DE3786079T2 - SLAVE-ANODE FOR CATHODIC ELECTROLYTIC DEPOSITION. - Google Patents
SLAVE-ANODE FOR CATHODIC ELECTROLYTIC DEPOSITION.Info
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kationischen elektrischen Abscheidung von wäßrigen Dispersionen kationischer Harzzusammensetzungen unter Verwendung einer Anode, die sich während des Verfahrens weder auflöst noch dabei zerstört wird.The present invention relates to a process for the cationic electrodeposition of aqueous dispersions of cationic resin compositions using an anode which neither dissolves nor is destroyed during the process.
Kationische Elektrotauchlackierung wird industriell seit 1972 verwendet. Die ersten kationischen Elektrotauchzusammensetzungen enthielten quarternäre Ammoniumsalzgruppen aufweisende Harze in Verbindung mit Aminoplasthärtungsmitteln. 1976 wurden für die Grundierung von Automobilkarosserien kationische Zusammensetzungen eingeführt, die aminsalzgruppenhaltige Harze in Kombination mit verkappten Isocyanathärtungsmitteln enthielten. Derzeit werden über 90% der Automobilkarosserien mittels kathodischer Elektrotauchlackierung grundiert und praktisch alle kationischen Zusammensetzungen verwenden Aminsalzharze mit verkappten Isocyanatgruppen.Cationic electrocoating has been used industrially since 1972. The first cationic electrocoating compositions contained quaternary ammonium salt resins in combination with aminoplast curing agents. In 1976, cationic compositions containing amine salt resins in combination with capped isocyanate curing agents were introduced for priming automobile bodies. Currently, over 90% of automobile bodies are primed using cathodic electrocoating and virtually all cationic compositions use amine salt resins with capped isocyanate groups.
Bei der kationischen Elektrotauchlackierung ist das zu beschichtende Teil die Kathode. Die Gegenelektrode oder Anode wird üblicherweise aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellt, wie rostfreiem Stahl, weil die meisten kationischen Elektrotauchbäder sauer sind. Wegen der an der Anode auftretenden elektrochemischen Reaktionen löst sich eine Stahlelektrode während des kationischen Elektrotauchverfahrens langsam auf. Die Geschwindigkeit der Auflösung hängt grundsätzlich von der Stromdichte der Temperatur und dem Elektrotauchbad ab, dem die Anode ausgesetzt ist. Je höher die Stromdichte und je höher die Temperatur ist, um so schneller ist die ionische Auflösungsgeschwindigkeit. Weiterhin kann die Zusammensetzung, der die Elektrode ausgesetzt ist, die Auflösegeschwindigkeit beeinflussen. Anwesenheit von Chloridionen stärkt die Auflösung erheblich und andere unbekannte Bestandteile des Elektrotauchbades können ebenso die Auflösung beeinflussen. Es wurde gefunden, daß beispielsweise Elektrotauchbäder an einem Platz relativ passiv gegenüber Anoden aus rostfreiem Stahl sind, während Elektrotauchbäder an anderen Stellen, bei denen die gleiche kationische Farbe verwendet wird, sehr aggressiv gegenüber Anoden aus rostfreiem Stahl sein können. Die Auflösung der Anode führt zu dünnem Filmaufbau und schlechtem Aussehen. Gegebenenfalls, wenn die Auflösung stark genug ist, muß die Anode ersetzt werden. Dies führt zu einer zeitaufwendigen und teuren Unterbrechung des Elektrotauchverfahrens.In cationic electrocoating, the part to be coated is the cathode. The counter electrode or anode is usually made of a corrosion-resistant material such as stainless steel because most cationic electrocoats are acidic. Due to the electrochemical reactions occurring at the anode, a steel electrode will slowly dissolve during the cationic electrocoating process. The rate of dissolution depends fundamentally on the current density, temperature and electrocoating bath to which the anode is exposed. The higher the current density and the higher the temperature, the faster the ionic dissolution rate. Furthermore, the composition to which the electrode is exposed can affect the rate of dissolution. The presence of chloride ions greatly enhances dissolution and other unknown components of the electrocoating bath can also affect dissolution. For example, it has been found that electrocoating baths in one location are relatively passive towards stainless steel anodes, while electrocoating baths in other locations using the same cationic paint can be very aggressive towards stainless steel anodes. Dissolution of the anode results in thin film build-up and poor appearance. Eventually, if the dissolution is severe enough, the anode must be replaced. This results in a time-consuming and expensive interruption of the electrocoating process.
Aus Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 4 (1975), Seite 337, ist es bekannt, Metallanoden in elektrolytischen Zellen für die Elektrolyse von Sole zu verwenden. Die Anoden enthalten einen Metallträger aus Titan mit einer Rutheniumoxidbeschichtung darauf. Diese Anoden sind kommerziell erhältlich als DSA- Elektroden.From Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th edition, volume 4 (1975), page 337, it is known to use metal anodes in electrolytic cells for the electrolysis of brine. The anodes contain a metal carrier made of titanium with a ruthenium oxide coating on it. These anodes are commercially available as DSA electrodes.
Chlorentwicklung an der Anode erfordert hohe Konzentration von Chloridsalzen und die Lösung ist niedrigen Spannungen ausgesetzt.Chlorine evolution at the anode requires high concentration of chloride salts and the solution is exposed to low voltages.
Aus US-A-3,682,814 ist ein kathodisches Elektrotauchverfahren bekannt, das bei pH-Werten des Bades zwischen 1,5 und 5,5 betrieben wird in Gegenwart eines Oxidationspromotors, um die Abscheidung der Säure zu steuern. Es ist erwähnt, daß die Stahlanoden mit einem Oxidationskatalysator beschichtet sein können, um das Steuern der Oxidationsbedingungen zu unterstützen. Als Katalysatoren sind offenbart Platin, andere Edelmetalle, Chromate, Manganate, Vanadate, Molybdate, Kobalt, Nickel, Chrom und verschiedene Oxide der Metalle oder andere Schwermetalle, die nicht den Durchgang von elektrischem Strom unterdrücken.US-A-3,682,814 discloses a cathodic electrocoating process which is operated at pH values of the bath between 1.5 and 5.5 in the presence of an oxidation promoter to control the deposition of the acid. It is mentioned that the steel anodes can be coated with an oxidation catalyst to help control the oxidation conditions. The catalysts disclosed are platinum, other noble metals, chromates, manganates, vanadates, molybdates, cobalt, nickel, chromium and various oxides of the metals or other heavy metals which do not suppress the passage of electrical current.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der kationischen Elektrotauchlackierung zu schaffen, für den Fall, daß sich das Bad sehr aggressiv gegenüber rostfreien Stahlanoden verhält.The object of the present invention is to provide a process for cationic electrocoating for the case that the bath behaves very aggressively towards stainless steel anodes.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum elektrophoretischen Beschichten einer leitfähigen Oberfläche, die als Kathode fungiert in einem elektrischen Stromkreis, der die Kathode und eine Anode mit einer darauf haftenden leitfähigen Beschichtung auf einem Träger enthält, die in eine wäßrige Dispersion einer kationischen Harzzusammensetzung, die Anoden aus rostfreiem Stahl auflösen, eintauchen, durch Hindurchleiten elektrischen Stromes zwischen Kathode und Anode bei konstanter Spannung von 50 bis 500 Volt, um eine Beschichtung auf der Kathode abzulagern, gekennzeichnet durch Verwenden einer Anode, die sich während des elektropheretischen Beschichtungsverfahrens weder auflöst noch zerstört wird und die einen Träger aus Titan oder Titanlegierung und eine Beschichtung aus einem Material enthält, das aus der aus Rutheniumoxid, Iridiumoxid und Mischungen derselben bestehenden Gruppe ausgewählt ist und Betreiben mit einer Stromdichte von 0,5 bis 10 Ampere pro 929,034 cm² (Quadratfuß).This object is achieved by a method for electrophoretically coating a conductive surface acting as a cathode in an electrical circuit comprising the cathode and an anode having a conductive coating adhered thereto on a carrier immersed in an aqueous dispersion of a cationic resin composition which dissolves stainless steel anodes, by passing an electric current between the cathode and anode at a constant voltage of 50 to 500 volts to deposit a coating on the cathode, characterized by using an anode which neither dissolves nor is destroyed during the electrophoretic coating process and which comprising a carrier of titanium or titanium alloy and a coating of a material selected from the group consisting of ruthenium oxide, iridium oxide and mixtures thereof and operating at a current density of 0.5 to 10 amperes per 929.034 cm² (square feet).
Die wäßrige Dispersion kann Chloridionen in einer Menge von mindestens 10 Teilen, vorzugsweise 10 bis 200 Teilen pro Million, bezogen auf Gewicht der wäßrigen Dispersion, enthalten.The aqueous dispersion may contain chloride ions in an amount of at least 10 parts, preferably 10 to 200 parts per million, based on the weight of the aqueous dispersion.
Ausführung der kationischen Tauchlackierung in dieser Weise stellt übereinstimmende Ergebnisse bezüglich Beschichtungsqualität sicher und ergibt bemerkenswerte Ersparnisse aufgrund des nicht erforderlichen Ersatzes von aufgelösten Anoden.Performing cationic dip coating in this manner ensures consistent results in coating quality and provides significant savings due to the elimination of the need to replace dissolved anodes.
Die Elektrode, die sich weder auflöst noch in der Umgebung der kationischen Elektrotauchlackierung zerstört wird, schafft konstante Qualität der Beschichtungen und führt zu bemerkenswerten Ersparnissen aufgrund des nicht erforderlichen Ersatzes von aufgelösten Elektroden aus rostfreiem Stahl.The electrode, which neither dissolves nor is destroyed in the cationic electrocoating environment, creates consistent quality of the coatings and leads to remarkable savings due to the non- necessary replacement of dissolved stainless steel electrodes.
Beim Verfahren der kationischen elektrophoretischen Abscheidung wird ein wäßriges Elektrotauchlackierbad mit einem elektrischen abscheidbaren Lack in Berührung gebracht mit einer elektrisch leitenden Anode und einer elektrisch leitenden Kathode. Aufgrund des Hindurchleitens elektrischen Stromes, üblicherweise direktem Strom zwischen Anode und Kathode, während diese in das Eletrotauchbad eintauchen, wird auf der Kathode ein haftender Lackfilm abgeschieden. Die elektrische Abscheidung des Lackes tritt bei konstanter Spannung zwischen 50 und 500 Volt und bei einer Stromdichte von 0,5 bis 10 Ampere pro 929,03 cm² (Quadratfuß) ein, wobei anfänglich bei der Elektrotauchlackierung höhere Stromdichten verwendet werden und die Stromdichte stufenweise abfällt in dem Maße, in dem die abgeschiedene Beschichtung die Kathode isoliert.In the cationic electrophoretic deposition process, an aqueous electrodeposition bath containing an electrodepositable paint is brought into contact with an electrically conductive anode and an electrically conductive cathode. By passing an electrical current, usually direct current, between the anode and cathode as they are immersed in the electrophoretic bath, an adherent film of paint is deposited on the cathode. Electrodeposition of the paint occurs at a constant voltage of between 50 and 500 volts and at a current density of 0.5 to 10 amperes per 929.03 cm² (square foot), with higher current densities being used initially in the electrodeposition process and the current density gradually decreasing as the deposited coating insulates the cathode.
Üblicherweise wird die Kathode, wie beispielsweise Reihen von Automobilkarosserien in das Elektrotauchbad oder den Tank schrittweise oder kontinuierlich eingebracht. Die Kathode läuft durch das Bad und passiert dabei eine Reihe von Anoden, die vom Anfang bis zum Ende hin angeordnet sind. Die Anoden in der ersten Reihe oder am Eingang des Tankes sind den höchsten Stromflüssen ausgesetzt und im falle von Elektroden aus rostfreiem Stahl lösen sie sich am schnellsten auf. Deshalb werden diese Anoden vorzugsweise durch die erfindungsgemäß zu verwendenden Elektroden ersetzt. Obwohl alle Anoden aus rostfreiem Stahl durch die speziellen Elektroden ersetzt werden können, ist es nicht unbedingt notwendig, die Anoden aus rostfreiem Stahl zu ersetzen, die mehr zum Ausgangsende des Tankes hin angeordnet sind, weil diese Elektroden nicht dem großen Stromfluß ausgesetzt sind (infolge der isolierenden Wirkung der abgeschiedenen Beschichtung) und deshalb sich möglicherweise in dem Bad nicht wesentlich auflösen. Deshalb werden erfindungsgemäß die Elektroden im Bad zum Eingangsende des Tankes hin verwendet, während die anderen Elektroden mehr zum Ausgangsende des Tankes hin konventionelle Elektroden aus rostfreiem Stahl sein können.Typically, the cathode, such as rows of automobile bodies, is introduced into the electrocoating bath or tank in a stepwise or continuous manner. The cathode passes through the bath, passing a row of anodes arranged from beginning to end. The anodes in the first row or at the entrance to the tank are subject to the highest current flows and, in the case of stainless steel electrodes, dissolve the fastest. Therefore, these anodes are preferably replaced by the electrodes to be used in the invention. Although all stainless steel anodes can be replaced by the special electrodes, it is not absolutely necessary to replace the stainless steel anodes arranged more towards the exit end of the tank because these electrodes are not subjected to the high current flow (due to the insulating effect of the deposited coating) and therefore may not dissolve significantly in the bath. Therefore, according to the invention, the electrodes in the bath are used towards the inlet end of the tank, while the other electrodes closer to the outlet end of the tank can be conventional stainless steel electrodes.
Die Anoden können direkt dem Elektrotauchlack ausgesetzt sein, oder was häufiger der Fall ist, können sie ein Teil einer Elektrodialysezelle sein, die im Elektrotauchlackierbad angeordnet ist, wobei in diesem Fall die Anoden vom Elektrotauchlack durch semipermeable Membranen getrennt sind, die für ionische Materialien wie Säureanion und wasserlösliche anionische Verunreinigungen wie Chloridion durchlässig sind, jedoch für das Harz und Pigment des Lackes undurchlässig sind. Die ionischen Materialien werden von der Anode angezogen und gelangen durch die Membran und können aus dem Bad durch periodisches Spülen des Anodenraumes mit Wasser entfernt werden. In einer Elektrodialysezelle wird der Anodenraum üblicherweise als Anolytzelle bezeichnet und die Flüssigkeit, die in Berührung mit der Anode steht, als Anolytlösung. Die Verwendung der Anoden in dieser Weise ist besonders erwünscht, wenn die Anreicherung von Überschußsäure aus dem kationischen elektrisch abscheidbaren Harz ein besonderes Problem darstellt.The anodes may be directly exposed to the electrodeposition paint, or more commonly they may be part of an electrodialysis cell located in the electrodeposition paint bath, in which case the anodes are separated from the electrodeposition paint by semipermeable membranes that are permeable to ionic materials such as acid anion and water-soluble anionic contaminants such as chloride ion, but impermeable to the paint's resin and pigment. The ionic materials are attracted to the anode and pass through the membrane and can be removed from the bath by periodically flushing the anode compartment with water. In an electrodialysis cell, the anode compartment is usually referred to as the anolyte cell and the liquid in contact with the anode as the anolyte solution. The use of the anodes in this manner is particularly desirable when the accumulation of excess acid from the cationic electrodepositable resin is a particular problem.
Die Elektrotauchlacke, die beim Verfahren der elektrophoretischen Abscheidung verwendet werden, enthalten kationische Harze, Pigment, Vernetzer und Hilfsmaterialien, wie Verlaufmittel, Inhibitoren, organische Colösemittel und auf jeden Fall das Dispergiermedium Wasser. Spezielle Beispiele von kationischen elektrophoretisch abscheidbaren Zusammensetzungen sind solche, die auf kationischen Harzen basieren, die aktive Wasserstoffe aufweisen und Aminsalzgruppen einschließen, beispielsweise durch Säure, löslich gemachte Umsetzungsprodukte von Epoxyharz und primären oder sekundären Aminen in Kombination mit verkappten isocyanathärtungsmitteln. Kationische Elektrotauchlacke, die diese harzförmigen Bestandteile verwenden, werden von Jerabek in US-A-4,031,050 beschrieben. Speziell modifizierte kationische Harze, wie solche, die primäre Aminogruppen enthalten, die gebildet werden durch Unsetzung von Polyepoxiden mit Diketiminen, enthaltend mindestens eine sekundäre Aminogruppe, zum Beispiel das Methylisobutyldiketimin von Diethylentriamin, sind gut bekannte elektrophoretisch abscheidbare Harze und kationische Lacke, die diese harzförmigen Bestandteile verwenden, werden von Jerabek et al. in Us-A-4,017,438 beschrieben. Modifizierte kationische Harze wie solche, die erhalten werden durch Kettenverlängerung des Polyepoxids, um dessen Molekulargewicht zu erhöhen, können für das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls verwendet werden. Solche Harze werden von Jerabek et al. in US-Patent Nr. 4,148,772 beschrieben, wobei die Kette des Polyepoxids verlängert wird mit einem Polyesterpolyol und beschrieben von Wismer et al. in US-A-4,468,307, wobei die Epoxidkette mit einem speziellen Polyetherpolyol verlängert ist. Es kann auch die Kettenverlängerung verwendet werden, die in CA-A-1,179,443 beschrieben ist.The electrocoating paints used in the electrophoretic deposition process contain cationic resins, pigment, crosslinkers and auxiliary materials such as flow agents, inhibitors, organic cosolvents and in any case the dispersing medium water. Specific examples of cationic electrophoretically depositable compositions are those based on cationic resins having active hydrogens and including amine salt groups, for example acid-solubilised reaction products of epoxy resin and primary or secondary amines in combination with capped isocyanate curing agents. Cationic electrocoating paints, which use these resinous components are described by Jerabek in US-A-4,031,050. Specifically modified cationic resins, such as those containing primary amino groups formed by reacting polyepoxides with diketimines containing at least one secondary amino group, for example the methylisobutyldiketimine of diethylenetriamine, are well known electrophoretically depositable resins, and cationic varnishes which use these resinous components are described by Jerabek et al. in US-A-4,017,438. Modified cationic resins, such as those obtained by chain extending the polyepoxide to increase its molecular weight, can also be used in the process of the invention. Such resins are described by Jerabek et al. in US-A-4,148,772, wherein the chain of the polyepoxide is extended with a polyester polyol and described by Wismer et al. in US-A-4,468,307, where the epoxy chain is extended with a special polyether polyol. The chain extension described in CA-A-1,179,443 can also be used.
Die kationischen Elektrotauchlacke enthalten vorzugsweise verkappte Isocyanathärtungsmittel, weil diese Härtungsmittel bei niedriger Temperatur härten und der gehärteten Beschichtung optimale Eigenschaften verleihen. Kationische Elektrotauchlacke, die auf Epoxyharzen und blockierten Isocyanaten beruhen, sind jedoch häufig verunreinigt mit Chloridionen, die ein Nebenprodukt des Verfahrens zur Herstellung von Epoxyharzen und verkappten Polyisocyanaten sind. Viele Epoxyharze werden aus Epichlorhydrin hergestellt und verschiedene Polyisocyanate werden aus Phosgen hergestellt. Chloride haben sehr starke Wirkungen auf die Auflösung von konventionellen Elektroden aus rostfreiem Stahl. Deshalb ist die Erfindung insbesondere für kationische Lacke geeignet, die Chloridionen enthalten. Solche Lacke haben üblicherweise eine Chloridionenkonzentration von mindestens 10, üblicherweise 10 bis 200 Teilen pro Million (ppm) bezogen auf Gesamtgewicht der wäßrigen Dispersion.The cationic electrocoats preferably contain capped isocyanate curing agents because these curing agents cure at low temperature and impart optimum properties to the cured coating. However, cationic electrocoats based on epoxy resins and blocked isocyanates are often contaminated with chloride ions, which are a byproduct of the process for producing epoxy resins and capped polyisocyanates. Many epoxy resins are made from epichlorohydrin and various polyisocyanates are made from phosgene. Chlorides have very strong effects on the dissolution of conventional stainless steel electrodes. Therefore, the invention is particularly suitable for cationic paints containing chloride ions. Such paints usually have a chloride ion concentration of at least 10, usually 10 to 200 parts per million (ppm) based on the total weight of the aqueous dispersion.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren zu verwendenden Anoden enthalten ein Träger aus Titan, einschließlich Titanlegierungen, als selbsttragendes Material, das chemisch beständig ist und auf dem die Beschichtung aus speziellen Metalloxiden haftet, wie sie anschließend beschrieben wird. Unter chemisch beständig wird verstanden, daß der Träger gegenüber dem umgebenden Elektrolyt beständig ist, das ist der Elektrotauchlack oder die Anolytlösung und daß er bis zu einem akzeptablen Ausmaß nicht Gegenstand von Erosion, Zerstörung oder Elektrolytangriff ist.The anodes to be used for the process of the invention contain a support made of titanium, including titanium alloys, as a self-supporting material which is chemically resistant and to which adheres the coating of special metal oxides as described below. By chemically resistant is meant that the support is resistant to the surrounding electrolyte, that is the electrodeposition paint or the anolyte solution, and that it is not subject to erosion, destruction or electrolyte attack to an acceptable extent.
Beispiele von geeigneten Titanlegierungen schließen ein Titanlegierungen mit Tantal, Niob und Titan mit 1 bis 15 Gewichtsprozent Molybdän.Examples of suitable titanium alloys include titanium alloys containing tantalum, niobium, and titanium with 1 to 15 weight percent molybdenum.
Es ist nicht wesentlich, daß der gesamte Träger aus Titan oder Titanlegierung ist. Es kann auch ein Kern aus Metall, wie aus Kupfer oder Aluminium, mit dem Titan oder der Legierung plattiert oder beschichtet sein.It is not essential that the entire substrate be made of titanium or titanium alloy. A core of metal, such as copper or aluminum, may also be plated or coated with the titanium or alloy.
Auf dem selbsttragenden Träger haftet eine Beschichtung oder Schicht aus einem Material, das elektrisch leitfähig ist und das als eine Anode in einem elektrischen Schaltkreis fungiert. Außerdem ist das Material chemisch beständig unter anionischen Bedingungen des umgebenden Elektrolyten. Geeignete Materialien sind ausgewählt aus Oxiden von Rutheniumoxid und Iridiumoxid und Mischungen von zwei oder mehreren Oxiden. Wegen der Kosten und der Beständigkeit in einer Elektrotauchumgebung sind Ruthiniumoxid und Iridiumoxid die ausgewählten Oxide, wobei Rutheniumoxid am meisten bevorzugt ist.Adhered to the self-supporting support is a coating or layer of a material that is electrically conductive and that functions as an anode in an electrical circuit. In addition, the material is chemically stable under anionic conditions of the surrounding electrolyte. Suitable materials are selected from oxides of ruthenium oxide and iridium oxide and mixtures of two or more oxides. Because of cost and durability in an electrocoating environment, ruthenium oxide and iridium oxide are the oxides selected, with ruthenium oxide being most preferred.
Die Dicke des Trägers und der Außenschicht des Metalloxids ist nicht kritisch. Es ist nur erforderlich, daß die Dicke des Trägers eine selbsttragende Struktur ergibt und die Metalloxidschicht in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um als Anode zu fungieren, das heißt, daß sie in der Lage ist, sowohl der erforderlichen Stromdichte zu widerstehen und korrosionsbeständig ist.The thickness of the carrier and the outer layer of the metal oxide is not critical. It is only necessary that the thickness of the support provides a self-supporting structure and the metal oxide layer is present in sufficient quantity to act as an anode, i.e. that it is able to withstand both the required current density and is corrosion resistant.
Typische Träger haben eine Dicke von 1270 um bis 12700 um (50 bis 500 Mil) und die Metalloxidschicht ist von 0,254 um bis 254 um (0,01 bis 10 Mil) dick. Die Beschichtung aus der Metalloxidschicht kann auf beiden Seiten des Trägers oder an einer Seite vorhanden sein, das ist die Seite, die der Kathode gegenüber steht. Vorzugsweise ist der Träger vollständig mit einer Metalloxidschicht bedeckt.Typical supports have a thickness of 1270 µm to 12700 µm (50 to 500 mils) and the metal oxide layer is from 0.254 µm to 254 µm (0.01 to 10 mils) thick. The metal oxide layer coating can be present on both sides of the support or on one side, that is, the side facing the cathode. Preferably, the support is completely covered with a metal oxide layer.
Die Konfigurationen der Anoden sind nicht besonders kritisch für die Verwendung, in Elektrotauchbädern sind sie üblicherweise quadratisch oder rechteckig. Üblicherweise haben die Elektroden zur Verwendung in industriellen Elektrotauchbädern eine Fläche von 9290 cm² bis 46450 cm² (10 bis 50 Quadratfuß) und wie bereits erwähnt, werden üblicherweise Reihen von Elektroden in dem Tank angeordnet, die sich vom Eingang bis zum Ausgang des Tanks erstrecken.The configurations of the anodes are not particularly critical to use, in electrocoating baths they are usually square or rectangular. Typically, the electrodes for use in industrial electrocoating baths have an area of 9290 cm² to 46450 cm² (10 to 50 square feet) and as previously mentioned, rows of electrodes are usually arranged in the tank extending from the entrance to the exit of the tank.
Die Verfahren zum Herstellen der Elektroden sind im allgemeinen den Herstellern geschützte Verfahren. Im allgemeinen kann das Metalloxid durch Vakuumtechniken, thermische Zersetzung geeigneter Metalloxide in organischem Medium und durch Elektroplattierung aufgebracht werden. Wenn das Oxid erwünscht ist, wird das Oxid ausgefällt durch chemische, thermische oder elektrische Maßnahmen. Oxide der Gruppe von Metallen können ebenso direkt auf den Titanträger in einem geschmolzenen Bad der Oxide aufgebracht werden.The processes for making the electrodes are generally proprietary to the manufacturers. In general, the metal oxide can be applied by vacuum techniques, thermal decomposition of suitable metal oxides in organic medium, and by electroplating. If the oxide is desired, the oxide is precipitated by chemical, thermal, or electrical means. Group metal oxides can also be applied directly to the titanium support in a molten bath of the oxides.
Die nachfolgenden Beispiele, die korrosiven Wirkungen typischer kationischer Elektrotauchlacke auf Anoden aus rostfreiem Stahl und auf mit Rutheniumoxid beschichtete Titananoden und mit Iridiumoxid beschichtete Titananoden wurden ermittelt. Ein kationischer Elektrotauchlack basierte auf einem durch Säure löslich gemachten Epichlorhydrin-bisphenol A Epoxyharzaminreaktionsprodukt und einem verkappten Isocyanathärtungsmittel. Das Epoxyharz war eines der Epichlorhydrin-bisphenol A Typs. Der Lack war erhältlich von PPG Industries, Inc. unter dem Warenzeichen UNI-PRIME®. Der zweite Lack war ein kationisches Acrylharz, hergestellt aus Glycidylmethacrylat und enthielt ein verkapptes Polyisocyanathärtungsmittel. Der Lack war erhältlich von PPG unter der Bezeichnung ED-4000. Proben von Anolytlösungen aus den Lacken wurden gesammelt und für die Prüfung verwendet. Die geprüften Anoden waren 1524 mm · 25,4 mm (6 Inch · 1 Inch) groß und waren Teil eines elektrischen Schaltkreises und eingefügt zwischen zwei 1524 mm · 25,4 mm (6 Inch · 1 Inch) Stahlkathoden. Der Elektrodenabstand betrug etwa 50,8 mm (2 Inch) und die Elektroden waren 50,8 mm (2 Inch) tief in die Anolytlösungen eingetaucht. Die Wirkungen von Temperatur, Stromdichte und Zeit auf dem Gewichtsverlust der Elektroden wurde bestimmt und ist in der nachfolgenden Tabelle I angegeben. Tabelle I Ergebnisse der Prüfung der Anodenauflösung Anodenmaterial Kat. Lack Anolyt¹ Temperatur Amp Zeit in h Gewichtsverlust Jahr² rostfreier Stahl UNI-PRIME® Rutheniumoxidbeschichtetes Titan³ Iridiumoxidbeschichtetes ¹ Die Anolytlösung für UNI-PRIME® kationischem Lack wies einen pH-Wert von 3,8 auf und enthielt 0,03982 Milliäquivalente (MEQ) Säure pro Gramm Anolyt, 0,0021 MEQ Base pro Gramm und 0,0007 MEQ Chlorid pro Gramm (24 ppm Chloridion). Die Anolylösung von ED-4000 wies einen pH-Wert von 2,8 auf, enthielt 0,0583 MEQ Säure pro Gramm, 0,0018 MEQ Base pro Gramm und 0,0006 Chlorid pro Gramm (21 ppm Chlorid). ² Bestimmt nach ASTM D-A262. ³ Erhältlich von Eltech Systems als EC-200. &sup4; Erhältlich von Eltech Systems als TIR-2000.The following examples, the corrosive effects typical cationic electrodeposition paints on stainless steel anodes and on ruthenium oxide coated titanium anodes and iridium oxide coated titanium anodes were determined. One cationic electrodeposition paint was based on an acid-solubilized epichlorohydrin-bisphenol A epoxy resin amine reaction product and a capped isocyanate curing agent. The epoxy resin was one of the epichlorohydrin-bisphenol A types. The paint was available from PPG Industries, Inc. under the trademark UNI-PRIME®. The second paint was a cationic acrylic resin made from glycidyl methacrylate and containing a capped polyisocyanate curing agent. The paint was available from PPG under the designation ED-4000. Samples of anolyte solutions from the paints were collected and used for testing. The anodes tested were 1524 mm x 25.4 mm (6 inches x 1 inch) in size and were part of an electrical circuit and inserted between two 1524 mm x 25.4 mm (6 inches x 1 inch) steel cathodes. The electrode spacing was approximately 50.8 mm (2 inches) and the electrodes were immersed 50.8 mm (2 inches) deep in the anolyte solutions. The effects of temperature, current density and time on the weight loss of the electrodes were determined and are given in Table I below. Table I Anode Dissolution Test Results Anode Material Cat. Paint Anolyte¹ Temperature Amps Time in hrs Weight Loss Year² Stainless Steel UNI-PRIME® Ruthenium Oxide Coated Titanium³ Iridium Oxide Coated ¹ The anolyte solution for UNI-PRIME® cationic paint had a pH of 3.8 and contained 0.03982 milliequivalents (MEQ) of acid per gram of anolyte, 0.0021 MEQ of base per gram, and 0.0007 MEQ of chloride per gram (24 ppm chloride ion). The anolyte solution of ED-4000 had a pH of 2.8, contained 0.0583 MEQ of acid per gram, 0.0018 MEQ of base per gram, and 0.0006 chloride per gram (21 ppm chloride). ² Determined per ASTM D-A262. ³ Available from Eltech Systems as EC-200. &sup4; Available from Eltech Systems as TIR-2000.
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| 8331 | Complete revocation |