Trattamento delle acque per i processi di rivestimento a deposizione elettrochimica catodica.

Il rivestimento a deposizione elettrochimica catodica è applicato più comunemente nell'industria automobilistica per proteggere i telai e i componenti dei veicoli dalla corrosione. Nel settore automobilistico, serve generalmente come primo strato del processo di verniciatura primario, fungendo da primer che fornisce un'elevata adesione e resistenza alla corrosione sulle superfici metalliche. Inoltre, grazie alla sua capacità di ottenere una copertura uniforme e completa anche su parti di forma complessa, questo metodo ha trovato ampie applicazioni in vari settori.

Ad esempio, il rivestimento per elettrodeposizione catodica è utilizzato in macchine agricole e da costruzione, telai e componenti di camion e autobus, elettrodomestici e beni di consumo durevoli, pannelli elettrici e apparecchiature di manovra, mobili per ufficio in metallo, attrezzature da giardino, componenti dell'industria marittima, fissaggi (come bulloni e dadi) e molti altri settori. In queste industrie, il rivestimento per elettrodeposizione catodica è diventato un processo cruciale per migliorare la resistenza dei pezzi contro le condizioni atmosferiche (come umidità e acqua salata) e per fornire una protezione anticorrosiva duratura.

Ad esempio, parti in acciaio, alluminio o magnesio rivestite con vernice a elettrodeposizione catodica possono resistere ad almeno 1000 ore nei test di nebbia salina e possono fornire ulteriori 6-12 anni di resistenza alla ruggine in applicazioni reali. Grazie a questa protezione superiore, la vernice a elettrodeposizione catodica può essere utilizzata da sola, in particolare in applicazioni come la protezione del telaio e del sottofondo, dove il primer "vernicatura catodica nera" è comunemente applicato. Tuttavia, spesso è completata con finiture come vernice liquida o vernice in polvere, formando un sistema di rivestimento completo.

Che cos'è il rivestimento elettrodeposizione catodica? 

La verniciatura elettroforetica catodica, nota anche come verniciatura elettroforetica, è un metodo di protezione della superficie basato sul principio di deposizione di particelle di vernice su una superficie conduttiva con l'aiuto di una corrente elettrica (). Questo metodo consente alle particelle di resina e pigmento sospese in un bagno di vernice liquida di accumularsi come un film uniforme sulla superficie metallica grazie all'effetto della corrente diretta applicata. Sebbene il primo brevetto per la verniciatura elettroforetica sia stato ottenuto nel 1917, le sue applicazioni industriali sono iniziate nella metà del XX secolo. Soprattutto negli anni '60, le tecniche di verniciatura elettro-anodica (anoforisi) hanno cominciato ad essere applicate su piccoli componenti, ma a causa dell'anodo essendo un pezzo, si sono osservati problemi di dissoluzione e corrosione sulla superficie metallica. La tecnologia di verniciatura elettrocatodica (catoforisi), sviluppata per eliminare questi problemi, è stata introdotta per la prima volta come impianto commerciale da PPG Industries (USA) nel 1970 ed è stata utilizzata per la prima volta nell'industria automobilistica nel 1975 (). Nel 1978, la prima carrozzeria di automobile in Europa è stata verniciata con primer catoforico (stabilimento Chrysler in Francia) e il processo si è sviluppato rapidamente da allora. Oggi, la verniciatura catoforica è diventata una tecnologia di protezione contro la corrosione ecologicamente pulita (priva di metalli pesanti), economica e superiore. Le vernici catoforiche moderne sono state sviluppate per essere più rispettose dell'ambiente (ad es. prive di piombo) e hanno contenuti di composti organici volatili (COV) più bassi rispetto alle generazioni precedenti. Inoltre, l'efficienza e le prestazioni del processo di verniciatura sono aumentate continuamente nel corso degli anni; ad esempio, le garanzie anticorrosione per le carrozzerie automobilistiche, che erano di circa 6 anni negli anni '80, sono ora aumentate a 10-12 anni. 

Processo di Verniciatura per Elettrodeposizione Catodica 

Il processo di verniciatura per elettrodeposizione catodica è generalmente considerato in tre fasi principali: (1) Preparazione della superficie, (2) Applicazione della vernice elettrocoating (catoforesi), (3) Indurimento (cottura). I dettagli e i sotto-passi di queste fasi sono spiegati di seguito. 

Preparazione della Superficie (Pulizia e Fosfatazione) 

Prima di avviare il processo di verniciatura per elettrodeposizione catodica, la superficie dei pezzi deve essere preparata adeguatamente. La preparazione della superficie ha lo scopo di rimuovere residui come olio, sporcizia, polvere, ruggine e strati di ossido che possono trovarsi sul pezzo e rendere la superficie idonea per la verniciatura. Un tipico processo di preparazione della superficie include bagni chimici a più fasi: 

Degrassaggio (pulizia alcalina): Nella prima fase, i pezzi vengono puliti con detergenti/chimici alcalini in una o più fasi per rimuovere lo strato di olio e sporco su di essi. Questo processo può essere effettuato tramite metodo a spruzzo e/o immersione. Ad esempio, in una linea di catoforese automobilistica, possono essere utilizzati consecutivamente bagni di degrassaggio sia a spruzzo che ad immersione. 

Risciacquo: Dopo il degrassaggio, i pezzi vengono risciacquati con acqua per rimuovere i detergenti e lo sporco disciolto. Di solito, il primo risciacquo viene effettuato con acqua di città, seguito da un secondo risciacquo con acqua deionizzata (DI). 

Attivazione: Prima del rivestimento in fosfato, viene applicato un bagno di attivazione per promuovere la formazione di uno strato di fosfato omogeneo e fine sulla superficie metallica. L'attivazione viene solitamente eseguita con una soluzione a bassa concentrazione contenente titanio o nichel e migliora la nucleazione della reazione di fosfatazione. 

Fosfatazione (Rivestimento di conversione): Un passaggio critico nella preparazione della superficie, i pezzi sono generalmente immersi in un bagno di fosfato di zinco o fosfato di ferro per formare uno strato di conversione fosfatato insolubile sulla superficie metallica. La fosfatazione di zinco è ampiamente utilizzata in applicazioni dove è richiesta un'alta resistenza alla corrosione, come nell'automotive, e lascia uno strato fine e cristallino di fosfato di zinco sulla superficie. Questo strato fornisce una superficie ruvida e reattiva che aumenta notevolmente l'aderenza e la resistenza alla corrosione della vernice catoforettica. 

Passivazione (Pausa) e Risciacqui: Dopo la fosfatazione, i pezzi vengono risciacquati nuovamente con acqua e può essere applicato un passaggio di passivazione per rimuovere eventuali sali solubili rimanenti sulla superficie. La passivazione fornisce una protezione aggiuntiva contro la corrosione trattando il rivestimento di fosfato con un rivestimento a base di silicato o organico e aumenta la stabilità dello strato di fosfato. Sebbene le passivazioni a base di cromo siano state tradizionalmente utilizzate, oggi sono generalmente preferiti prodotti chimici di passivazione privi di cromo per motivi ambientali e di salute. Infine, poco prima di entrare nella vasca di cataforesi, i pezzi vengono risciacquati un'ultima volta con acqua deionizzata per assicurarsi che non rimangano residui conduttivi o sporco sulla superficie. 

Una buona preparazione della superficie è essenziale per il successo della verniciatura a deposizione elettrochimica catodica. Una superficie pulita e attiva garantisce una forte adesione della vernice al substrato e la formazione di un film omogeneo. Un pretrattamento improprio può portare a problemi come la progressione della corrosione sotto la vernice, la formazione di bolle nella vernice o una scarsa adesione dopo la verniciatura. 

Bagno di Verniciatura a Deposizione Elettrochimica Catodica e Deposizione Elettrochimica 

I pezzi puliti e fosfati pretrattati sono immersi in un bagno di tintura catodorica per cataphoresi. In questo bagno, i pezzi sono collegati a una carica negativa (catodo); gli anodi solubili immersi nel serbatoio sono collegati a un potenziale positivo. Il bagno di cataphoresi è composto in gran parte da acqua pura e solidi di tintura dispersa: tipicamente circa l'80-90% di acqua deionizzata e il 10-20% di solidi di tintura (resina + pigmento). L'acqua deionizzata funge da mezzo di trasporto per i solidi di tintura; i solidi di tintura consistono nella resina (polimero legante) e nei pigmenti che formano il film di rivestimento. La resina è il componente principale nel film finale, fornendo proprietà come resistenza alla corrosione, resistenza meccanica e resistenza chimica; i pigmenti conferiscono al film proprietà come colore, opacità e resistenza ai raggi UV. La formulazione delle vernici per cataphoresi contiene anche quantità molto piccole di solventi organici e additivi (circa il 5%), utilizzati per regolare la viscosità, migliorare le proprietà del film e stabilizzare il bagno. 

Quando le parti sono immerse nel bagno di vernice, inizia una reazione elettrochimica con l'applicazione di corrente continua. Le particelle di resina-pigmento caricate positivamente dirette verso la superficie della parte nella posizione della catodo si muovono verso la parte (elettroforesi) e precipitano con lo scarico di carica sulla superficie. Il livello di tensione applicato è il principale parametro che determina lo spessore del film di vernice. L'applicazione di una tensione sufficiente consente alla vernice di penetrare e accumularsi anche negli angoli più recessi; così, ogni area di parti dalla forma complessa, comprese le superfici interne, le giunzioni di saldatura, gli angoli e i bordi, può essere rivestita. Nelle applicazioni tipiche di catoforesi catodica, la tensione del bagno può essere nell'ordine di circa 100-300 V; un'applicazione di ~250 V è comune per le grandi scocche automobilistiche. Le parti vengono mantenute in corrente nel bagno per alcuni minuti (ad es. 2-4 minuti). Poiché c'è una forte attrazione elettrica tra la superficie metallica nuda e la dispersione di vernice conduttiva all'inizio, la densità di corrente è alta e si forma un rivestimento rapido. Man mano che il film di rivestimento si ispessisce, il film inizia a formare una barriera dielettrica e la conducibilità della superficie della parte diminuisce. Una volta raggiunto lo spessore target, il film isola elettricamente la parte e il flusso di corrente diminuisce naturalmente, bilanciando l'accumulo di rivestimento. Grazie a questo meccanismo di auto-interruzione, si ottiene un rivestimento di spessore approssimativamente uguale in ogni punto e si evita il sovra-rivestimento. 

La precipitazione delle particelle di vernice sul catodo è anche strettamente correlata all'elettrolisi dell'acqua. Gli ioni idrossil (OH^–) si formano a seguito della dissociazione dell'acqua sul catodo, e questo aumento locale del pH rende la resina, che era stata precedentemente neutralizzata dall'acido e dispersa nell'acqua, insolubile. La resina e i pigmenti si aderiscono alla superficie del catodo a questo punto, formando un film. La reazione inversa avviene all'anodo, dove i sottoprodotti acidi accumulati nel sistema vengono generalmente rimossi dalla vasca attraverso le celle a membrana (circuito anolitico) circostanti gli anodi. La soluzione permeabile acida raccolta nella camera dell'anodo viene drenata periodicamente o neutralizzata, mantenendo così la chimica della vasca in equilibrio e limitando l'aumento del pH. Questo bilanciamento è fondamentale per mantenere la stabilità dell'emulsione mantenendo il pH nell'intervallo di circa 5.7–6.0 in condizioni di processo continuo. 

Nella vasca di cataphoresi, l'acqua e altri componenti vengono rilasciati insieme alla sedimentazione delle particelle di vernice. Pertanto, la conducibilità e la densità ionica tendono ad aumentare nel tempo nella vasca operativa. La conducibilità della vasca è tipicamente controllata nell'intervallo di ~1000-2000 µS/cm; se la conducibilità aumenta troppo, il controllo dello spessore del rivestimento può diventare difficile o le reazioni secondarie possono aumentare. Pertanto, una certa quantità di soluzione permeata viene prelevata dalla vasca utilizzando unità di ultrafiltrazione (UF) e purificata al di fuori del sistema, e viene aggiunta acqua pulita o acqua deionizzata per mantenere la conducibilità entro l'intervallo desiderato. Per il trattamento dell'acqua DI, possono essere utilizzati sistemi di osmosi inversa o di elettrodeionizzazione. Inoltre, colorante concentrato (pasta di resina-pigmento) e agente neutralizzante vengono aggiunti alla vasca di tintura a determinati intervalli per mantenere costante la composizione chimica della vasca (percentuale di materia solida, grado di neutralizzazione, ecc.). 

Risciacquo e Processi Post-Applicazione 

Dopo che il processo di rivestimento nel bagno di cataphorese è completato, i pezzi vengono lentamente rimossi dal bagno e immediatamente entrano nelle stazioni di risciacquo dopo il rivestimento. Lo scopo di questa fase è recuperare la vernice in eccesso che è traboccata dal bagno sul pezzo (lo strato di “rivestimento crema” che non si è ancora aderito alla superficie) e aumentare la liscezza del rivestimento. Il primo risciacquo viene solitamente effettuato con una soluzione di permeato ultrafiltrato prelevata dal bagno di cataphorese. Le particelle di vernice in eccesso filtrate dal pezzo vengono riportate al sistema grazie a questo risciacquo; la vernice accumulata nei serbatoi di risciacquo è concentrata tramite filtrazione e reinserita nel serbatoio principale della vernice. Grazie a questo principio di recupero, l'efficienza del materiale verniciante nel processo può superare il 95%. In altre parole, quasi tutta la vernice sulla superficie del pezzo che esce dal bagno rimane sul pezzo come un film o viene restituita al serbatoio con i risciacqui, e la quantità di vernice che va sprecata è molto bassa. 

Dopo il primo risciacquo grossolano, si esegue un risciacquo con acqua deionizzata in uno o due stadi. In questa fase, l'obiettivo è garantire che non rimangano residui di vernice o materiale conduttivo sulle parti. In particolare, il risciacquo finale viene eseguito con acqua completamente pura e le parti vengono inviate direttamente nel forno senza aspettare un breve periodo prima di essere cotte. Il rivestimento sulla superficie delle parti sotto forma di un film umido deve essere protetto dalla deteriorazione durante il risciacquo prima della cottura; pertanto, la transizione dal risciacquo al forno deve essere rapida e l'ambiente deve essere mantenuto libero da contaminanti come polvere e sporcizia. 

In alcuni sistemi, dopo la fase di risciacquo, i pezzi possono essere brevemente collocati in una camera a "flash-off" a bassa temperatura prima di entrare nel forno. Questo consente a parte dell'acqua di evaporare, aiutando a prevenire difetti che possono verificarsi nel forno a causa dell'evaporazione rapida (ad esempio, bolle di ebollizione). Tuttavia, nella maggior parte delle linee moderne di cataphoresis, i pezzi bagnati che provengono direttamente dal risciacquo entrano nel forno a una velocità controllata, e la maggior parte dell'acqua è già evaporata durante il processo di riscaldamento. 

Cottura e Indurimento 

I pezzi rivestiti con catoforesi e risciacquati vengono cotti in un forno per curare chimicamente la vernice e formare un film solido. In questa fase, i pezzi entrano nel forno di asciugatura/cura con un sistema di nastro trasportatore. La temperatura e il tempo del forno sono determinati dalle proprietà di cura del materiale verniciante utilizzato. Le vernici catoforeti epoxy tipiche sono completamente polimerizzate (reticolate) riportando la temperatura del pezzo a circa 160-200°C e mantenendola per 20-30 minuti. Ad esempio, in applicazioni comuni, è richiesto un minimo di 20 minuti di cura a una temperatura del pezzo di 190°C. Questo viene solitamente ottenuto impostando la temperatura dell'aria del forno a ~180-200°C e con una velocità del nastro sufficiente secondo la capacità termica del pezzo. Mentre i materiali in lamina sottile si riscaldano più velocemente, i pezzi in ghisa spessa possono richiedere periodi più lunghi per raggiungere la temperatura dell'anima. I fogli tecnici dei produttori di vernici specificano la combinazione minima di tempo-temperatura necessaria per la cura (ad es. condizioni equivalenti di cura come 20 min/180°C o 30 min/160°C). 

Durante la polimerizzazione, la resina (di solito resina epossidica) nella vernice catoforetica si indurisce attraverso una reazione chimica. Sotto l'influenza del calore, i gruppi reattivi (es. anelli epossidici) nella resina si aprono e formano legami incrociati, creando una struttura di rete polimerica rigida e resistente al calore. In questo modo, il film di rivestimento diventa uno strato protettivo denso che aderisce fortemente al substrato ed è resistente agli urti e ai graffi. Inoltre, durante il processo di cottura, i componenti volatili nel film di vernice (residui di acqua e solventi organici) evaporano e scompaiono. Poiché le moderne vernici catoforetiche hanno un basso contenuto volatile, i rifiuti di gas nel forno sono relativamente bassi e di solito vengono purificati attraverso l'ossidazione termica. Alla fine della polimerizzazione, i pezzi vengono lasciati raffreddare immediatamente dopo l'uscita dal forno; il raffreddamento di solito avviene nell'aria ambiente, ma in alcune linee può essere applicato anche un raffreddamento forzato con ventilatori. Dopo che i pezzi rivestiti sono stati raffreddati al tatto, vengono trasferiti al passo di produzione successivo (es. carteggiatura e verniciatura finale nell'automotive o direttamente alla linea di assemblaggio). 

Controllo Qualità Finale 

La fase finale del processo di verniciatura a deposizione elettrolitica catodica è il controllo qualità delle parti rivestite. In questo passaggio, vengono utilizzati vari test e misurazioni per verificare se il rivestimento soddisfa le proprietà desiderate: 

Ispezione Visiva: I pezzi vengono controllati visivamente e secondo gli standard per eventuali aree non rivestite (metallo nudo), differenze di colore o tonalità, depositi o grani superficiali, perdite, bolle, ecc. Il rivestimento per elettrodeposizione catodica di solito forma uno strato di primer solidale semi-opaco (nero o grigio); pertanto, il rivestimento dovrebbe apparire omogeneo. Specialmente nei pezzi con geometria complessa, le aree critiche vengono controllate rispetto al rischio che la vernice non raggiunga le parti interne (mancanza di potenza di lancio). Se necessario, il rivestimento della superficie interna può essere esaminato prelevando sezioni. Il rivestimento degli angoli del bordo viene valutato; a tale scopo, alcuni pezzi di prova standard (ad esempio, campioni con bordi affilati) vengono rivestiti nel processo e lo spessore della pellicola sugli spigoli viene esaminato. 

Misurazione dello spessore: Lo spessore del film di rivestimento è un parametro critico per le prestazioni ed è misurato su ogni lotto. La misurazione viene solitamente eseguita con dispositivi di misurazione dello spessore a induzione magnetica non distruttiva o a correnti parassite (ad es. dispositivi portatili per misurare lo spessore della vernice sull'acciaio, conformi a ISO 2178/ASTM D7091). Lo spessore tipico del primer catoforetico è di circa 15-35 µm; si punta a ~20 µm per applicazioni automobilistiche. I valori misurati devono rientrare nell'intervallo di tolleranza desiderato (ad es. \pm2-3 µm). Le impostazioni del processo vengono riviste poiché uno spessore insufficiente può portare a una protezione inadeguata; uno spessore eccessivo indica una perdita economica e un rischio di crepe nella vernice. Pertanto, i valori di spessore vengono monitorati costantemente. 

Test di adesione: La resistenza all'adesione del rivestimento al substrato è valutata tramite test standard di graffiatura o a croce. Un metodo comune è il test di adesione a croce; in questo test, un motivo quadrato viene tracciato sulla superficie del rivestimento con un coltello affilato in modo controllato e un nastro adesivo viene attaccato e tirato. È classificato da 0 a 5 secondo lo standard ISO 2409 in base alla percentuale di vernice rimanente. Nei rivestimenti a deposizione elettrochimica catodica, ci si aspetta un risultato di Gt0 o Gt1 (rimozione della vernice del 0–5%) che è considerato la migliore classe. Ad esempio, in un buon rivestimento a deposizione elettrochimica catodica, tutti i bordi tagliati dovrebbero rimanere lisci nel test a croce e nessun quadrato dovrebbe staccarsi completamente. 

Test di durezza e resistenza: I test meccanici come la durezza (test di durezza della matita, test a pendolo) e la resistenza all'impatto (test di peso in caduta) possono essere applicati al film di rivestimento quando necessario. I primer cataforetici generalmente formano un film duro (la durezza della matita è solitamente intorno a H-2H). Inoltre, la resistenza all'impatto della pietra (test di ghiaia) è una caratteristica che viene controllata specialmente nei componenti automobilistici; si desidera che il rivestimento non si crepi o subisca danni minimi dall'impatto della ghiaia. 

Test di Resistenza alla Corrosione: La resistenza alla corrosione del rivestimento viene verificata mediante test di invecchiamento accelerato a determinati intervalli o su base campionaria. Il test più comune è il test di nebbia salina (test di nebbia salina, spruzzatura di NaCl al 5%, temperatura ambiente di 35°C, standard ISO 9227 / ASTM B117). I primer cataphoresi sono solitamente formulati per resistere al test di nebbia salina per oltre 500 ore; i requisiti automobilistici spesso richiedono >1000 ore di resistenza senza ruggine. Alla fine del test, la presenza di vesciche o progressione della ruggine sotto il rivestimento viene misurata secondo gli standard degli ispettori ASTM o ISO (ad es. distanza di progressione della ruggine in mm). Ad esempio, un sistema può mirare a <1 mm in 504 ore di test salino e <1,5 mm in 1008 ore. Inoltre, possono essere applicati test di umidità/condensazione (ISO 6270-2, 240-480 ore in condizioni come umidità continua del 95%, 40°C) e successivamente viene controllata l'adesione. Possono essere eseguiti anche test di ciclaggio climatico (cicli di temperatura-umidità-sale variabili come VDA 621-415) e test di shock termico a seconda dei requisiti del cliente. Tutti questi test accelerati vengono utilizzati come indicazione che il rivestimento di elettrodeposizione catodica fornirà resistenza alla corrosione nella vita reale per molti anni. 

Altre verifiche: L'isolamento elettrico del rivestimento è già elevato in proporzione allo spessore; tuttavia, per applicazioni speciali, possono essere effettuate misurazioni della rigidità dielettrica. I test di resistenza chimica (ad es. resistenza al contatto con carburante, olio motore, liquido freni, antigelo) possono essere importanti per i componenti automobilistici e vengono testati secondo standard. Il colore o la lucentezza generalmente non sono critici per il primer (poiché il velo top è applicato sopra di esso), ma nelle applicazioni di catforesi utilizzate per scopi decorativi (ad es. parti del telaio con un singolo strato di rivestimento nero), possono essere verificati l'uniformità del colore e la resistenza ai raggi UV. Poiché le vernici catforesi in epoxyd possono sbiadire alla luce UV, la necessità di un velo top a base di poliuretano per le parti da utilizzare alla luce solare diretta è presa in considerazione anche nella pianificazione della qualità. 

Parametri da misurare e controllare 

Per garantire qualità e continuità nel processo di rivestimento a deposito elettrochimico, sia i parametri chimici delle condizioni del bagno che i parametri elettrici/fisici dell'applicazione vengono monitorati regolarmente. Inoltre, alcune misurazioni vengono effettuate all'uscita per garantire che il rivestimento ottenuto soddisfi criteri di qualità specifici. In questa sezione, i parametri critici e i loro intervalli di valore tipici vengono discussi: 

Parametri del Bagno Chimico: Il bilancio chimico del bagno di vernice cataphoresi influisce direttamente sulla qualità della verniciatura. Prima di tutto, il valore del pH è un parametro critico. Nei sistemi cattodici, il pH del bagno di vernice viene solitamente mantenuto in una regione leggermente acida, circa 5.7 - 6.0. Questo intervallo fornisce una sufficiente neutralizzazione affinché la resina rimanga solubile in acqua (emulsionata), ma poiché non sale troppo in alto, la resina non è ancora precipitata. Se il valore del pH supera questo intervallo ottimale, si verificheranno risultati indesiderabili: ad esempio, se il pH aumenta, la solubilità della resina diminuisce, la stabilità dell'emulsione deteriora e la coagulazione può iniziare nel serbatoio di vernice. Questo porta all'intasamento di filtri e membrane, e il bagno può diventare fangoso. Al contrario, se il pH scende troppo (troppo acido), questa volta aumenta la corrosione acida nell'impianto, e poiché ioni metallici come il ferro possono dissolversi, si può verificare la contaminazione del colore della vernice e l'intasamento delle membrane. Pertanto, il pH viene misurato quotidianamente e regolato con aggiunte chimiche quando necessario. 

Un altro parametro importante è la conducibilità (Conducibilità = conducibilità elettrica, di solito in µS/cm). La conducibilità del bagno indica la capacità della vernice di trasportare corrente per conduzione e influisce sulla densità di corrente durante il rivestimento. In un bagno di catoforese in funzionamento, la conducibilità tende ad aumentare nel tempo a causa dei prodotti secondari formati durante il rivestimento (sali solubili), neutralizzanti aggiunti (ad es. acido o ammina) e contributi di conducibilità provenienti da vernice concentrata. Se la conducibilità aumenta troppo, indica che impurità conduttive indesiderate si sono accumulate nel bagno e possono influenzare l'uniformità del rivestimento. Tipicamente, la conducibilità del bagno di catoforese viene controllata nell'intervallo di 800 – 2500 µS/cm (nota: sebbene alcune fonti esprimano questo in mS, in pratica è nell'intervallo di ~1-2.5 mS/cm). Se viene superato il limite superiore della conducibilità, di solito viene ridotto rimuovendo parte della soluzione del bagno tramite ultrafiltrazione e aggiungendo acqua purificata. Sono richiesti sistemi di trattamento ad osmosi inversa o acqua DI per questo processo. Inoltre, aumentare il livello del solvente o cambiare la temperatura del bagno sono tra i metodi per regolare la conducibilità. 

La temperatura del bagno è controllata perché influisce sui parametri chimici ed elettrocinetici. Temperature elevate possono rendere la dispersione della vernice instabile o aumentare l'evaporazione, mentre temperature basse possono ridurre la velocità di rivestimento e l'efficienza di corrente. La maggior parte dei bagni di catoforese è operata a temperatura ambiente o leggermente sopra (ad esempio 28-32°C). La temperatura influisce anche sulla viscosità, che è inversamente proporzionale alla conducibilità; aumentando la temperatura, la vernice può diventare fluida e aumentare un po' la conducibilità. Per questo motivo, i serbatoi sono dotati di bobine di riscaldamento/raffreddamento e la temperatura è mantenuta costante. 

Contenuto solido (concentrazione di colorante): La percentuale di vernice solida nel bagno dovrebbe generalmente rientrare in un certo intervallo. Un bagno di primer catodico tipico è previsto contenere il 12-15% di contenuto solido (ad esempio, si desidera dal 14 al 18% a seconda della formulazione). Questo valore influisce sullo spessore e sull'efficienza del rivestimento; se è troppo basso, diventa difficile raggiungere lo spessore di film desiderato, se è troppo alto, la viscosità del bagno aumenta e la sua stabilità può essere compromessa. La quantità di contenuto solido è misurata mediante il metodo di asciugatura e pesatura di campioni di bagno prelevati a intervalli regolari utilizzando un'analisi gravimetrica. Ad esempio, 1-2 g di campione di bagno vengono essiccati in un forno a 110°C e viene calcolata la percentuale di residuo. 

Valore acido (Totale/Acido neutralizzante): Le vernici elettroforesi sono generalmente neutralizzate con acidi organici per rendere la resina solubile in acqua (nei sistemi catodici, si forma una resina amminica caricata positivamente con il neutralizzante acido organico). Man mano che il bagno invecchia, le quantità di acidi liberi e legati possono cambiare. Pertanto, il numero totale di acidi e i valori degli acidi liberi vengono monitorati con analisi di titolazione. Ad esempio, il numero di acidità viene calcolato aggiungendo solventi adeguati a un certo volume di campione di bagno e titolando con NaOH 0,1 N con un misuratore di pH. I produttori di vernici solitamente forniscono un intervallo target per il "rapporto acido" (ad es. rapporto acido), che indica il grado di neutralizzazione della resina e quindi la sua capacità di aderire al pezzo. Questo parametro viene controllato e il neutralizzante (ammina) o l'acido viene aggiunto al bagno quando necessario. 

Oltre a quanto sopra, possono essere monitorati anche altri parametri chimici come la densità del bagno, la viscosità, la distribuzione delle dimensioni delle particelle dei pigmenti disperse in esso e la quantità di fanghi/sedimenti. Tuttavia, si può dire che i più critici sono abitualmente pH, conducibilità, percentuale solida e acidità. Mantenere questi parametri all'interno delle gamme desiderate è garantito da analisi regolari ogni giorno/settimana e vengono adottate misure proactive seguendo le tendenze. 

Parametri Elettrochimici: Poiché il processo di cataphorese è un processo di elettro-rivestimento, i parametri di controllo elettrici sono anch'essi molto importanti. La tensione applicata è il parametro più basilare; tipicamente, un'unità di potenza in corrente continua (raddrizzatore) è impostata sul valore di tensione desiderato e questa tensione viene mantenuta per tutto il processo di rivestimento. A seconda del tipo di prodotto, possono essere utilizzati valori compresi tra 50-400 V. Una tensione più alta consente di attrarre più particelle di vernice rapidamente, risultando in un film più spesso; tuttavia, tensioni molto elevate possono innescare effetti collaterali di elettrolisi indesiderati (ad es. bolle di gas idrogeno sulla superficie metallica, difetti a foro). Pertanto, esiste un profilo di tensione ottimale sperimentalmente determinato per ogni prodotto e vernice. Ad esempio, nella cataphorese delle carrozzerie automobilistiche, il tempo iniziale di rivestimento è rapidamente aumentato a 250 V, mantenuto costante per un po', e poi ridotto in base al calo di corrente. La densità di corrente varia a seconda della geometria e della superficie dei componenti; una corrente alta (ad es. alcuni ampere/dm²) è generalmente vista all'inizio del rivestimento e diminuisce man mano che si forma il film. Il carico totale (ampere-minuto) passato nel processo è correlato allo spessore del rivestimento. Per questo motivo, il controllo dell'ampere-minuto viene effettuato anche nei sistemi avanzati: un valore target A min è calcolato per ogni serbatoio in base all'area superficiale del componente e allo spessore di rivestimento desiderato, e il rivestimento viene terminato quando questo valore è raggiunto. I parametri elettrici vengono solitamente monitorati continuamente tramite il sistema di automazione (PLC); i valori istantanei di tensione, corrente e tempo vengono registrati. Se c'è una deviazione dall'intervallo desiderato (ad esempio, se la corrente è troppo bassa, potrebbe esserci un problema di contatto elettrico con la parte sospesa, se è troppo alta, potrebbe esserci un problema di conducibilità/pH del bagno), l'operatore viene immediatamente allertato e corretto. 

Qualità e Omogeneità della Verniciatura: I parametri del processo devono essere corretti affinché la verniciatura formi un film uniforme in ogni punto. Come indicato nel controllo qualità, la distribuzione omogenea della vernice è importante. Per garantire ciò, si considerano la potenza di lancio e le prestazioni di verniciatura nei bordi durante il processo. Ad esempio, il tempo di immersione e la tensione sono ottimizzati per garantire una verniciatura sufficiente nelle tasche profonde. Alcune produzioni utilizzano pannelli di prova standard per misurare questa prestazione. Nel test di potenza di lancio dell'industria automobilistica Ford, viene misurato il percentuale di vernice che raggiunge la superficie interna di un certo pannello geometrico (ad esempio, 60-65% della distanza di lancio). Per la protezione dei bordi, lo spessore della vernice può essere valutato su campioni a bordo tagliente. I sistemi di miscelazione/circolazione influenzano anche l'omogeneità nel processo; miscelatori a bassa velocità continui o pompe di circolazione nella vasca assicurano che le particelle di vernice siano costantemente sospese e presenti in concentrazione uguale in ogni regione. Se la miscelazione è insufficiente, le differenze di concentrazione regionale nel serbatoio possono causare fluttuazioni nella verniciatura. Pertanto, per garantire l'omogeneità sia delle condizioni della vasca che della distribuzione elettrica, si effettuano corrette pompature, disposizione degli anodi e progettazione degli appendini (apparecchi per appendere) nel design dell'impianto. Anche il modo in cui i pezzi sono appesi all'appendino è importante: l'uscita dell'aria dalle aree delle tasche sul pezzo e lo scarico della vasca devono essere buoni affinché la vernice possa entrare ovunque e non causare accumuli all'uscita. 

Spessore del film e resistenza alla corrosione: Queste due proprietà sono i più critici indicatori di prestazione desiderati nel prodotto finale. Anche se lo spessore del film è misurato e controllato durante la produzione (vedi la sezione sul controllo qualità), è anche correlato ai parametri di processo. Ad esempio, uno spessore maggiore può essere ottenuto aumentando la tensione o il tempo. Tuttavia, esiste un certo ottimale economico e tecnico per la catforesi (di solito ~20 µm); film più spessi non sono generalmente raccomandati perché sprecano materiale di vernice e possono causare problemi con i rivestimenti superiori. La resistenza alla corrosione è il principale criterio di prestazione di un rivestimento di elettrodeposizione catodica applicato correttamente. Come accennato, è misurata da test standard e deve essere superiore a una certa soglia. I parametri di processo che influenzano la resistenza alla corrosione includono la preparazione della superficie (qualità di fosfato), spessore del film, grado di indurimento e formulazione della vernice. Pertanto, questi parametri sono controllati durante tutto il processo per garantire che il livello di resistenza alla corrosione target (ad esempio, il criterio massimo di progresso della ruggine determinato nel test di salinità di 500 ore per un componente automobilistico) venga raggiunto in ogni lotto. 

Standard di Qualità e Processo: Il processo di rivestimento a elettrodeposizione catodica e i risultati sono definiti anche da standard internazionali. Ad esempio, gli standard ISO e ASTM che forniscono metodi di prova generali per i rivestimenti di vernice sono validi anche per la catoforeti. I piani di controllo del processo delle linee di catoforeti sono creati e registrati nell'ambito degli standard di gestione della qualità come ISO 9001 e soprattutto IATF 16949 per l'automotive. Tecnicamente, il controllo dell'adesione è eseguito con ISO 2409 (test di adesione a incrocio) e Gt0 o Gt1 è generalmente atteso. La ISO 2808 definisce i metodi di misurazione dello spessore della pellicola di vernice asciutta e le misurazioni dello spessore dei rivestimenti a elettrodeposizione catodica possono essere effettuate secondo questo standard. La ISO 6270-2 è lo standard del test in cabina di umidità e misura la resistenza dei campioni rivestiti in catoforeti in un ambiente caldo e umido (ad esempio, non ci dovrebbe essere alcun deterioramento nell'adesione dopo 240 o 480 ore) (). La ISO 9227 (equivalente ai vecchi DIN 50021 o EN ISO 7253) è lo standard del test di nebbia salina ed è utilizzato per valutare la resistenza alla corrosione del primer a catoforeti. Inoltre, i produttori automobilistici hanno le proprie specifiche per il rivestimento a elettrodeposizione catodica (ad esempio, molte aziende OEM hanno numeri di specifica dei materiali [BMW, Ford, VW, ecc.] come elencato da Ege Eloksal). Per quanto riguarda l'aspetto ambientale del processo, i valori sono controllati in base agli standard EPA o alla legislazione ambientale locale riguardo alle acque reflue e alle emissioni volatili; per esempio, in Europa, i metalli pesanti (piombo, mercurio, cadmio, Cr6+) non sono utilizzati nelle vernici da catoforeti a causa della direttiva ELV. In breve, il processo di rivestimento a elettrodeposizione catodica viene eseguito in conformità con gli standard nazionali e internazionali e i prodotti sono anche verificati secondo i relativi standard di prova. 

Metodi di Misurazione e Controllo 

Il controllo dei parametri sopra menzionati nel processo di rivestimento per elettrodeposizione catodica viene effettuato con vari metodi di misurazione e dispositivi. Le misurazioni regolari garantiscono che il processo rimanga stabile e che eventuali deviazioni possano essere rilevate e corrette precocemente. Inoltre, vengono effettuati test di controllo qualità con metodi consolidati. Questa sezione descrive le tecniche di misurazione dei parametri importanti, come vengono interpretati i risultati e gli approcci al miglioramento del processo: 

Analisi Chimica del Bagno: Una serie di analisi chimiche vengono eseguite su campioni prelevati quotidianamente o settimanalmente dal bagno di cataphoresi. La misurazione del pH viene effettuata con un pH-metro digitale. La temperatura del campione viene portata a un valore standard (solitamente 25°C) e la misurazione viene registrata con un pH-metro a elettrodo di vetro calibrato. Ad esempio, la maggior parte degli impianti misura il pH almeno una volta al giorno e verifica che l'intervallo ideale di ~5.7-6.0 venga mantenuto. In caso di deviazione del pH, l'operatore aggiunge sostanze chimiche correttive secondo le istruzioni del fornitore della vernice (come ad esempio una dose controllata di acido nel sistema se il pH è aumentato, o un'ammina neutralizzante se il pH è diminuito). 

La misurazione della conducibilità viene eseguita con un misuratore di conducibilità calibrato. Il campione del bagno viene misurato con una sonda a costante cella certa e il valore della conducibilità viene letto in µS/cm. Questo valore è solitamente desiderato rimanere in un intervallo moderato (ad es. 1000-1500 µS/cm). Gli impianti registrano anche la conducibilità quotidianamente e seguono la tendenza. Se la conducibilità tende ad aumentare continuamente, ciò è un indicatore di accumulo nel bagno; come soluzione, si può fare un piccolo scarico del bagno e aggiungere acqua pura oppure aumentare l'uscita dei rifiuti UF. Ad esempio, in alcuni impianti, se la conducibilità supera un certo valore soglia (~2000 µS), viene dato un allerta e l'ultrafiltrazione viene attivata automaticamente per rimuovere gli ioni conduttivi in eccesso. Molti impianti usano sistemi PLC per il controllo e alimentano i bagni con acqua pura proveniente dai sistemi di trattamento dell'acqua pura quando aumenta la conducibilità.

Determinazione dei solidi (contenuto solido) è un test semplice ma critico. A questo scopo, un piccolo contenitore di alluminio viene pesato e una certa quantità (1-2 g) di campione di bagno viene posizionata al suo interno e essiccata in un forno a 105-110°C fino a raggiungere un peso costante. La quantità di film secco rimasta dopo l'essiccazione viene pesata e la percentuale viene calcolata. Si prevede che il risultato sia intorno al 15% del campione (l'intervallo target è definito dal produttore). Questo test viene eseguito almeno una volta a settimana. Se i solidi sono bassi, significa che la concentrazione del colorante è diminuita; generalmente, viene aggiunto un po' di colorante fresco (concentrato di resina/pigmento) dal sistema di alimentazione del colorante. Se i solidi sono elevati, c'è un accumulo eccessivo di colorante nel sistema; si considera l'aggiunta di acqua pura o la riduzione dell'alimentazione del colorante. 

L'analisi dell'acido totale e dell'acido libero viene eseguita tramite il metodo di titolazione. Il tecnico di laboratorio diluisce un certo volume del campione di bagno con acqua deionizzata e un appropriato solvente organico (ad es. isopropanolo o THF) e titola con una soluzione di NaOH 0,1 N in presenza dell'indicatore fenolftaleina sotto agitazione magnetica. Al punto finale (intorno a pH ~8,5) il numero di acidità (mg KOH/g o unità simile) viene calcolato dal volume di NaOH consumato. Questo valore è una misura indiretta della quantità di neutralizzante nella vernice. Ad esempio, un obiettivo come "valore totale dell'acido = 40 mg KOH/g" può essere. Inoltre, l'acido libero (acido non legato) viene determinato con una seconda titolazione e il rapporto dei due (libero/totale) viene valutato. Se i risultati della titolazione non rispettano le specifiche, il bilancio di neutralizzazione viene regolato aggiungendo ammina o acido al bagno. 

La temperatura del bagno e altri parametri ambientali vengono misurati, ma di solito sono monitorati continuamente da sensori nel sistema di automazione. Tuttavia, gli operatori leggeranno i termometri dei serbatoi o esamineranno i registri dei dati per un confronto incrociato. Se la temperatura è diversa da quella desiderata, i riscaldatori o i raffreddatori verranno regolati. Anche la quantità di fanghi/cementazione nel bagno viene monitorata; se necessario, il bagno sarà chiarito a intervalli regolari o i sistemi di filtrazione saranno mantenuti. 

Controlli del processo di elettrodeposizione: I parametri elettrici utilizzati durante il rivestimento vengono monitorati e controllati digitalmente nelle moderne strutture. Valori come tensione, corrente e tempo possono essere visualizzati istantaneamente dagli schermi del raddrizzatore o dall'interfaccia software SCADA. Gli operatori verificano che il programma corretto sia selezionato e che le rampe di tensione siano appropriate all'inizio di ogni lotto. Ad esempio, potrebbe essere necessario un profilo di aumento della tensione lento per parti grandi, mentre un aumento rapido può essere utilizzato per parti piccole. Anche la curva del tempo di corrente viene monitorata; se la corrente scende a zero molto prima del previsto, il film potrebbe isolarsi rapidamente (forse eccessivamente spesso o i solidi del bagno sono elevati), o se la corrente non scende, il rivestimento potrebbe non essere completo (forse preparazione della superficie scadente o bassa conduttività). L'operatore ottiene un'idea del processo secondo questi segnali. Se necessario, i pannelli di prova vengono aggiunti al supporto e la distribuzione della corrente durante il rivestimento viene valutata. 

Inoltre, questioni come la conducibilità dell'apparato di sospensione, le condizioni degli anodi e il rilascio di gas durante il processo di rivestimento sono monitorate dal personale dell'officina. Viene eseguita una pulizia regolare per prevenire l'accumulo di vernice e l'isolamento sugli appendini. Le membrane degli anodi vengono controllate periodicamente e quelle ostruite vengono pulite o rinnovate (se il circuito dell'anolito non funziona correttamente, il pH del bagno può uscire dai livelli di controllo). Tutte queste attività di controllo mirano a garantire che i parametri del processo rimangano all'interno di intervalli di tolleranza definiti . 

Metodi di Test di Qualità: I test eseguiti sulla vernice finale sono applicati con determinati metodi standard (quali sono stati menzionati sopra). Ad esempio, abbiamo detto che viene utilizzato un calibro magnetico per la misurazione dello spessore; questi dispositivi generalmente funzionano secondo ISO 2178 o ASTM D1186. Affinché il dispositivo fornisca risultati accurati, deve essere calibrato con vari fogli di calibrazione. L'operatore prova il dispositivo su piastre di prova con spessori noti prima della misurazione. Durante la misurazione, vengono registrati valori da diversi punti su ogni pezzo e la media è registrata. Se il test di adesione a taglio incrociato viene eseguito secondo ISO 2409, è importante utilizzare un coltello affilato di dimensioni standard e nastro adesivo; i risultati sono classificati secondo le classi definite nello standard () (). Una cabina di spruzzo salino è utilizzata secondo il metodo ISO 9227 per il test salino; il test può essere eseguito in determinati periodi (ad esempio, prelevando un campione dipinto da ciascun lotto di produzione) oppure i campioni vengono testati per periodi di 240, 480, 720 ore per l'approvazione del prodotto. Al termine del test, il grado di ruggine è valutato secondo ASTM D1654 o ISO 4628. I test di umidità sono eseguiti in una cabina a temperatura/umidità costante in conformità con ISO 6270-2; al termine del periodo, il campione viene controllato per l'infiammabilità e la variazione viene controllata con il test di adesione (). Il test di impatto può essere eseguito con il dispositivo secondo ASTM D2794. La durezza può essere misurata con ISO 1518 (durezza della matita) o ISO 1522 (durezza del pendolo König/Persoz), ecc. I metodi e i criteri di accettazione di tutti questi test sono specificati nei piani di qualità e sono attuati da personale formato. 

L'interpretazione dei risultati si basa su standard pertinenti e requisiti del cliente. Se un qualsiasi risultato del test è al di fuori delle specifiche, vengono adottate misure correttive sui prodotti di quel lotto (ad es. un secondo catofore o un ulteriore trattamento conservante in consultazione con il cliente) oppure la produzione viene fermata e le impostazioni del processo vengono riesaminate. Ad esempio, se viene eseguito un test di adesione scadente, i serbatoi di preparazione della superficie e i valori chimici del bagno di vernice vengono controllati immediatamente; di solito il problema risiede o nello strato di fosfato o in uno squilibrio nel bagno di vernice. 

Metodi di Miglioramento del Processo: Mantenere il processo di rivestimento elettrochimico cattodico sotto controllo, così come svilupparlo con un approccio di miglioramento continuo, è comune nell'industria. In questo contesto, i dati di misurazione ottenuti possono essere analizzati con tecniche di controllo statistico del processo a lungo termine. Ad esempio, la capacità del processo può essere valutata monitorando le fluttuazioni di parametri critici come il pH e la conducibilità con carte SPC; Se i valori di Cpk sono bassi, potrebbe essere necessario aumentare l'automazione dell'alimentazione chimica o eseguire analisi più frequenti per il miglioramento. Allo stesso modo, le cause potenziali e le precauzioni per il fallimento del rivestimento sono determinate eseguendo un'analisi dei modi di guasto e degli effetti (FMEA). 

Alcune delle applicazioni comuni per il miglioramento del processo sono: Ottimizzazione del materiale per la verniciatura (ad esempio, risparmio energetico utilizzando vernici catoforetiche di nuova generazione che possono essere indurite a temperature più basse), recupero energetico (recupero di calore dell'aria calda dai forni con scambiatori di calore), aumento dell'automazione (trasferimento dei controlli manuali a sensori automatici e controlli PID), migliore design dei ganci (design dei supporti che migliorano la deposizione della vernice e la distribuzione della corrente nel pezzo), manutenzione e pulizia regolari (prevenire la contaminazione pulendo anodi, filtri e serbatoi), formazione (formazione continua degli operatori sugli effetti delle variabili di processo) e ottimizzazione chimica (ad esempio, riduzione dei rifiuti di fanghi utilizzando un pretrattamento nano-ceramico invece di fosfati). 

Inoltre, se un impianto richiede cataphoreasi con colori diversi (cosa rara), possono essere prese decisioni strategiche, come allestire due linee separate, poiché i cambiamenti di colore in un unico bagno sono difficili – questo è anche legato alla flessibilità del processo. La pianificazione del processo è anche parte del miglioramento (ad es. utilizzando un unico colore di primer e applicando il colore in un approccio a strati), poiché la cataphoreasi non è adatta per situazioni in cui sono richiesti frequenti cambiamenti di colore. 

In sintesi, i metodi di misurazione e controllo dovrebbero essere utilizzati non solo per monitorare la situazione attuale, ma anche per vedere le tendenze e fare miglioramenti continui. Anche piccoli miglioramenti nel processo di catoforasi (ad es. aumento della vita del bagno da 6 a 12 mesi, riduzione del consumo energetico del 5%, riduzione del tasso di parti difettose di 1 ogni mille) possono fornire grandi benefici economici e ambientali. Pertanto, industria e accademia stanno conducendo vari studi in cooperazione per rendere questo processo più efficiente, più ecologico e ad alte prestazioni. 

Risorse e studi accademici 

Esiste una vasta letteratura sulla verniciatura per elettrodeposizione catodica, sia ricerche accademiche che documenti tecnici focalizzati sull'industria. Questo processo è stato sviluppato e documentato nel corso degli anni con molti studi scientifici, soprattutto poiché svolge un ruolo critico nell'industria automobilistica. Alcune fonti e studi importanti sull'argomento sono riassunti di seguito: 

Ricerca Accademica: Le università e le organizzazioni di ricerca hanno pubblicato studi sulle prestazioni anticorrosive del rivestimento elettrodepositato catodico, la sua interazione con i materiali e i parametri di processo. Ad esempio, Akafuah e colleghi (2016) hanno pubblicato un articolo di revisione completo che esamina l'evoluzione del processo di verniciatura della carrozzeria automobilistica, dettagliando lo sviluppo storico e i moderni miglioramenti della tecnologia della catoforese () (). Questo studio ha affrontato questioni come l'aumento della resistenza alla corrosione, il passaggio a formulazioni ecologiche (ad es. vernici senza piombo) e l'efficienza energetica nella transizione dai sistemi anodici di prima generazione agli attuali sistemi catodici ad alte prestazioni. Ancora una volta, a livello accademico, uno studio di Yargıç et al. (2021) ha esaminato le prestazioni dei materiali di fusione a caldo sotto diverse condizioni di rivestimento e ha valutato il contributo del rivestimento elettrodepositato catodico alla resistenza alla corrosione e all'usura di questi materiali. Kılınç e Akyalçın (2022) hanno investigato come le prestazioni anticorrosive siano migliorate con un rivestimento duplex (ad es. rivestimento a lamelle di zinco e vernici di finitura) applicato sulle superfici in acciaio rivestite di catoforese. Tali studi forniscono indicazioni per la protezione ottimale del rivestimento elettrodepositato catodico da solo o in sistemi combinati. Infatti, secondo una statistica riportata da Kılınç (2019), migliaia di brevetti sono stati ottenuti a livello mondiale riguardo al rivestimento elettrodepositato catodico; questo è un'indicazione di attività continua di innovazione e sviluppo (). 

Tesi di Master e Dottorato: Ci sono anche tesi accademiche sull'argomento in Turchia. Ad esempio, Özçanak (2008) ha condotto uno studio comprensivo intitolato “Indagine sui processi di preparazione della superficie, asciugatura e rivestimento prima del rivestimento elettrochimico catodico” nella sua tesi di master presso l'Università Tecnica di Yıldız. In questa tesi, l'effetto dei pretrattamenti sulla qualità della catoforese è stato sperimentalmente investigato e i risultati di diverse condizioni di fosfatazione e asciugatura sono stati valutati. Tali tesi sono preziose in termini di analisi dei processi reali nell'industria in un ambiente di laboratorio e di formulazione di suggerimenti per il miglioramento. Analogamente, sono state condotte tesi su argomenti come la chimica della vernice, l'adesione del rivestimento e l'analisi dei difetti di rivestimento legati alla catoforese in varie università. 

Rapporti di Settore e Documentazione Tecnica: Le principali industrie automobilistiche e i produttori di vernici pubblicano rapporti tecnici e guide sul processo di catoforese. Ad esempio, grandi aziende di vernici come PPG, Axalta e BASF forniscono schede tecniche di rivestimento per elettrodeposizione catodica e documenti guida. Un documento tecnico di PPG descrive in dettaglio i passaggi del processo di catoforese (pretrattamento, rivestimento, risciacquo e forno); si afferma che la composizione del bagno è dell'80-90% acqua e 10-20% solidi, che il rendimento del rivestimento supera il 95% e che le condizioni tipiche di indurimento sono di 190°C per 20 minuti. Tali documenti sono una fonte di riferimento per ingegneri di processo e tecnici. Inoltre, le specifiche dei materiali delle aziende automobilistiche sono importanti riferimenti del settore; ad esempio, produttori come Ford, GM, Volkswagen e Toyota hanno sviluppato standard che dettagliamo i test e le proprietà che i primer per catoforese devono soddisfare. Queste specifiche definiscono un certo numero di criteri come lo spessore del rivestimento, le ore di resistenza al test del sale, i risultati del test d'impatto delle pietre e l'isolamento elettrico. I fornitori di rivestimenti per elettrodeposizione catodica dimostrano di soddisfare questi criteri con rapporti di prova che conformi a questi standard OEM. 

Studi sull'energia e sull'ambiente: Il consumo di energia e gli impatti ambientali durante il funzionamento delle strutture di cataphoresis sono anche oggetto di ricerca. Ad esempio, Akbaş et al. (2018) hanno considerato la linea di cataphoresis come un processo separato mentre effettuavano l'analisi del consumo energetico di un impianto di assemblaggio automobile e hanno rivelato dove si potessero fare risparmi energetici, specialmente nella cottura. Questo studio include dati guida per l'industria sull'ottimizzazione del calore dei forni di cataphoresis, sistemi di recupero e efficienza generale della linea. Dal punto di vista ambientale, ci sono rapporti tecnici sul trattamento delle acque reflue (rifiuti da serbatoi di fosfatazione e verniciatura) e sulla riduzione delle emissioni di composti organici volatili. Ad esempio, nei documenti BREF (Migliori Tecniche Disponibili) pubblicati nell'Unione Europea, le migliori pratiche e le tecniche di controllo delle emissioni, incluso il cataphoresis, sono definite per gli impianti di rivestimento superficiale. 

Standard e Linee Guida: Le organizzazioni internazionali per gli standard (ISO, ASTM, DIN, TS, ecc.) hanno pubblicato alcuni standard direttamente correlati alla catoforesi. Ad esempio, ISO 10683 ed EN 13858, sebbene più correlati ai rivestimenti lamellari in zinco, coprono anche i requisiti per l'uso di elettro-rivestimenti come la catoforesi su elementi di fissaggio (). Inoltre, ASTM ha metodi di prova standard specifici per i rivestimenti elettroforetici (come ASTM B767 – misurazione dello spessore del rivestimento elettro). Questi standard sono anche utilizzati come riferimenti negli studi accademici. 

Di conseguenza, esiste un'ampia gamma di conoscenze teoriche e pratiche sul processo di rivestimento per elettrodeposizione catodica. La ricerca scientifica approfondisce la comprensione del processo, mentre i documenti specifici del settore forniscono indicazioni per l'applicazione. Le fonti citate in questo rapporto e in altre letterature simili sono riferimenti importanti che rivelano lo sviluppo del rivestimento per elettrodeposizione catodica, le condizioni ottimali di applicazione e il controllo qualità. Si prevede che negli studi futuri, lo sviluppo di materiali ecocompatibili (ad es. trattamento preliminare senza cromo di nuova generazione, resine che possono essere indurite a temperature più basse) e l'ottimizzazione del processo (ad es. controllo delle vasche supportato dall'intelligenza artificiale) saranno in primo piano. Questo sviluppo continuo garantirà che il rivestimento per elettrodeposizione catodica continui a occupare un posto critico in vari settori.