ rệt. PHẦẦN 2: CƠ CHẾẾ CỦA QUÁ TRÌNH PHOSPHATE HÓA VÀ SƠN ĐIỆN DI 1. Cơ chếế của quá trình phosphate hóa Phosphate là quá trình hình thành trên bêề mặt kim loại 1 lớp photphat kim loại không tan trong nước. Quá trình này thường sử d ụng đêề ph ủ cho kim loại đen như sắắt, thép hay thép tráng keẽm. Màng được tạo thành dựa trên phản ứng giữa kim loại với dung dịch dihidrophotphat dẫẽn tới sự kêắt tủa của muôắi phosphate ít tan trên bêề m ặt kim loại. Hiện nay, các quá trình phosphate hóa thường tiêắn hành bắềng phương pháp phun trực tiêắp lên bêề mặt kim loại dung dịch muôắi dihydrophosphat của kim loại như Zn2+, Mn2+, Fe2+, Ca2+, Na2+,… hoặc nhúng kim loại trong những dung dịch này. . Sự hình thành lớp phủ phosphate trến bếề mặt kim lo ại 1.1 Như đã trình bày ở trên, các quá trình phosphat hóa thường tiêắn hành trong dung dịch muôắi dihydrophosphat của kim loại hóa trị 2. Trong dung dịch này luôn tôền tại các cẫn bắềng sau: 3M(H2PO4)2 ↔ 3MHPO4 + 3H2PO4 (1) 3MHPO4 ↔ M3(PO4)2 + H3PO4 (2) 3M(H2PO4)2 ↔ M3(PO4)2 + 4H3PO4 (3) Theo Machu, quá trình phosphate hóa là một quá trình hóa, trong đó: Tại anot: Me → Men+ + ne (Me là kim loại nêền) Tại catot: 2H 2+ + 2e → H2 Quá trình ắn mòn xảy ra nhanh thành một lượng lớn ion kim lo ại t ại lớp dung dịch sát vùng anot. Cùng lúc đó, một lượng tương đương ion H + (do H3PO4 phẫn li) bị khử thành H2 tại catot làm giảm nhanh nôềng độ H + tại vùng này. Do tôắc độ của quá trình khuêắch tán ion H + từ lớp dung dịch ngoài vào cũng như quá trình khuêắch tán của ion kim lo ại từ l ớp dung d ịch bên trong ra không theo kịp tôắc độ hòa tan kim loại và khử H + dẫẽn đêắn việc kêắt tủa phosphate kim loại trên bêề mặt các vùng catot. Mô hình quá trình hình thành lớp phủ phosphat trên bêề m ặt thép được thể hiện theo hình 2.1. Hình 4: Mô hình quá trình hình thành lớp phủ phosphat trên bêề m ặt thép Các mẫềm tinh thể phosphate hình thành tại vùng catot tiêắp tục phát triển và tạo thành màng che kín toàn bộ bêề mặt kim loại, ngắn c ản quá trình hòa tan kim loại, khi đó quá trình phosphate hóa seẽ chẫắm d ứt. Màng t ạo thành bám chắắc trên bêề mặt kim loại được giải thích do sự xẫm nh ập và đan xen nhau của các tinh thể phosphate vào những phẫền gôề ghêề trên bêề m ặt kim loại. Tuy nhiên, sự bám dính này còn được giải thích do sự tương thích giữa cẫắu trúc tinh thể bêề mặt kim loại nêền và tinh th ể phosphate, trong đó kim loại nêền đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng sự phát tri ển các tinh thể phosphate. Độ sai lệch giữa mạng kim loại và mạng tinh th ể phosphate càng cao, tính bám dính càng kém. Có thể nhận thẫắy rắềng lớp phủ phosphate chỉ được hình thành khi tôắc độ các quá trình điện hóa đủ lớn để làm thay đổi đột ngột pH t ại l ớp dung dịch sát bêề mặt kim loại dẫẽn đêắn sự dịch chuyển mạnh các cẫn bắềng (2) và (3) vêề bên phải làm kêắt tủa các muôắi ít tan lên bêề m ặt kim lo ại. S ự d ịch chuyển này cũng xảy ra khi tắng nhiệt độ. Để đạt được điêều kiện này, quá trình phosphate hóa phải được tién hành ở nhiệt độ khoảng 96 - 99 ℃ với thời gian phosphate hóa 50- 60 phút. Phương pháp phosphate hóa nóng thường có chi phí cao do tôắn nắng lượng. Để giảm nhiệt độ cũng như rút ngắắn thời gian phosphate hóa, người ta thêm chẫắt gia tôắc vào trong dung dịch. Các chẫắt gia tôắc th ường đ ược s ử dụng gôềm 2 dạng:  Một là những chẫắt oxi hóa như: nitrit,nitrat,clorat,cromat, các h ợp chẫắt nito hữu cơ…  Hai là muôắi của các kim loại có thêắ dương hơn kim lo ại nêền nh ư muôắi Cu(II). Vai trò những chẫắt này được giải thích do tác dụng khử phẫn c ực hay do hình thành trên bêề mặt kim loại những vùng microcatot. Trong trường hợp gia tôắc bắềng chẫắt oxi hóa, các chẫắt này đóng vai trò chẫắt khử tại catot thay cho H + nên không có hoặc giảm lượng khí H 2 sinh ra. Với một sôắ chẫắt gia tôắc phổ biêắn như nitrit, nitrat, ph ản ứng ắn mòn thép xảy ra: − 4Fe + N O  + 10H+ → 3 − 3Fe + N O  + 8H+ → 2  4Fe2+ + NH  4  3Fe2+ + NH  4 + 3H2O + 2H2O Với tác dụng của gia tôắc, quá trình phosphate hóa có thể tiêắn hành nhi ệt đ ộ thẫắp thậm chí ngay ở nhiệt dộ phòng với thời gian phosphate ch ỉ trong vài phút. 1.2. Tác dụng chốếng ăn mòn của lớp phosphate d ưới màng s ơn Lớp phủ phosphate được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực làm nêền cho sơn. Đôắi với các lớp sơn chôắng ắn mòn, hai đặc tr ưng quan tr ọng nhẫắt là: khả nắng ức chêắ ắn mòn và độ bám dính. Lớp phủ phosphate có tác dụng nẫng cao hai tính chẫắt này cho màng sơn bêề m ặt kim lo ại do chúng có cẫắu trúc xôắp đôềng thời do độ bám dính và độ che ph ủ cao trên bêề m ặt kim lo ại. Lớp phủ phosphate vừa làm tắng độ bám dính của màng sơn với kim lo ại nêền vừa có tác dụng ngắn cản sự xẫm nhập các tác nhẫn ắn mòn, h ạn chêắ quá trình ắn mòn dưới màng sơn. Chính vì vậy khi kêắt h ợp màng phosphate với lớp sơn phủ, độ bêền và khả nắng bảo vệ của màng sơn tắng lên đáng k ể.  Cơ chêắ của màng kêắt hợp với màng sơn Khi màng sơn bị hỏng làm cho thép tiêắp xúc với môi trường ắn mòn( như nước, không khí, muôắi) do mức độ tiêắp xúc với môi trường ắn mòn khác nhau dẫẽn đêắn việc hình thành cặp vi pin tại n ơi b ị h ư h ỏng. Vùng thép tiêắp xúc nhiêều với tác nhẫn ắn mòn seẽ đóng vai trò catot, trong khi vùng b ị l ớp sơn phủ tiêắp xúc với môi trường ít hơn seẽ trở thành anot. Khi nêền thép không có lớp phosphat bảo vệ quá trình ắn mòn không bị cản trở. Ví dụ: v ới tác nhẫn ắn mòn là oxi quá trình ắn mòn xảy ra như sau: Tại anot: Fe → Fe2+ + 2e Tại catot: O 2 + 2H2O + 4e → 4OH- Sự kêắt tủa hydroxit sắắt: Sự hình thành gỉ: Fe 2+ + 4OH- → 2Fe(OH)2 4Fe(OH) 2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 Trong trường hợp có lớp phủ phosphate giữa màng sơn và bêề mặt thép thì dòng ắn mòn bị ngắn cản do lớp phosphate có tính cách đi ện. Dòng ắn mòn chỉ có thể xuẫắt hiện qua lôẽ xôắp trong lớp ph ủ phosphate do đó quá trình ắn mòn bị cản trở mạnh. Do đó, có thể thẫắy rắềng khả nắng chôắng ắn mòn c ủa màng s ơn tắng khi chiêều dày lớp phosphat tắng và độ xôắp của nó gi ảm. Hi ện tượng này có thể do tính giòn của lớp phủ phosphate. 2. Cơ chế của quá trình sơn điện di Sơn điện di: là loại dung dịch chống gỉ có khả năng bám vào bề mặt kim loại dưới tác dụng của dòng điện một chiều. Do được nhúng vào trong dung dịch sơn, nên trên bề mặt cần sơn, các phần tử sơn sẽ bám đều, kể cả tại các khe nhỏ nhất. Tạo bề mặt có độ cứng, khả năng chống mòn và khả năng kháng axit rất cao. Sơn điện di phân làm hai loại là sơn điện di catot và sơn điện di anot. Thành phần dung dịch sơn điện di gồm: dung môi, chất hoạt động bề mặt, chất hữu cơ, chất chống keo tụ, chất nhũ hoá, chất xúc tác và ion cân bằng. 2.1. Quá trình sơn điện di Cơ chế của quá trình sơn điện di được trình bày qua các giai đoạn:  Electrolysis/Sự điện phân: Sự điện phân là sự phân ly chất lỏng thành các ion âm và ion dương khi có dòng điện một chiều chạy qua. Anot: 2 H2O → O2 + 4H+ + 4e 2 H2O + 2 e → H2 + 2 OH- Catot: - Electrophoresis/Sự điện di: Sự điện di là sự di chuyển các phần tử sơn, keo nhựa mang điện tích trong môi trường dẫn điện bởi tác động của một hiệu điện thế. Các phần tử sơn sẽ dịch chuyển đến các điện cực theo qui trình sau: Anot: - CH3COOH + R-NH2 -> CH3 COO- + R-NH3+ CH3COO-  move towards the anode R-NH3+  move towards the cathode CH3COO- +H+ → CH3COOH Catot: R-NH3+ + 2 OH- → R-NH2 + H2O Electrodeposition/Sự kết tủa điện phân: Sự kết tủa điện phân là sự kết dính những phân tử sơn tại một điện cực. Các phần tử mang điện tích dương sẽ kết tủa tại cực dương, các phân tử mang điện tích âm sẽ tụ tập tại cực dương. Vì là quá trình sơn âm cực, nên sự kết tủa chỉ sảy ra tại cực âm mà thôi. - Catot: R-NH3+ + 2 OH- → R-NH2 + H2O Electroendosmosis/Sự điện thẩm: Sự điện thấm là bước cuối cùng của quy trình này. Các hạt sơn bị hút về phía cực âm và kết dính tại đó, tạo nên lớp sơn bán thấm semi-permeable. Nước tại khu vực xung quanh âm cực sẽ bị đẩy qua lớp màng sơn này, đó là nguyên nhân khử nước của lớp sơn. Tạo ra màng sơn có khả năng chống lại sự va chạm vật lý (ta có thể chạm tay vào bề mặt sơn mà không bị hỏng). Một dây chuyền sơn điện ly bao gồm các bể xử lý được chế tạo bằng thép không gỉ. Nếu sử dụng sắt thường, độ bền của bể chỉ vào khoảng 2-3 năm. 2.2. Dây chuyền sơn điện ly Một dây chuyền sơn điện ly đạt chuẩn phải tuân thủ đầy đủ các bước sau:  Làm sạch bề mặt kim loại bằng cách bơm dầu hôi để lấy hết dầu mỡ và vụn kim loại sinh ra trong các công đoạn hàn gắn. Sau đó vỏ xe được nhúng vào bể dung dịch xút. Bước này sẽ giúp lấy đi khoảng 85-90% dầu mỡ còn bám trên bề mặt kim loại.  Tiếp đó, vỏ xe sẽ được nhúng vào bể nước để làm sạch làm xút bám trên kim loại.  Vỏ xe được đưa vào bể dung dịch hoạt hoá để làm mịn.  Vỏ xe được chuyển sang bể phốt phát kẽm, có tác dụng chống gỉ. Lớp phosphate này rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp tới việc lớp sơn tĩnh điện sau đó có "ăn" hay không.  Vỏ xe được chuyển sang bể dung dịch kiềm để loại bỏ các yếu tố không bền vững.  Đây là khâu quan trọng nhất: sơn điện ly. Vỏ xe sẽ được nhúng trong bể sơn khoảng 6 phút, sao cho có một lớp sơn dày chừng 20-30 phần nghìn milimét bám đều trên bề mặt kim loại. Tiếp đó vỏ xe sẽ được làm sạch những sơn thừa bám trên bề mặt.  Cuối cùng, vỏ xe được đưa vào lò sấy ở nhiệt độ chừng 170 độ C trong khoảng 40 phút. Sức nóng sẽ giúp lớp sơn điện ly bám chắc vào vỏ xe. Sơn điện di catot được ứng dụng cho nhiều kim loại như đồng kẽm, đồng thiếc, niken, vàng, magie. Sơn điện di catot có các loại sơn epoxy, sơn acrylat,, …Hạt keo sơn điện di catot mang điện tích dương dưới tác dụng điện trường di chuyển về catot. Sơn điện di anot mang điện tích âm nên dưới tác dụng điện trường di chuyển về phía anot. Có một loại sơn điện di của công ty ALBRIFIN sau khi điện di có thể nhuộm được các màu giả đồng kẽm, giả đồng, giả vàng,… độ dày lớp màng đồng đều, màu sắc cũng đồng đều. Ưu điểm của nó là trong cùng một thùng được các màu khác nhau, tiết kiệm đầu tư thiết bị. Sơn điện di anot chỉ được ứng dụng trên bề mặt nhôm và nilen, không sử dụng được trên đồng, bạc. 2.3. Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sơn điện di -  Ưu điểm: Tạo ra được lớp màng sơn chui sâu vào trong các hốc, ngóc ngách trong thân xe bảo vệ chống gỉ sét cho thân xe. - Hiệu suất chuyển đổi tốt hơn, giảm được đến 95% lượng sơn thất thoát - trong quá trình làm việc, đặc biệt khi so sánh với phương pháp phun. Là loại sơn gốc nước nên giảm thiểu được những mối nguy hiểm cháy nổ, ô nhiễm môi trường trong khi vận chuyển cũng như sản xuất. Và đương - nhiên giảm được chi phí lắp đặt hệ thống PCCC, xử lý chất thải. Độ nhớt của dung dịch thấp (tương đương với nước), dễ dàng bơm vận - hành cũng như khả năng thoát nhanh khỏi xe sau khi nhúng. Lớp màng sơn sau khi tạo thành không thể hòa tan trong nước, cho phép - rửa và thu hồi lượng sơn bám trên xe. Lớp sơn này đủ khô cho phép chạm vào khi vận chuyên vào lò sấy. Không giống như sơn phun, lớp sơn tĩnh điện này sẽ không bị chảy sệ trong - khi sấy khô. Qui trình này hoàn toàn tự động, giảm được chi phí lao động trực tiếp cho doanh nghiệp.  Nhược điểm Mặc dù những ưu điểm của quá trình sơn điện ly hoàn toàn lấn át những nhược điểm của nó, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế. - Sơn điện ly chỉ có thể thực hiện được trên các vật liệu có tính dẫn điện. Khi một chi tiết đã được sơn phủ và sơn điện ly lớp thứ hai là không thể thực hiện được. Vì thế lớp sơn điện ly chỉ được sử dụng cho lớp sơn lót đầu tiên, những lớp sơn màu tiếp theo sẽ sử dụng những phương pháp công nghệ khác. 3. Các yếu tố ảnh hưởng và hóa chất dùng trong quá trình phosphate hóa 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng Trong quá trình công nghệ sẽ không tránh khỏi những vấn đề gây ảnh hưởng đến quá trình mạ cũng như làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Sau đây là một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:    Hàm lượng Cl-, SO42- nếu vượt quá 0,5g/l sẽ gây lỗ ở màng phosphate do độ bẩn chống gỉ giảm. Khi photphat ở nhiệt độ cao, tránh để photphat ở trạng thái sôi Điều chỉnh độ axit dung dịch photphat: - Độ axit tự do chính là: H 3PO4 tự do, nó làm sắt hòa tan, hình thành nhiều mầm tinh thể, màng mịn. Nếu độ axit thấp, màng phosphate mỏng, có khi không tạo màng. Nhưng nếu độ axit cao, phản ứng chậm, màng thô - có nhiều lỗ, kết tủa nhiều. Độ axit tổng chỉ tổng độ axit, muối nitrat, muối photphat. Độ axit tổng giới hạn ở nồng độ quy định sẽ làm tăng phản ứng photphat, làm màng kết tinh mịn. Nếu ngược lại, phosphate hóa chậm, màng dày, thô.  Ảnh hưởng của tính chật vật liệu: Tính chật vật liệu ảnh hưởng rõ ràng đến màng photphat. Ví dụ: Thép hợp kim thấp, thép cacbon cao- trung bình dễ dàng photphat hóa, màu sắc màng đậm và dày nhưng kết tinh thô. Với thép cacbon thấp, màng phosphate có màu nhạt, kết tinh mịn. Thép đúc chưa tôi, màng kết tinh thô; thép đúc qua thô, màng kết tinh mịn....  Ảnh hưởng gia công bề mặt: Phương pháp gia công bề mặt khác nhau ảnh hưởng lớn tới việc tạo màng photphat. Ví dụ: Những chi tiết qua phun cát nhưng qua tẩy rửa axit, chất lượng màng tốt, kết tinh mịn, chống gỉ tốt. Những chi tiết qua tẩy dầu hóa học, màng photphat khác nhau theo tính chất kiềm của dung dịch tẩy (tẩy trong dung dịch kiềm mạnh, màng kết tinh thô,thời gian phosphate dài; những chi tiết qua tẩy axit mạnh, mang kết tinh thô, khí H2 thoát ra nhiều). Bề mặt gia công nguội có độ cứng, trước khi phosphate cần phải tẩy axit mạnh để hoạt hóa bề mặt, nếu không màng không đều, chống gỉ kém... 3.2. Các hóa chất dùng trong phosphate hóa Dưới đây là một số hóa chất được sử dụng trong quá trình phosphate hóa:  Zn2+: làm nâng cao tốc độ photphat, làm màng mịn, dung dịch photphat có kẽm có thể hoạt động trong 1 khoảng rộng. Nhưng nếu hàm lượng ion kẽm thấp, màng phosphate thô, tối; nhưng ngược lại, nếu hàm lượng ion kẽm cao màng phosphate sẽ bị thô, giòn.  Mn2+: có thể nâng cao độ cứng, độ bền bám chắc và độ chống gỉ. Giúp màng phosphate màu sắc đậm, kết tinh đồng đều. Nhưng nếu ở nhiệt độ trung bình và thường, hàm lượng Mn 2+ cao, màng khó sinh ra. Nhìn chung, dung dịch phosphate ở nhiệt độ trung bình, Zn 2+/Mn2+ = 1,5 ~2 :1 là vừa phải.  Fe2+: tăng độ dày màng phosphate, tính năng cơ khí và phạm vi làm việc rộng. Điều kiện để Fe2+ tương đối ổn định là dung dịch không vượt quá 70oC, hàm lượng gốc nitrat tương đối cao và hàm lượng Mn 2+ ở mức nhất định.  NO3-: làm tăng tốc độ phosphate hóa, nâng cao độ khít lớp màng. Trong điều kiện thích hợp, gốc nitrat tác dụng với Fe, tạo thành 1 lượng nhỏ NO giúp ion Fe2+ ổn định.  F-: là chất hoạt hóa tốt, giúp tăng sự hình thành hạt nhân kết tinh, độ hạt mịn, chống gỉ tốt. Khi làm việc ở nhiệt độ thường, ion F - rất cần thiết. Nhưng khi hợp chất flo cao, làm việc ở nhiệt độ trung bình dễ sinh ra màng trắng xốp, tuổi thọ dung dịch giảm.  NO2-: ở nhiệt độ thường làm tăng tốc độ màng phosphate, giảm lỗ xốp, kết tinh mịn, nâng cao độ bền chống gỉ. Nhưng nếu hàm lượng cao quá, dễ sinh điểm trắng.  P2O5 : làm tăng tốc độ tạo màng, làm lớp màng mịn. Nếu hàm lượng thấp quá, độ mịn của màng và độ chống gỉ kém nhưng nếu cao quá, kết tinh không đều, độ bám chắc giảm, dễ sinh điểm trắng. 4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sơn điện di [1] 4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dày sơn điện ly Độ dày của sơn điện di chỉ chủ yếu phụ thuộc vào điện thế: điện thế càng cao lớp màng sơn càng dày. Quan hệ giữa độ dày lớp sơn với thời gian sơn là: trong vài giây đầu, độ dày càng tăng lên theo thời gian, nhưng khi thời gian đạt đến 90 giây, độ dày không tăng lên nữa. Ảnh hưởng của các nhân tố khác đến độ dày sơn điện di xem bảng 5.1