DE1966726C3

DE1966726C3 - Verfahren zum Bestimmen der Elektrophoresebeschichtung eines Metallgegenstandes

Info

Publication number: DE1966726C3
Application number: DE19691966726
Authority: DE
Inventors: Nobuo Amagasaki Furuno; Tomosaburo Hirakata Kawahara; Hitoshi Neyagawa Kawai; Yoshiaki Kyoto Oyabu
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1968-07-20
Filing date: 1969-07-18
Publication date: 1978-05-03
Also published as: GB1278400A; DE1966726B2; DE1966726A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Elektrophoresebeschichtung eines Metallgegenstandes.

Der große Vorteil bei der Elektrophoresebeschichtung besteht darin, daß normalerweise unzugängliche Flächen beschichtet werden können, wie beispielsweise die Innenflächen von Stahlrohren, die Innenräume von kastenförmigen Konstruktionen, in Abstand zueinander angeordnete Metallplatten sowie das Innere von Hohlräumen. Die Größe, aufgrund deren mittels eines Elektrophoresebeschichtungsbades derartige unzugängliche Flächen beschichtet werden können, wird als ^ss der Umgriff des Bades bezeichnet

Es ist bekannt, daß der Umgriff eines Elektrophoresebeschichtungsbades von der Anordnung der Elektroden in der Beschichtungskammer, der angelegten Spannung, der Beschichtungsdauer, der Zusammensetzung sowie *° der Temperatur des Elektrophoresebeschichtungsbades abhängt Eine quantitative Beziehung zwischen diesen Faktoren konnte bisher nicht ermittelt ν ./den; es war daher bisher nur möglich, den Beschichtungszustand bzw. -grad auf einem unsichtbaren Teil einer Fläche ^6s durch Aufbrechen oder Aufschneiden des beschichteten Gegenstandes festzustellen. Bisher war es somit sehr aufwendig und schwierig, die Bedingungen und Größen

für ein bestimmtes, zu beschichtendes Teil festzulegen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß der Grad der Beschichtung auf der Innenfläche eines Stahlrohres unabhängig von dem Grad der Beschichtung auf der Außenfläche des Stahlrohres ist Ferner wurde festgestellt, daß der Grad der Beschichtung auf Metall in einem geschlossenen System, ebenso wie auf der Innenfläche eines Stahlrohres, eine Funktion der geometrischen Ausbildung des umschlossenen Systems, der angelegten Spannung und des Stroms zur Zeit der Elektrophorese sowie der elektrischen Leitfähigkeit des Elektrophoresebesichtungsbades ist Bisher wurde statt dessen angenommen, daß der Grad der Beschichtung auf der Innenfläche eines Stahlrohres von dem Grad der Elektrophoresebeschichtung auf der Außenfläche des Stahlrohres abhängt und daß zuerst die Außenfläche elektrophoretisch beschichtet wird, während die Innenfläche elektrophoretisch erst beschichtet wird, wenn aufgrund der äußeren Beschichtung der Widerstand zwischen den Elektroden größer geworden ist

In Verbindung mit der Erfindung ist weiterhin festgestellt worden, daß die Stelle, an welcher eine Innenfläche eines Gegenstandes beschichtet wird, eine Funktion der Dauer der Elektrophoresebeschichtung ist und nicht von dem Strom abhängt, der an der Außenfläche dos Gegenstandes fließt

Die Erfindung schafft daher ein Verfahren, mit dem auf einfache Weise sehr genau der Grad der Beschichtung eines Metallgegenstandes mittels Elektrophorese bestimmt werden kann.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen der Elektrophoresebeschichtung eines Metailgegenstandes dadurch gekennzeichnet daß in unmittelbarer Nähe des Metallgegenstandes (A) aber durch ein Elektrophoreseband (E) von dem entsprechenden Teil der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes (A), bei dem die Elektrophoresebeschichtung bestimmt werden soll, getrennt, eine Metallelektrode (Pi oder P₂) angeordnet wird, daß die Elektrode (Pi oder P₂) parallel zu dem zu beschichtenden Gegenstand geschaltet wird, daß die Metallelektrode (Pi oder P₂) gleichzeitig mit dem Gegenstand (A) elektrophoretisch beschichtet wird und daß der Scheitelwert des über die Metallelektrode (Pi oder P₂) während der Elektrophorese fließenden Stromes (F i g. 2) bestimmt wird, wobei die Metallelektrode (Pi oder P₂) dieselbe Polarität wie der Gegenstand hat und ihre Oberfläche wesentlich kleiner ist als die des zu beschichtenden Gegenstandes.

Die Metallelektrode mit einer wesentlich kleineren Oberfläche als der zu beschichtende Gegenstand ist als Hilfselektrode vorgesehen, die von dem zu beschichtenden Gegenstand durch das Elektrophoresebeschichtungsbad getrennt ist; ein elektrischer Stromkreis mit der Elektrode ist parallel zu dem einer Hauptelektrode geschaltet, die der zu beschichtende Gegenstand ist Die Metallelektrode und der zu beschichtende Gegenstand weisen daher dieselbe Polarität auf. Bei Verwendung dieser Anordnung kann der Zustand der Beschichtung an der Stelle des Gegenstandes, in deren unmittelbarer Nähe die Metallelektrode angeordnet ist, sowie die Zeit zur Durchführung der Beschichtung an dieser Stelle nach dem Beginn der Elektrophorese durch Messen des Stroms festgestellt werden, der über die kleine Metallelektrode fließt Erst wenn ein Stromanstieg des über die kleine Metallelektrode fließenden Stroms verzeichnet worden ist, ist auch die zur Metallelektrode

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Mit dem erfinderisch gemäßen Verfahren kann daher die Beschichtung beispielsweise einer versteckten Vertiefung in einen*. Gegenstand bestimm; und gesteuert werden.

Zweckmäßig können mehrere Metallelektroden vor- ^s gesehen sein, um das Fortschreiten der elektrophoretisrhen Beschichtung, die ja nicht überall gleichmäßig, sondern sich von einer Stelle ausbreitend erfolgt beobachten zu können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die als Hilfselektrode verwendete Metallelektrode vorzugsweise eine Oberfläche von 1% oder weniger als die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes auf. Durch Auswahl eine.* derartig kleinen Metallelektrode kann die durch diese Metallelektrode hervorgerufene ¹S Änderung des Stromes, der über bzw. durch den zu beschichtenden Gegenstand fließt, auf 1% oder weniger herabgesetzt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wozu auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 eine Strom-Zeit-Kurve, die mit dem Ausfüh- ²S rungsbeispiel gemäß F i g. 1 erhalten wurde.

In F i g. 1 ist ein rohrförmiger, zu beschichtender Gegenstand A dargestellt, der als Anode in der Elektrophoresezelle dient Ein Elektrophoresebeschichtungsbad B dient als Kathode; kleine Metallelektroden P\ und P₂, die gegenüber dem rohrförmigen Gegenstand A isoliert sind, sind in unmittelbarer Nähe des rohrförmigen Gegenstandes angeordnet aber von diesem durch ein Elektrophoresebeschichtungsbad E getrennt Weiterhin sind in F i g. 1 Amperemeter A\ und A₂, ein Schalter 5 und ein Spannungsmeßgerät V vorgesehen.

Wenn bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung der Schalter S geschlossen wird, können die durch bzw. über die kleinen Metallelektroden P\ und P₂ fließenden 4< > Ströme an den Amperemetern A\ und A₂ beobachtet werden. Diese Ströme werden nicht von dem durch den rohrförmigen Gegenstand A fließenden Strom beeinflußt Eine Änderung der durch die Metallelektroden fließenden Ströme kann dann mittels der Amperemeter A\ und A₂ festgestellt werden, wie in F i g. 2 dargestellt ist Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, steigen die Ströme plötzlich auf Scheitelwerte an, die nach einer Zeit ti am Amperemeter A_x und nach Ablauf einer Zeitf2 am Amperemeter A₂ festgestellt werden. Anschließend nimmt dann der Strom jeweils wieder in kurzer Zeit ab. Nach Beginn der Elektrophorese zeigen die ansteigenden Ströme an den Amperemetern A\ und A₂ an, daß an den kleinen Metallelektroden P\ und P₂ eine Elektrophorese stattfindet Nach Ablauf der Zeiten U und t₂ nehmen die durch die Amperemeter A\ und A₂ fließenden Ströme aufgrund der Widerstände der an den Metallelektroden P\ und P₂ gebildeten Elektrophoresebeschichtungen wieder ab. Die Leitungen, die die Metallelektrode P\ mit dem Amperemeter A\ und die ^ Metallelektrode P₂ mit dem Amperemeter A₂ verbinden, sind gegenüber dem Elektrophoresebeschichtungsbad E isoliert Wie sich experimentell bestätigt hat sind nach Ablauf der Zeiten fi oder t₂ die Innenfläche des zu beschichtenden Gegenstandes A vom unteren Ende bis ^6j in Höhe der Metallelektrode P-, bzw. P₂ beschichtet Weiter hat sich bestätigt daß, wenn kein plötzlicher StromansiieK an einer der kleinen Metaiieiektroden festgestellt wird, die Elektrode nicht beschichtet worden war.

Vorteilhafterweise können die Scheitelwerte der über die Metallelektroden fließenden Ströme durch Aufzeichren der Veränderung der Ströme über der Zeit mittels eines selbstregistrierenden Gerätes aufgezeichnet werden. Hierdurch ist dann eine genaue Analyse des Zubtandes der Elektrophoresebeschichtung der Innenfläche des zu beschichtenden Gegenstandes anhand des Zustandes, der Lage und der Stromzunahme möglich. Darüber hinaus kann das Verfahren gemäß der Erfindung zur Bestimmung des maximalen Abstandes verwendet werden, in dem eine Innenfläche noch beschichtet werden kann. Durch Verwendung von mehreren kleinen Metallstücken und durch eine Parallelschaltung der entsprechenden Stromkreise kann dann dieser Abstand sowie die Lage der Beschichtungsgrenze bestimmt werden.

Beispiel 1

Kleine Metallelektroden P\ und P₂ mit einer Oberfläche von 0,5 cm² werden jeweils am Ende von isolierten und ummantelten elektrischleitenden Drähten befestigt in ein Metallrohr A mit einer Länge von 30 cm und einem Innendurchmesser von 1,5 cm eingesetzt und in der in F i g. 1 dargestellten Weise geschaltet. Die Metallelektroden P\ und P₂ befanden sich in einem Abstand von 5 cm bzw. 10 cm von dem Rohrboden, wobei man sich an Markierungen auf den Leitungsdrähten hielt. Als Strom-Zeit-Aufzeichnungsgerät wird ein Meßgerät A_x verwendet mit dem der Scheitelwert des durch die Metallelektrode Pi fließenden Stroms bestimmt wird. Wenn die Elektrophoresebeschichtung bei einer Temperatur des Elektrophoresebeschichtungsbades von 30⁰C und bei einer angelegten Spannung von 100 V durchgeführt wurde, ergaben sich die in Fig.2 dargestellten Kurven, aus denen zu entnehmen ist daß die Elektrophorese nach einer Zeit ii von 35 s und nach einer Zeit t₂ von 120 s erfolgte. Aus den erhaltenen Kurven ist zu entnehmen, daß die Elektrophoresebeschichtung an den entsprechenden Stellen der Metallelektroden Pi und P₂ an der Innenfläche des Rohres nach 35 s bzw. nach 120 s durchgeführt war. Die Richtigkeit dieser Ergebnisse wurde durch Untersuchung des nach der Elektrophorese aufgeschnittenen Rohres bestätigt

Bei diesem Beispiel wurde für den Beschichtungsstoff folgende Zusammensetzung gewählt:

Organische aminneutrali-

sierte Substanz aus mit

Maleinsäure modifiziertem Leinölharz Strontiumchromat Dispergiermittel Reines Wasser

Insgesamt

8,50 Gewichtsteile

0,45 Gewichtsteile

0,05 Gewichtsteile

0,01 Gewichtsteile

91,00 Gewichtsteile

100,01 Gewichtsteile

Beispiel 2

Bei Verwendung der gleichen Meßeinrichtung und des gleichen Beschichtungsstoffes wie bei Beispiel 1 wurde in der Elektrophoresezelle die ElektrophoresebeschicJUung gemessen. Nach einer Zeit von 45 s ergab sich für den durch die kleine Metallelektrode Pi fließenden Strom ein Scheitelwert während auch nach einer Zeit von 120 s an der an der anderen Stelle angeordneten Metallelektrode P₂ weder ein Strommaximum noch eine Beschichtung festgestellt werden

konnte. Durch Messen eines durch die Metallelektrode Pi fließenden Stroms, wobei unter Umrühren eine Ergänzungslösung in die Elektrophoresezelle zugeschüttet wurde, ergab sich, daß durch die Metallelektrode Pi nach Ablauf von 115 s ein Strom floß, wenn 12% der ursprünglichen Menge des Beschichtungsbades in die Zelle zugefüllt wurde. Auf diese Weise ist eine Steuerung und Regelung des in der Elektrophoresezelle enthaltenen Beschichtungsbades möglich. Die Zusammensetzung der Ergänzungslösung war dieselbe wie die des Beschichtungsbades bei Beispiel 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der Elektrophoresebeschichtung eines Metallgegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe des Metallgegenstandes (A), aber durch ein Elektrophoresebad (E) von dem entsprechenden Teil der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes (A) bei dem die Elektrophoresebeschichtung bestimmt werden soll, getrennt, eine Metallelektrode (Pi oder P₂) angeordnet wird, daß die Elektrode (Pi oder P₂) parallel zu dem zu beschichtenden Gegenstand geschaltet wird, daß die Metallelektrode (P₁ oder P₂) gleichzeitig mit dem Gegenstand (A) elektrophore- ¹S tisch beschichtet wird und daß der Scheitelwert ties Ober die Metallelektrode (Pi oder P₂) während der Elektrophorese fließenden Stromes (Fig.2) bestimmt wird, wobei die Metallelektrode (Pi oder P₂) dieselbe Polarität wie der Gegenstand hat und ihre Oberfläche wesentlich kleiner als die des zu beschichtenden Gegenstandes ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Elektroden (Pi, P₂) bei anderen Teilen der Oberfläche des zu beschichtenden ²S Gegenstandes (A) geschaltet werden und daß die Scheitelwerte für den über jede Metallelektrode (Pi, P₂) fließenden Strom bestimmt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Metallelektrode^) 1% oder weniger als die Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes beträgt

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwert des über die Metallelektrode^) fließenden Stroms jeweils durch Aufzeichnung der Änderung des über die Metallelektrode^) fließenden Stroms über der Zeit bestimmt wird.

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