Traitement de l'eau pour les procédés de revêtement par électrodéposition cathodique

Le revêtement par électrodéposition cathodique est le plus souvent appliqué dans l'industrie automobile pour protéger les carrosseries et les composants des véhicules contre la corrosion. Dans le secteur automobile, il sert généralement de première couche du processus de peinture primaire, agissant comme un apprêt qui offre une forte adhérence et une grande résistance à la corrosion sur les surfaces métalliques. En outre, grâce à sa capacité à obtenir une couverture uniforme et complète, même sur des pièces de forme complexe, cette méthode a trouvé de nombreuses applications dans diverses industries.

Par exemple, le revêtement par électrodéposition cathodique est utilisé dans les machines agricoles et de construction, les châssis et les composants de camions et d'autobus, les appareils ménagers et les biens de consommation durables, les panneaux électriques et les équipements de commutation, le mobilier de bureau métallique, les équipements de jardin, les composants de l'industrie marine, les fixations (telles que les boulons et les écrous), et dans bien d'autres domaines. Dans ces industries, le revêtement par électrodéposition cathodique est devenu un processus crucial pour améliorer la résistance des pièces aux conditions atmosphériques (telles que l'humidité et l'eau salée) et pour fournir une protection durable contre la corrosion.

Par exemple, les pièces en acier, en aluminium ou en magnésium recouvertes d'un revêtement par électrodéposition cathodique peuvent résister à au moins 1 000 heures d'essais au brouillard salin et peuvent offrir une résistance supplémentaire à la rouille de 6 à 12 ans dans des applications réelles. En raison de cette protection supérieure, le revêtement par électrodéposition cathodique peut être utilisé seul, en particulier dans des applications telles que la protection des châssis et des dessous de caisse, où un apprêt "électrodéposition cathodique noir" est généralement appliqué. Cependant, il est souvent complété par des couches de finition telles que la peinture humide ou la peinture en poudre, formant ainsi un système de revêtement complet.

Qu'est-ce que le revêtement par électrodéposition cathodique ?

Le revêtement par électrodéposition cathodique, également connu sous le nom de revêtement électrophorétique, est une méthode de protection de surface basée sur le principe du dépôt de particules de peinture sur une surface conductrice à l'aide d'un courant électrique (). Cette méthode permet aux particules de résine et de pigment en suspension dans un bain de peinture liquide de s'accumuler en un film uniforme sur la surface métallique sous l'effet du courant continu appliqué. Bien que le premier brevet de peinture électrophorétique ait été déposé en 1917, ses applications industrielles ont commencé au milieu du 20e siècle. C'est surtout dans les années 1960 que les techniques d'électrophorèse anodique (anophorèse) ont commencé à être appliquées sur de petites pièces, mais l'anode étant une pièce, des problèmes de dissolution et de corrosion ont été observés à la surface du métal. La technologie de l'électrodéposition cathodique (cataphorèse), qui a été mise au point pour éliminer ces problèmes, a été introduite pour la première fois en tant qu'installation commerciale par PPG Industries (États-Unis) en 1970 et a été utilisée pour la première fois dans l'industrie automobile en 1975 (). En 1978, la première carrosserie de voiture en Europe a été peinte avec un apprêt par cataphorèse (usine Chrysler en France) et le processus s'est développé rapidement depuis lors. Aujourd'hui, la peinture par cataphorèse est devenue une technologie de protection contre la corrosion écologique (sans métaux lourds), économique et de qualité supérieure. Les peintures modernes par cataphorèse ont été développées pour être plus respectueuses de l'environnement (par exemple, sans plomb) et ont une faible teneur en composés organiques volatils (COV) que les générations précédentes. En outre, l'efficacité et les performances du processus de revêtement n'ont cessé d'augmenter au fil des ans ; par exemple, les garanties anticorrosion des carrosseries automobiles, qui étaient d'environ 6 ans dans les années 1980, sont aujourd'hui de 10 à 12 ans.

Etapes du processus de revêtement par électrodéposition cathodique

Le processus de revêtement par électrodéposition cathodique est généralement considéré comme comportant trois étapes principales : (1) la préparation de la surface, (2) l'application de l'électrodéposition (cataphorèse), (3) le durcissement (cuisson). Les détails et les sous-étapes de ces étapes sont expliqués ci-dessous.

Préparation de la surface (nettoyage et phosphatation)

Avant de commencer le processus de revêtement par électrodéposition cathodique, la surface des pièces doit être préparée de manière appropriée. La préparation de la surface vise à éliminer les résidus tels que l'huile, la saleté, la poussière, la rouille et les couches d'oxyde qui peuvent se trouver sur la pièce et à rendre la surface apte au revêtement. Un processus typique de préparation de la surface comprend des bains chimiques en plusieurs étapes :

Dégraissage (nettoyage alcalin) : Dans un premier temps, les pièces sont nettoyées avec des produits chimiques détergents/alcalins en une ou plusieurs étapes afin d'éliminer la couche d'huile et de saleté qui les recouvre. Ce processus peut être effectué par pulvérisation et/ou par immersion. Par exemple, dans une ligne de cataphorèse automobile, des bains de dégraissage par pulvérisation et par immersion peuvent être utilisés consécutivement.

Rinçage : Après le dégraissage, les pièces sont rincées à l'eau pour éliminer les produits chimiques de nettoyage et la saleté dissoute. En général, le premier rinçage est effectué avec de l'eau de ville, suivi d'un second rinçage avec de l'eau déionisée (DI).

Activation : Avant le revêtement phosphaté, un bain d'activation est appliqué pour favoriser la formation d'une couche de phosphate homogène et finement cristalline sur la surface du métal. L'activation est généralement réalisée avec une solution à faible concentration contenant du titane ou du nickel et améliore la nucléation de la réaction de phosphatation.

Phosphatation (revêtement de conversion) : Étape critique de la préparation des surfaces, les pièces sont généralement immergées dans un bain de phosphate de zinc ou de phosphate de fer afin de former une couche de conversion de phosphate insoluble sur la surface du métal. La phosphatation au zinc est largement utilisée dans les applications nécessitant une résistance élevée à la corrosion, telles que l'automobile, et laisse une fine couche cristalline de phosphate de zinc sur la surface. Cette couche constitue une surface rugueuse et réactive qui augmente considérablement l'adhérence et la résistance à la corrosion de la peinture par cataphorèse.

Passivation (pause) et rinçages : Après la phosphatation, les pièces sont de nouveau rincées à l'eau et une étape de passivation peut être appliquée pour éliminer les sels solubles restants à la surface. La passivation fournit une protection supplémentaire contre la corrosion en traitant la couche de phosphate avec un revêtement à base de silicate ou organique et augmente la stabilité de la couche de phosphate. Bien que les passivations à base de chromate aient été traditionnellement utilisées, les produits chimiques de passivation sans chrome sont désormais généralement préférés pour des raisons environnementales et sanitaires. Enfin, juste avant d'entrer dans le bain de cataphorèse, les pièces sont rincées une dernière fois avec de l'eau déminéralisée pour s'assurer qu'aucun résidu conducteur ou saleté ne reste à la surface.

Une bonne préparation de la surface est essentielle à la réussite du revêtement par électrodéposition cathodique. Une surface propre et active garantit une forte adhérence du revêtement au substrat et la formation d'un film homogène. Un prétraitement inadéquat peut entraîner des problèmes tels que la progression de la corrosion sous le revêtement, le cloquage de la peinture ou une mauvaise adhérence après le revêtement.

Bain de revêtement par électrodéposition cathodique et dépôt électrochimique

Les pièces propres et phosphatées prétraitées sont immergées dans un bain de teinture par cataphorèse cathodique. Dans ce bain, les pièces sont reliées à une charge négative (cathode) ; les anodes solubles immergées dans la cuve sont reliées à un potentiel positif. Le bain de cataphorèse se compose principalement d'eau pure et de solides de colorants dispersés : en général, environ 80-90 % d'eau désionisée et 10-20 % de solides de colorants (résine + pigment). L'eau désionisée sert de support aux solides du colorant ; les solides du colorant sont constitués de la résine (polymère liant) et des pigments qui forment le film d'enduction. La résine est le principal composant du film final et lui confère des propriétés telles que la résistance à la corrosion, la résistance mécanique et la résistance chimique ; les pigments confèrent au film des propriétés telles que la couleur, l'opacité et la résistance aux UV. La formulation des peintures par cataphorèse contient également de très faibles quantités de solvants organiques et d'additifs (environ 5 %), qui sont utilisés pour ajuster la viscosité, améliorer les propriétés du film et stabiliser le bain.

Lorsque les pièces sont immergées dans le bain de peinture, une réaction électrochimique commence avec l'application d'un courant continu. Les particules de résine-pigment chargées positivement et dirigées vers la surface de la pièce en position cathodique se déplacent vers la pièce (électrophorèse) et précipitent avec la décharge de charge sur la surface. Le niveau de tension appliqué est le principal paramètre déterminant l'épaisseur du film de peinture. L'application d'une tension suffisante permet à la peinture de pénétrer et de s'accumuler jusque dans les coins les plus reculés ; ainsi, toutes les zones des pièces de forme complexe, y compris les surfaces intérieures, les cordons de soudure, les coins et les arêtes, peuvent être recouvertes. Dans les applications typiques de cataphorèse cathodique, la tension du bain peut être de l'ordre de 100 à 300 V ; une application de ~250 V est courante pour les grandes carrosseries automobiles. Les pièces sont maintenues sous tension dans le bain pendant quelques minutes (par exemple 2 à 4 minutes). Comme il existe une forte attraction électrique entre la surface métallique nue et la dispersion de peinture conductrice au début, la densité de courant est élevée et un revêtement rapide se forme. Au fur et à mesure que le film de revêtement s'épaissit, il commence à former une barrière diélectrique et la conductivité de la surface de la pièce diminue. Lorsque l'épaisseur cible est atteinte, le film isole électriquement la pièce et le flux de courant diminue naturellement, équilibrant la formation du revêtement. Grâce à ce mécanisme d'auto-arrêt, un revêtement d'épaisseur à peu près égale est obtenu en tout point et la surcouche est évitée.

La précipitation des particules de peinture sur la cathode est également étroitement liée à l'électrolyse de l'eau. Des ions hydroxyles (OH^-) se forment à la suite de la dissociation de l'eau à la cathode, et cette augmentation locale du pH rend insoluble la résine qui a été préalablement neutralisée par l'acide et dispersée dans l'eau. La résine et les pigments adhèrent alors à la surface de la cathode, formant un film. La réaction inverse se produit à l'anode, où les sous-produits acides accumulés dans le système sont généralement éliminés du bain par les cellules membranaires (circuit anolyte) qui entourent les anodes. La solution perméable acide recueillie dans la chambre anodique est périodiquement drainée ou neutralisée, ce qui permet de maintenir l'équilibre chimique du bain et de limiter l'augmentation du pH. Cet équilibre est essentiel pour préserver la stabilité de l'émulsion en maintenant le pH dans une fourchette d'environ 5,7-6,0 dans des conditions de traitement continu.

Dans le bain de cataphorèse, l'eau et d'autres composants sont libérés en même temps que la sédimentation des particules de peinture. Par conséquent, la conductivité et la densité ionique ont tendance à augmenter avec le temps dans le bain en fonctionnement. La conductivité du bain est généralement contrôlée dans une fourchette de ~1000-2000 µS/cm ; si la conductivité augmente trop, le contrôle de l'épaisseur du revêtement peut devenir difficile ou les réactions secondaires peuvent augmenter. Par conséquent, une certaine quantité de solution de perméat est retirée du bain à l'aide d'unités d'ultrafiltration (UF) et purifiée en dehors du système, et de l'eau pure et propre ou de l'eau déionisée est ajoutée pour maintenir la conductivité dans la plage souhaitée. Pour le traitement de l'eau DI, des systèmes d'osmose inverse ou d'électrodéionisation peuvent être utilisés. En outre, un colorant concentré (pâte résine-pigment) et un agent neutralisant sont ajoutés au bain de teinture à certains intervalles pour maintenir constante la composition chimique du bain (pourcentage de matière solide, degré de neutralisation, etc.

Procédés de rinçage et de post-revêtement

Lorsque le processus de revêtement dans le bain de cataphorèse est terminé, les pièces sont lentement retirées du bain et entrent immédiatement dans les stations de rinçage après le revêtement. Cette étape a pour but de récupérer l'excès de peinture qui a débordé du bain sur la pièce (la couche de "crème" qui n'a pas encore adhéré à la surface) et d'augmenter l'onctuosité du revêtement. Le premier rinçage est généralement effectué avec une solution de perméat ultrafiltrée provenant du bain de cataphorèse. Les particules de peinture excédentaires filtrées de la pièce sont renvoyées dans le système grâce à ce rinçage ; la peinture accumulée dans les cuves de rinçage est concentrée par filtration et renvoyée dans la cuve de peinture principale. Grâce à ce principe de récupération, l'efficacité des matériaux de peinture dans le processus peut dépasser 95 %. En d'autres termes, la quasi-totalité de la peinture à la surface de la pièce sortant du bain reste sur la pièce sous forme de film ou est renvoyée dans la cuve avec les rinçages, et la quantité de peinture perdue est très faible.

Après le premier rinçage grossier, un rinçage à l'eau déminéralisée en une ou deux étapes est effectué. À ce stade, l'objectif est de s'assurer qu'il ne reste aucun résidu de peinture ou de matériau conducteur sur les pièces. En particulier, le rinçage final est effectué avec de l'eau totalement pure et les pièces sont envoyées directement au four sans attendre un court instant avant d'être cuites. Le revêtement de la surface des pièces sous forme de film humide doit être protégé contre la détérioration pendant le rinçage avant la cuisson ; par conséquent, la transition entre le rinçage et le four doit être rapide et l'environnement doit être exempt de contaminants tels que la poussière et la saleté.

Dans certains systèmes, après l'étape de rinçage, les pièces peuvent être brièvement placées dans une chambre "flash-off" à basse température avant d'être introduites dans le four. Cela permet à une partie de l'eau de s'évaporer, ce qui contribue à prévenir les défauts qui peuvent se produire dans le four en raison de l'évaporation instantanée (par exemple, les bulles d'ébullition). Toutefois, dans la plupart des lignes de cataphorèse modernes, les pièces humides provenant directement du rinçage entrent dans le four à une vitesse contrôlée, et la majeure partie de l'eau s'est déjà évaporée au cours du processus de chauffage.

Cuisson et maturation

Les pièces revêtues par cataphorèse et rincées sont cuites dans un four pour durcir chimiquement la peinture et former un film solide. À ce stade, les pièces entrent dans le four de séchage et de durcissement à l'aide d'un système de convoyage. La température et la durée du four sont déterminées par les propriétés de durcissement du matériau de peinture utilisé. Les peintures époxy cathodiques par cataphorèse sont entièrement polymérisées (réticulées) en portant la température de la pièce à environ 160-200 °C et en la maintenant pendant 20 à 30 minutes. Par exemple, dans les applications courantes, un minimum de 20 minutes de polymérisation est nécessaire à une température de pièce de 190°C . On y parvient généralement en réglant la température de l'air du four à ~180-200°C et en adaptant la vitesse du convoyeur à la capacité thermique de la pièce. Alors que les matériaux en feuilles minces se réchauffent plus rapidement, les pièces moulées épaisses peuvent nécessiter des périodes plus longues pour atteindre la température à cœur. Les fiches techniques des fabricants de peinture précisent la combinaison temps-température minimale requise pour le durcissement (par exemple, des conditions de durcissement équivalentes telles que 20 min/180°C ou 30 min/160°C).

Pendant le durcissement, la résine (généralement époxydique) de la peinture par cataphorèse se solidifie par une réaction chimique. Sous l'influence de la chaleur, les groupes réactifs (par exemple les anneaux époxy) de la résine s'ouvrent et forment des liaisons transversales, créant ainsi une structure de réseau polymère rigide et résistante à la chaleur. Le film de revêtement devient ainsi une couche protectrice dense qui adhère fortement au substrat et résiste aux chocs et aux rayures. En outre, pendant le processus de cuisson, les composants volatils du film de peinture (résidus d'eau et de solvants organiques) s'évaporent et disparaissent. Étant donné que les peintures modernes par cataphorèse ont une faible teneur en composants volatils, les déchets gazeux dans le four sont relativement faibles et sont généralement purifiés par oxydation thermique. À la fin du durcissement, les pièces sont laissées à refroidir immédiatement après leur sortie du four ; le refroidissement se fait généralement à l'air ambiant, mais le refroidissement forcé à l'aide de ventilateurs peut également être appliqué dans certaines lignes. Une fois que les pièces revêtues ont refroidi au toucher, elles sont transférées à l'étape de production suivante (par exemple, ponçage et peinture de la couche de finition dans l'industrie automobile ou directement à la chaîne d'assemblage).

Contrôle final de la qualité

La dernière étape du processus de revêtement par électrodéposition cathodique est le contrôle de la qualité des pièces revêtues. Au cours de cette étape, divers tests et mesures sont effectués pour vérifier si le revêtement répond aux propriétés souhaitées :

Inspection visuelle : Les pièces sont contrôlées visuellement et conformément aux normes pour détecter les zones non revêtues (métal nu), les différences de couleur ou de tonalité, les dépôts ou grains de surface, les fuites, les bulles, etc. Le revêtement par électrodéposition cathodique forme généralement une couche d'apprêt semi-mate de couleur solide (noire ou grise) ; le revêtement est donc censé être homogène. En particulier pour les pièces à géométrie complexe, les zones critiques sont contrôlées pour éviter que la peinture n'atteigne les parties internes (manque de puissance de projection). Si nécessaire, le revêtement de la surface intérieure peut être examiné en prélevant des sections. Le revêtement des bords et des angles est également évalué ; à cette fin, certaines pièces d'essai standard (par exemple, des échantillons à arêtes vives) sont revêtues au cours du processus et l'épaisseur du film sur les bords est examinée.

Mesure de l'épaisseur : L'épaisseur du film de revêtement est un paramètre critique pour la performance et est mesurée sur chaque lot. La mesure est généralement effectuée à l'aide d'appareils de mesure d'épaisseur non destructifs basés sur l'induction magnétique ou les courants de Foucault (par exemple, des appareils portatifs pour mesurer l'épaisseur de la peinture sur l'acier, conformes à la norme ISO 2178/ASTM D7091). L'épaisseur typique d'un apprêt par cataphorèse est de l'ordre de 15 à 35 µm ; ~20 µm sont visés pour les applications automobiles. Les valeurs mesurées doivent se situer dans la plage de tolérance souhaitée (par exemple, \pm2-3 µm). Les paramètres du processus sont revus, car une épaisseur insuffisante peut entraîner une protection insuffisante ; une épaisseur excessive entraîne une perte économique et un risque de fissuration de la peinture. Les valeurs d'épaisseur sont donc constamment contrôlées.

Essai d'adhérence : La résistance à l'adhérence du revêtement au substrat est évaluée par des essais standard de grattage ou de coupe transversale. Une méthode courante est l'essai d'adhérence transversale ; dans cet essai, un motif carré est dessiné sur la surface du revêtement à l'aide d'un couteau tranchant de manière contrôlée et un ruban adhésif est fixé et tiré. La norme ISO 2409 classe les revêtements de 0 à 5 en fonction du pourcentage de peinture restant. Pour les revêtements par électrodéposition cathodique, on s'attend à un résultat de Gt0 ou Gt1 (0-5% d'enlèvement de peinture), ce qui est considéré comme la meilleure classe. Par exemple, dans un bon revêtement par électrodéposition cathodique, tous les bords coupés doivent rester lisses lors du test de coupe transversale et aucun carré ne doit se décoller complètement.

Essais de dureté et de résistance : Des essais mécaniques tels que la dureté (essai de dureté au crayon, essai au pendule) et la résistance aux chocs (essai de chute de poids) peuvent être appliqués au film de revêtement si nécessaire. Les apprêts par cataphorèse forment généralement un film dur (la dureté au crayon est généralement de l'ordre de H-2H). En outre, la résistance à l'impact des pierres (essai de gravier) est une caractéristique qui est vérifiée en particulier dans les pièces automobiles ; il est souhaitable que le revêtement ne se fissure pas ou ne subisse pas de dommages minimes à la suite d'un impact de gravier.

Essais de résistance à la corrosion : La résistance à la corrosion du revêtement est vérifiée par des essais de vieillissement accéléré à certains intervalles ou sur la base d'échantillons. Le test le plus courant est celui du brouillard salin (brouillard salin, 5% de NaCl, 35°C ambiant, norme ISO 9227 / ASTM B117). Les apprêts par cataphorèse sont généralement formulés pour résister au test du brouillard salin pendant plus de 500 heures ; les exigences du secteur automobile requièrent souvent une résistance à la rouille de plus de 1000 heures. À la fin de l'essai, la présence de cloques ou la progression de la rouille sous le revêtement est mesurée conformément aux normes ASTM ou ISO (par exemple, la distance de progression de la rouille en mm). Par exemple, un système peut viser une distance <1 mm en 504 heures d'essai au sel et <1,5 mm en 1008 heures. En outre, des essais d'humidité/condensation (ISO 6270-2, 240-480 heures dans des conditions telles qu'une humidité continue de 95 % et une température de 40 °C) peuvent être appliqués, puis l'adhérence est vérifiée. Des essais de cycles climatiques (cycles variables température-humidité-sel tels que VDA 621-415) et des essais de chocs thermiques peuvent également être réalisés en fonction des exigences du client. Tous ces tests accélérés sont utilisés pour indiquer que le revêtement cathodique par électrodéposition offrira une résistance à la corrosion dans la vie réelle pendant de nombreuses années.

Autres contrôles : L'isolation électrique du revêtement est déjà élevée en proportion de son épaisseur ; toutefois, pour des applications spéciales, des mesures de rigidité diélectrique peuvent être effectuées. Les essais de résistance chimique (par exemple, résistance au contact avec le carburant, l'huile moteur, le liquide de frein, l'antigel) peuvent être importants pour les pièces automobiles et sont testés conformément aux normes. La couleur ou la brillance ne sont généralement pas critiques pour l'apprêt (puisque la couche de finition est appliquée par-dessus), mais dans les applications de cataphorèse utilisées à des fins décoratives (par exemple, les pièces de châssis avec une seule couche de revêtement noir), l'uniformité de la couleur et la résistance aux UV peuvent être vérifiées. Étant donné que les peintures époxy de cataphorèse peuvent se craqueler sous l'effet de la lumière UV, la nécessité d'une couche de finition à base de polyuréthane pour les pièces destinées à être utilisées sous la lumière directe du soleil est également prise en compte dans la planification de la qualité.

Paramètres à mesurer et à contrôler

Afin de garantir la qualité et la continuité du processus de revêtement par électrodéposition cathodique, les paramètres chimiques des conditions du bain et les paramètres électriques/physiques de l'application sont régulièrement contrôlés. En outre, certaines mesures sont effectuées à la sortie pour s'assurer que le revêtement obtenu répond à certains critères de qualité. Cette section traite des paramètres critiques et de leurs plages de valeurs typiques :

Paramètres du bain chimique : L'équilibre chimique du bain de peinture par cataphorèse affecte directement la qualité du revêtement. Tout d'abord, la valeur du pH est un paramètre critique. Dans les systèmes cathodiques, le pH du bain de peinture est généralement maintenu dans la région légèrement acide, environ 5,7 - 6,0 . Cette plage permet une neutralisation suffisante pour que la résine reste soluble dans l'eau (émulsionnée), mais comme elle n'augmente pas trop, la résine n'a pas encore précipité. Si la valeur du pH dépasse cette plage optimale, des résultats indésirables se produiront : Par exemple, si le pH augmente, la solubilité de la résine diminue, la stabilité de l'émulsion se détériore et la coagulation peut commencer dans le réservoir de peinture. Cela entraîne le colmatage des filtres et des membranes, et le bain peut devenir boueux. Inversement, si le pH descend trop bas (trop acide), la corrosion acide augmente cette fois dans l'installation, et comme les ions métalliques tels que le fer peuvent se dissoudre, une contamination de la couleur de la peinture et un colmatage de la membrane peuvent se produire. C'est pourquoi le pH est mesuré quotidiennement et ajusté par des ajouts chimiques si nécessaire.

Un autre paramètre important est la conductivité (conductivité = conductivité électrique, généralement en µS/cm). La conductivité du bain indique la capacité de la peinture à transporter le courant par conduction et affecte la densité du courant pendant le revêtement. Dans un bain de cataphorèse en fonctionnement, la conductivité a tendance à augmenter avec le temps en raison des sous-produits formés pendant le revêtement (sels solubles), des neutralisants ajoutés (par exemple, acide ou amine) et des contributions à la conductivité de la peinture concentrée. Si la conductivité augmente trop, cela indique que des impuretés conductrices indésirables se sont accumulées dans le bain et peuvent affecter la régularité du revêtement. En règle générale, la conductivité du bain de cataphorèse est contrôlée dans une fourchette de 800 à 2500 µS/cm (remarque : bien que certaines sources l'expriment en mS, dans la pratique, elle se situe dans une fourchette de ~1 à 2,5 mS/cm). Si la limite supérieure de la conductivité est dépassée, elle est généralement réduite en éliminant une partie de la solution du bain par ultrafiltration et en ajoutant de l'eau pure. L'osmose inverse ou un système de traitement de l'eau DI sont nécessaires pour ce processus. En outre, l'augmentation du niveau de solvant ou la modification de la température du bain font partie des méthodes d'ajustement de la conductivité.

La température du bain est contrôlée car elle affecte les paramètres chimiques et électrocinétiques. Des températures élevées peuvent rendre la dispersion de la peinture instable ou augmenter l'évaporation, tandis que des températures basses peuvent réduire la vitesse de revêtement et l'efficacité du courant. La plupart des bains de cataphorèse sont utilisés à la température ambiante ou légèrement au-dessus (par exemple 28-32°C). La température affecte également la viscosité, qui est inversement proportionnelle à la conductivité ; l'augmentation de la température peut rendre la peinture fluide et augmenter quelque peu la conductivité. C'est pourquoi les cuves sont équipées de serpentins de chauffage/refroidissement et la température est maintenue constante.

Teneur en solides (concentration de colorants) : Le pourcentage de peinture solide dans le bain doit généralement se situer dans une certaine fourchette. Un bain d'apprêt cathodique typique devrait contenir 12 à 15 % de solides (par exemple, 14 à 18 % sont souhaités en fonction de la formulation). Cette valeur affecte l'épaisseur et l'efficacité du revêtement ; si elle est trop faible, il devient difficile d'obtenir l'épaisseur de film souhaitée, si elle est trop élevée, la viscosité du bain augmente et sa stabilité peut être compromise. La quantité de matière solide est mesurée par la méthode de séchage et de pesage d'échantillons de bain prélevés à certains intervalles en utilisant l'analyse gravimétrique. Par exemple, 1 à 2 g d'échantillon de bain sont séchés dans un four à 110°C et le pourcentage de résidus est calculé.

Indice d'acidité (acide total/neutralisant) : Les peintures par cataphorèse sont généralement neutralisées avec des acides organiques pour rendre la résine soluble dans l'eau (dans les systèmes cathodiques, une amino-résine chargée positivement est formée avec le neutralisant de l'acide organique). Au fur et à mesure que le bain vieillit, les quantités d'acides libres et liés peuvent changer. C'est pourquoi l'indice d'acidité total et les valeurs d'acide libre sont contrôlés à l'aide d'analyses de titrage. Par exemple, l'indice d'acidité est calculé en ajoutant des solvants appropriés à un certain volume d'échantillon de bain et en titrant avec du NaOH 0,1 N à l'aide d'un pH-mètre. Les fabricants de peinture donnent généralement une fourchette cible pour le "rapport d'acidité" (par exemple, le rapport d'acidité), qui indique le degré de neutralisation de la résine et, par conséquent, sa capacité à se charger sur la pièce. Ce paramètre est contrôlé et un neutralisant (amine) ou un acide est ajouté au bain si nécessaire.

En plus de ce qui précède, d'autres paramètres chimiques tels que la densité du bain, la viscosité, la distribution granulométrique des pigments qui y sont dispersés et la quantité de boues/sédiments peuvent également être contrôlés. Toutefois, on peut dire que les paramètres les plus critiques sont le pH, la conductivité, le pourcentage de solides et l'acidité. Le maintien de ces paramètres dans les fourchettes souhaitées est assuré par des analyses régulières chaque jour/semaine et des mesures proactives sont prises en suivant les tendances.

Paramètres électrochimiques : Le procédé de cataphorèse étant un procédé de revêtement électrolytique, les paramètres de contrôle électrique sont également très importants. La tension appliquée est le paramètre le plus fondamental ; en général, une unité d'alimentation en courant continu (redresseur) est réglée sur la valeur de tension souhaitée et cette tension est maintenue tout au long du processus de revêtement. En fonction du type de produit, des valeurs comprises entre 50 et 400 V peuvent être utilisées. Une tension plus élevée permet d'aspirer rapidement plus de particules de peinture, ce qui donne un film plus épais ; toutefois, les tensions très élevées peuvent entraîner des effets secondaires indésirables de l'électrolyse (par exemple, des bulles d'hydrogène sur la surface du métal, des défauts de type "trou d'épingle"). C'est pourquoi il existe un profil de tension optimal déterminé expérimentalement pour chaque produit et chaque peinture. Par exemple, dans la cataphorèse des carrosseries automobiles, le temps de revêtement initial est rapidement augmenté à 250 V, maintenu constant pendant un certain temps, puis réduit en fonction de la chute de courant. La densité de courant varie en fonction de la géométrie et de la surface des pièces ; un courant élevé (par exemple quelques ampères/dm²) est généralement observé au début du revêtement et diminue au fur et à mesure que le film se forme. La charge totale (ampère-minute) passée dans le processus est liée à l'épaisseur du revêtement. C'est pourquoi le contrôle de l'ampère-minute est également effectué dans les systèmes avancés : Une valeur cible A min est calculée pour chaque cuve en fonction de la surface de la pièce et de l'épaisseur de revêtement souhaitée, et le revêtement est interrompu lorsque cette valeur est atteinte. Les paramètres électriques sont généralement contrôlés en continu par le système d'automatisation (PLC) ; les valeurs instantanées de tension, de courant et de temps sont enregistrées. En cas d'écart par rapport à la plage souhaitée (par exemple, si le courant est trop faible, il peut y avoir un problème de contact électrique avec la pièce suspendue, s'il est trop élevé, il peut y avoir un problème de conductivité/pH du bain), l'opérateur est immédiatement alerté et corrigé.

Qualité et homogénéité du revêtement : les paramètres du processus doivent être corrects pour que le revêtement forme un film uniforme en tout point. Comme indiqué dans le contrôle de qualité, il est important que le revêtement soit réparti de manière homogène. Pour s'en assurer, la puissance de projection et la performance du revêtement sur les bords sont prises en compte au cours du processus. Par exemple, le temps d'immersion et la tension sont optimisés pour garantir un revêtement suffisant dans les poches profondes. Certaines productions utilisent des panneaux d'essai standard pour mesurer ces performances. Dans le test de puissance de projection de l'industrie automobile Ford, le pourcentage de revêtement qui atteint la surface intérieure d'un panneau géométrique donné est mesuré (par exemple, une distance de projection de 60-65 %). Pour la protection des bords, l'épaisseur du revêtement peut être évaluée sur des échantillons à arêtes vives. Les systèmes de mélange/circulation ont également une incidence sur l'homogénéité du processus ; des mélangeurs continus à faible vitesse ou des pompes de circulation dans le bain garantissent que les particules de peinture sont constamment en suspension et présentes en concentration égale dans chaque région. Si le mélange est insuffisant, les différences de concentration régionales dans la cuve peuvent entraîner des fluctuations dans le revêtement. Par conséquent, afin de garantir l'homogénéité des conditions du bain et de la distribution électrique, le pompage, la disposition des anodes et la conception des suspensions (appareils de suspension) sont pris en compte dans la conception de l'installation. La manière dont les pièces sont suspendues au cintre est également importante : l'évacuation de l'air des poches de la pièce et le drainage du bain doivent être bons afin que la peinture puisse pénétrer partout et ne pas créer de flaques à la sortie.

L'épaisseur du film et la résistance à la corrosion : Ces deux propriétés sont les indicateurs de performance les plus critiques pour le produit final. Bien que l'épaisseur du film soit mesurée et contrôlée pendant la production (voir la section sur le contrôle de la qualité), elle est également liée aux paramètres du processus. Par exemple, il est possible d'obtenir une plus grande épaisseur en augmentant la tension ou la durée. Toutefois, il existe un certain optimum économique et technique pour la cataphorèse (généralement ~20 µm) ; les films plus épais ne sont généralement pas recommandés car ils gaspillent du matériel de peinture et peuvent causer des problèmes avec les couches de finition. La résistance à la corrosion est le principal critère de performance d'un revêtement par électrodéposition cathodique correctement appliqué. Comme indiqué ci-dessus, elle est mesurée par des tests standard et doit être supérieure à un certain seuil. Les paramètres du processus qui affectent la résistance à la corrosion comprennent la préparation de la surface (qualité du phosphate), l'épaisseur du film, le degré de durcissement et la formulation de la peinture. Par conséquent, ces paramètres sont contrôlés tout au long du processus afin de garantir que le niveau de résistance à la corrosion visé (par exemple, le critère de progression maximale de la rouille déterminé dans l'essai au sel de 500 heures pour une pièce automobile) est atteint dans chaque lot.

Normes de qualité et de processus : Le processus de revêtement par électrodéposition cathodique et les résultats sont également définis par des normes internationales. Par exemple, les normes ISO et ASTM qui fournissent des méthodes d'essai générales pour les revêtements de peinture sont également valables pour la cataphorèse. Les plans de contrôle des processus des lignes de cataphorèse sont créés et enregistrés dans le cadre des normes de gestion de la qualité telles que l'ISO 9001 et surtout l'IATF 16949 pour l'automobile. D'un point de vue technique, le contrôle de l'adhérence est effectué à l'aide de la norme ISO 2409 (essai d'adhérence transversale) et l'on s'attend généralement à ce que l'adhérence soit de Gt0 ou Gt1. L'ISO 2808 définit les méthodes de mesure de l'épaisseur du film sec de peinture et les mesures d'épaisseur des revêtements par électrodéposition cathodique peuvent être effectuées conformément à cette norme. La norme ISO 6270-2 est la norme d'essai en cabine humide et mesure la résistance des échantillons revêtus par cataphorèse dans un environnement humide et chaud (par exemple, il ne doit pas y avoir de détérioration de l'adhérence après 240 ou 480 heures) (). La norme ISO 9227 (équivalente à l'ancienne norme DIN 50021 ou EN ISO 7253) est la norme d'essai au brouillard salin et est utilisée pour évaluer la résistance à la corrosion de l'apprêt par cataphorèse. En outre, les constructeurs automobiles ont leurs propres spécifications en matière de revêtement par électrodéposition cathodique (par exemple, de nombreuses entreprises OEM ont des numéros de spécification des matériaux [BMW, Ford, VW, etc.], comme indiqué par Ege Eloksal). En ce qui concerne l'aspect environnemental du processus, les valeurs sont vérifiées en fonction des normes EPA ou de la législation environnementale locale en termes d'eaux usées et d'émissions volatiles ; par exemple, en Europe, les métaux lourds (plomb, mercure, cadmium, Cr6+) ne sont pas utilisés dans les peintures par cataphorèse en raison de la directive sur les véhicules hors d'usage (VHU). En résumé, le processus de revêtement par électrodéposition cathodique est réalisé conformément aux normes nationales et internationales et les produits sont également vérifiés selon les normes d'essai pertinentes.

Méthodes de mesure et de contrôle

Le contrôle des paramètres susmentionnés dans le processus de revêtement par électrodéposition cathodique est effectué à l'aide de diverses méthodes et appareils de mesure. Des mesures régulières garantissent la stabilité du processus et permettent de détecter et de corriger rapidement les écarts éventuels. En outre, des tests de contrôle de la qualité sont effectués à l'aide de méthodes établies. Cette section décrit les techniques de mesure des paramètres importants, la manière dont les résultats sont interprétés et les approches d'amélioration du processus :

Analyse chimique du bain : Une série d'analyses chimiques est effectuée sur des échantillons prélevés quotidiennement ou hebdomadairement dans le bain de cataphorèse. La mesure du pH est effectuée à l'aide d'un pH-mètre numérique. La température de l'échantillon est portée à une valeur standard (généralement 25°C) et la mesure est enregistrée à l'aide d'un pH-mètre à électrode de verre calibré. Par exemple, la plupart des établissements mesurent le pH au moins une fois par jour et vérifient que la plage idéale de ~5,7-6,0 est maintenue. En cas d'écart de pH, l'opérateur ajoute des produits chimiques correctifs conformément aux instructions du fournisseur de peinture (par exemple, une dose d'acide contrôlée dans le système si le pH a augmenté, ou une amine neutralisante si le pH a diminué).

La mesure de la conductivité s'effectue à l'aide d'un conductimètre étalonné. L'échantillon de bain est mesuré avec une sonde à constante cellulaire déterminée et la valeur de la conductivité est lue en µS/cm. Il est généralement souhaitable que cette valeur reste dans une fourchette modérée (par exemple 1000-1500 µS/cm). Les installations enregistrent également la conductivité quotidiennement et suivent la tendance. Si la conductivité a tendance à augmenter continuellement, cela indique une accumulation dans le bain ; comme solution, une petite quantité de bain peut être déchargée et de l'eau pure peut être ajoutée ou la production de déchets d'UF peut être augmentée. Par exemple, dans certaines installations, si la conductivité dépasse une certaine valeur seuil (~2000 µS), une alarme est déclenchée et l'ultrafiltration est automatiquement activée pour éliminer les ions conducteurs en excès. De nombreuses installations utilisent des systèmes PLC pour le contrôle et alimentent les bains avec de l'eau pure provenant de systèmes de traitement de l'eau pure lors de l'augmentation de la conductivité.

La détermination des solides (teneur en solides) est un test simple mais essentiel. Pour ce faire, un petit récipient en aluminium est pesé et une certaine quantité (1-2 g) d'échantillon de bain y est placée et séchée dans un four à 105-110°C jusqu'à ce qu'elle atteigne un poids constant. La quantité de film sec restant après le séchage est pesée et le pourcentage est calculé. Le résultat devrait se situer autour de 15 % de l'échantillon (la fourchette cible est définie par le fabricant). Ce test est effectué au moins une fois par semaine. Si les solides sont faibles, cela signifie que la concentration du colorant a diminué ; en général, du colorant frais (concentré de résine/pigment) est ajouté à partir du système d'alimentation en colorant. Si les solides sont élevés, il y a une accumulation excessive de colorant dans le système ; l'ajout d'eau pure ou la réduction de l'alimentation en colorant est envisagé.

L'analyse de l'acide total et de l'acide libre est effectuée par la méthode de titrage. Le technicien de laboratoire dilue un certain volume de l'échantillon de bain avec de l'eau désionisée et un solvant organique approprié (par exemple isopropanol ou THF) et titre avec une solution de NaOH 0,1 N en présence d'un indicateur de phénolphtaléine sous agitation magnétique. Au point final (vers un pH de ~8,5), l'indice d'acidité (mg KOH/g ou unité similaire) est calculé à partir du volume de NaOH consommé. Cette valeur est une mesure indirecte de la quantité de neutralisant dans la peinture. Par exemple, un objectif tel que "indice d'acidité total = 40 mg KOH/g" peut être fixé. En outre, l'acide libre (acide non lié) est déterminé par un second titrage et le rapport des deux (libre/total) est évalué. Si les résultats du titrage ne sont pas conformes à la spécification, l'équilibre de la neutralisation est ajusté en ajoutant de l'amine ou de l'acide au bain.

La température du bain et d'autres paramètres environnementaux sont également mesurés, mais ils sont généralement contrôlés en continu par des capteurs dans le système d'automatisation. Toutefois, les opérateurs lisent les thermomètres des cuves ou examinent les enregistrements de données à des fins de recoupement. Si la température est différente de la température souhaitée, les réchauffeurs ou les refroidisseurs seront ajustés. La quantité de boue/ciment dans le bain est également surveillée ; si nécessaire, le bain sera clarifié à intervalles réguliers ou les systèmes de filtration seront entretenus.

Contrôles du processus de galvanoplastie : Les paramètres électriques utilisés pendant le revêtement sont surveillés et contrôlés numériquement dans les installations modernes. Les valeurs telles que la tension, le courant et le temps peuvent être visualisées instantanément à partir des écrans du redresseur ou de l'interface du logiciel SCADA. Les opérateurs vérifient que le bon programme est sélectionné et que les rampes de tension sont appropriées au début de chaque lot. Par exemple, un profil d'augmentation lente de la tension peut être nécessaire pour les grandes pièces, tandis qu'une augmentation rapide peut être utilisée pour les petites pièces. La courbe de temps du courant est également surveillée ; si le courant tombe à zéro beaucoup plus tôt que prévu, il se peut que le film s'isole rapidement (peut-être qu'il est trop épais ou que les solides du bain sont élevés), ou si le courant ne tombe pas, il se peut que le revêtement ne soit pas complet (peut-être une mauvaise préparation de la surface ou une faible conductivité). L'opérateur se fait une idée du processus en fonction de ces signes. Si nécessaire, des panneaux d'essai sont ajoutés au rack et la distribution du courant pendant le revêtement est évaluée.

En outre, le personnel de l'atelier surveille des aspects tels que la conductivité de l'appareil de suspension, l'état des anodes et le dégagement de gaz pendant le processus de revêtement. Un nettoyage régulier est effectué pour éviter l'accumulation de peinture et l'isolation des cintres. Les membranes des anodes sont contrôlées périodiquement et celles qui sont obstruées sont nettoyées ou remplacées (si le circuit de l'anolyte ne fonctionne pas correctement, le pH du bain peut devenir incontrôlable). Toutes ces activités de contrôle visent à garantir que les paramètres du processus restent dans les fourchettes de tolérance définies.

Méthodes de test de qualité : Les tests effectués sur le revêtement final sont appliqués selon certaines méthodes normalisées (mentionnées ci-dessus). Par exemple, nous avons dit qu'une jauge d'épaisseur magnétique est utilisée pour mesurer l'épaisseur ; ces appareils fonctionnent généralement selon la norme ISO 2178 ou ASTM D1186. Pour que l'appareil donne des résultats précis, il doit être étalonné à l'aide de différentes feuilles d'étalonnage. L'opérateur essaie l'appareil sur des plaques d'essai dont l'épaisseur est connue avant la mesure. Lors de la mesure, les valeurs sont relevées en différents points de chaque pièce et la moyenne est enregistrée. Si l'essai d'adhérence transversale est effectué conformément à la norme ISO 2409, il est important d'utiliser un couteau tranchant de taille standard et du ruban adhésif ; les résultats sont classés selon les classes définies dans la norme () (). Une cabine de brouillard salin est utilisée conformément à la méthode ISO 9227 pour l'essai au sel ; l'essai peut être effectué à certaines périodes (par exemple en prélevant un échantillon peint de chaque lot de production) ou les échantillons sont testés pendant des périodes telles que 240, 480, 720 heures pour l'approbation du produit. À la fin du test, le degré de rouille est évalué conformément à la norme ASTM D1654 ou ISO 4628. Les tests d'humidité sont effectués dans une armoire à température/humidité constante conformément à la norme ISO 6270-2 ; à la fin de la période, l'échantillon est contrôlé pour le gonflement et le changement est vérifié avec le test d'adhérence (). L'essai d'impact peut être réalisé avec l'appareil conformément à la norme ASTM D2794. La dureté peut être mesurée avec ISO 1518 (dureté au crayon) ou ISO 1522 (dureté au pendule König/Persoz), etc. Les méthodes et les critères d'acceptation de tous ces tests sont spécifiés dans les plans de qualité et sont mis en œuvre par un personnel formé.

L'interprétation des résultats est basée sur les normes pertinentes et les exigences des clients. Si un résultat de test est en dehors des spécifications, des mesures correctives sont prises sur les produits de ce lot (par exemple, une deuxième cataphorèse ou un traitement de conservation supplémentaire en consultation avec le client) ou la production est arrêtée et les paramètres du processus sont revus. Par exemple, en cas de test d'adhérence médiocre, les cuves de préparation de la surface et les valeurs chimiques du bain de peinture sont immédiatement contrôlées ; le problème se situe généralement au niveau de la couche de phosphate ou d'un déséquilibre dans le bain de peinture.

Méthodes d'amélioration des processus : Le contrôle du processus de revêtement par électrodéposition cathodique et son développement dans le cadre d'une approche d'amélioration continue sont courants dans l'industrie. Dans ce contexte, les données de mesure obtenues peuvent être analysées à long terme à l'aide de techniques de contrôle statistique des processus. Par exemple, la capacité du procédé peut être évaluée en surveillant les fluctuations de paramètres critiques tels que le pH et la conductivité à l'aide de cartes SPC ; si les valeurs Cpk sont faibles, il peut être nécessaire d'augmenter l'automatisation de l'alimentation en produits chimiques ou d'effectuer des analyses plus fréquentes en vue d'une amélioration. De même, les causes potentielles et les précautions à prendre en cas de défaillance du revêtement sont déterminées en effectuant une analyse des modes de défaillance et de leurs effets (AMDE).

Voici quelques-unes des applications courantes de l'amélioration des processus : Optimisation du matériau de peinture (par exemple, économie d'énergie grâce à l'utilisation de peintures de cataphorèse de nouvelle génération qui peuvent être durcies à des températures plus basses, récupération d'énergie (récupération de la chaleur de l'air chaud des fours avec des échangeurs de chaleur), augmentation de l'automatisation (transfert des commandes manuelles vers des capteurs automatiques et des commandes PID), une meilleure conception des cintres (conception de gabarits qui améliorent le dépôt de peinture et la distribution du courant sur la pièce), un entretien et un nettoyage réguliers (prévention de la contamination par le nettoyage des anodes, des filtres et des réservoirs), la formation (formation continue des opérateurs sur les effets des variables du processus) et l'optimisation chimique (par exemple, réduction des déchets de boues par l'utilisation d'un prétraitement à base de nano-céramique au lieu de phosphate).

De même, si une installation nécessite une cataphorèse avec différentes couleurs (ce qui est rare), des décisions stratégiques peuvent être prises, telles que la mise en place de deux lignes séparées, car les changements de couleur dans un seul bain sont difficiles - ceci est également lié à la flexibilité du processus. La planification du processus fait également partie de l'amélioration (par exemple, l'utilisation d'une seule couleur d'apprêt et l'application de la couleur dans les couches de finition), car la cataphorèse n'est pas adaptée aux situations où des changements de couleur fréquents sont nécessaires.

En résumé, les méthodes de mesure et de contrôle doivent être utilisées non seulement pour surveiller la situation actuelle, mais aussi pour dégager des tendances et apporter des améliorations continues. Même de petites améliorations dans le processus de cataphorèse (par exemple, augmenter la durée de vie du bain de 6 à 12 mois, réduire la consommation d'énergie de 5 %, réduire le taux de pièces défectueuses de 1 pour mille) peuvent apporter d'importants avantages économiques et environnementaux. C'est pourquoi l'industrie et les universités mènent diverses études en coopération pour rendre ce procédé plus efficace, plus respectueux de l'environnement et plus performant.

Ressources et études universitaires

Il existe une abondante littérature sur le revêtement par électrodéposition cathodique, qu'il s'agisse de recherches universitaires ou de documents techniques axés sur l'industrie. Ce processus a été développé et documenté au fil des ans par de nombreuses études scientifiques, d'autant plus qu'il joue un rôle essentiel dans l'industrie automobile. Quelques sources et études importantes sur le sujet sont résumées ci-dessous :

Recherche universitaire : Les universités et les organismes de recherche ont publié des études sur les performances de corrosion du revêtement par électrodéposition cathodique, son interaction avec les matériaux et les paramètres du processus. Par exemple, Akafuah et ses collègues (2016) ont publié un article de synthèse complet sur l'évolution du processus de peinture des carrosseries automobiles, détaillant le développement historique et les améliorations modernes de la technologie de la cataphorèse () (). Cette étude aborde des questions telles que l'augmentation de la résistance à la corrosion, le passage à des formulations respectueuses de l'environnement (par exemple, les peintures sans plomb) et l'efficacité énergétique dans la transition entre les systèmes anodiques de première génération et les systèmes cathodiques à haute performance d'aujourd'hui. Toujours au niveau universitaire, une étude de Yargıç et al. (2021) a examiné les performances de matériaux de moulage forgés à chaud dans différentes conditions de revêtement et a évalué la contribution du revêtement cathodique par électrodéposition à la résistance à la corrosion et à l'usure de ces matériaux. Kılınç et Akyalçın (2022) ont étudié l'amélioration de la résistance à la corrosion avec un revêtement duplex (par exemple, un revêtement de zinc lamellaire et des peintures de finition) appliqué sur des surfaces d'acier revêtues par cataphorèse. Ces études fournissent des indications pour une protection optimale du revêtement cathodique par électrodéposition seul ou dans des systèmes combinés. En fait, selon une statistique rapportée par Kılınç (2019), des milliers de brevets ont été obtenus dans le monde entier concernant le revêtement par électrodéposition cathodique, ce qui indique une activité continue d'innovation et de développement ().

Thèses de maîtrise et de doctorat : Il existe également des thèses universitaires sur le sujet en Turquie. Par exemple, Özçanak (2008) a mené une étude approfondie intitulée "Investigation of Surface Preparation, Drying and Coating Processes Before Cathodic Electrodeposition Coating" dans son mémoire de maîtrise à l'université technique de Yıldız. Dans cette thèse, l'effet des prétraitements sur la qualité de la cataphorèse a été étudié expérimentalement et les résultats de différentes conditions de phosphatation et de séchage ont été évalués. De telles thèses sont précieuses pour analyser des processus réels de l'industrie dans un environnement de laboratoire et pour faire des suggestions d'amélioration. De même, des thèses ont été menées sur des sujets tels que la chimie des peintures, l'adhérence des revêtements et l'analyse des défauts de revêtement liés à la cataphorèse dans diverses universités.

Rapports industriels et documentation technique : Les principales industries automobiles et les fabricants de peinture publient des rapports techniques et des guides sur le processus de cataphorèse. Par exemple, les grandes entreprises de peinture telles que PPG, Axalta et BASF fournissent des fiches techniques et des guides sur le revêtement par électrodéposition cathodique. Un document technique de PPG décrit en détail les étapes du processus de cataphorèse (prétraitement, revêtement, rinçage et four) ; il indique que la composition du bain est de 80 à 90 % d'eau et de 10 à 20 % de solides, que le rendement du revêtement est supérieur à 95 % et que les conditions typiques de durcissement sont de 190 °C pendant 20 minutes. Ces documents constituent une source de référence pour les ingénieurs et les techniciens chargés des processus. Par exemple, des fabricants tels que Ford, GM, Volkswagen et Toyota ont élaboré des normes détaillant les tests et les propriétés auxquels les apprêts par cataphorèse doivent satisfaire. Ces spécifications définissent un certain nombre de critères tels que l'épaisseur du revêtement, les heures de résistance aux tests de salinité, les résultats des tests d'impact sur les pierres et l'isolation électrique. Les fournisseurs de revêtements cathodiques par électrodéposition prouvent qu'ils répondent à ces critères en produisant des rapports d'essai conformes aux normes des équipementiers.

Études sur l'énergie et l'environnement : La consommation d'énergie et les impacts environnementaux pendant le fonctionnement des installations de cataphorèse font également l'objet de recherches. Par exemple, Akbaş et al. (2018) ont considéré la ligne de cataphorèse comme un processus distinct tout en effectuant l'analyse de la consommation d'énergie d'une usine d'assemblage automobile et ont révélé où des économies d'énergie pouvaient être réalisées, en particulier dans le domaine de la cuisson. Cette étude comprend des données d'orientation pour l'industrie sur l'optimisation thermique des fours de cataphorèse, les systèmes de récupération et l'efficacité générale de la ligne. Sur le plan environnemental, il existe des rapports techniques sur le traitement des eaux usées (déchets des cuves de phosphatation et de peinture) et la réduction des émissions de composés organiques volatils. Par exemple, dans les documents BREF (Best Available Techniques Reference) publiés dans l'Union européenne, les meilleures pratiques et les techniques de contrôle des émissions, y compris la cataphorèse, sont définies pour les installations de revêtement de surface.

Normes et guides : Les organismes internationaux de normalisation (ISO, ASTM, DIN, TS, etc.) ont publié certaines normes directement liées à la cataphorèse. Par exemple, les normes ISO 10683 et EN 13858, bien qu'elles concernent davantage les revêtements de zinc-lamellaire, couvrent également les exigences relatives à l'utilisation de revêtements électrolytiques tels que la cataphorèse sur les éléments de fixation (). En outre, l'ASTM dispose de méthodes d'essai normalisées spécifiques aux revêtements électrophorétiques (telles que l'ASTM B767 - mesure de l'épaisseur du revêtement électrolytique). Ces normes sont également utilisées comme références dans les études universitaires.

Par conséquent, il existe un large éventail de connaissances théoriques et pratiques sur le processus de revêtement par électrodéposition cathodique. La recherche scientifique permet d'approfondir la compréhension du processus, tandis que les documents spécifiques à l'industrie fournissent des conseils pour l'application. Les sources citées dans ce rapport et d'autres documents similaires sont des références importantes qui révèlent le développement du revêtement par électrodéposition cathodique, les conditions d'application optimales et le contrôle de la qualité. Il est prévu que dans les études futures, le développement de matériaux respectueux de l'environnement (par exemple, une nouvelle génération de prétraitement sans chrome, des résines qui peuvent être durcies à des températures plus basses) et l'optimisation des processus (par exemple, le contrôle des bains assisté par l'intelligence artificielle) seront à l'avant-plan. Ce développement continu garantira que le revêtement par électrodéposition cathodique continue d'occuper une place essentielle dans diverses industries.