MỞ ĐẦU
Công nghiệp sản xuất ô tô là nền công nghiệp đã phát triển từ  rất lâu 
và ngày càng có triển vọng. Trong đó, xử  lý bề  mặt là một khâu quan trọng  
trong quá trình sản xuất ô tô. Để  đảm bảo sản phẩm chống bị ăn mòn trong  
điều kiện khí hậu khắc nghiệt, bền đẹp và đảm bảo tính thẩm mĩ thì đòi hỏi  
kỹ thuật công nghệ cao. Vì thế, khung xe sau khi được tạo hình sẽ được xử lý 
bề mặt sau đó tiến hành phosphate hóa, cromat hóa và sơn phủ.   
Vì vậy nhóm em đã chọn tìm hiểu về chủ đề “ quá trình sơn điện li và 
phosphate hóa trong công nghiệp ô tô”. Để hiểu rõ hơn về quy trình tiến hành, 
cơ chế và biết ứng dụng của mạ điện bằng công nghệ nêu trên.


PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SẢN XUẤT Ô TÔ VÀ
PHƯƠNG PHÁP PHOSPHATE HÓA , SƠN ĐIỆN DI

1. Tổng quan về tình hình sản xuất ô tô
1.1. Lịch sử ra đời ngành ôtô thế giới
Từ những chiếc xe đầu tiên chạy bằng hơi nước  ở thế kỷ 18, đến nay 
làng ôtô thế giới đã cho ra đời những chiếc xe động cơ điện sang trọng, hiện  
đại.
Cho đến nay để nhận định chiếc xe hơi đầu tiên ra đời khi nào vẫn còn 
nhiều luồng ý kiến khác nhau trên thế giới. 
Tên gọi ô­tô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất 
phát từ  từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự  thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, 
nghĩa là vận động). Từ automobile   ban đầu chỉ  những loại xe tự  di chuyển  
được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ 
dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ "Xe Hơi" bắt nguồn từ chữ Hoa  ?车, phát 
âm theo Hán Việt là Khí Xa. Còn người Nhật gọi Xe hơi là  ??? (Tự động xa) 
nghĩa là Xe tự   động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe, xe 
buýt, xe tải. 

Tới năm 2005 có khoảng 600 triệu xe hơi trên khắp thế giới (0,074 trên 
đầu người). Chiếc xe hơi đầu tiên trên thế  giới ra đời năm 1770 do Nicolas 
Joseph Cugnot chế tạo chạy bằng động cơ hơi nước.


Hình 1: Chiếc xe hơi ba bánh đầu tiên do Karl Benz chế tạo  
được cấp bằng sáng chế năm 1886
   
Tuy Đức là đất nước đầu tiên đưa ôtô vào sản xuất hàng loạt nhưng 
Mỹ mới là nơi chứng kiến công nghiệp xe hơi lên ngôi. 
Trong bối cảnh ngành còn sơ khai, người dẫn đất nước cờ hoa chỉ hào 
hứng vào những chiếc xe hơi xa hoa, đắt tiền mang thương hiệu Cadillac,  
Pascal  thì xuất hiện một nhân vật đi ngược xu hướng,  đó là Henry Ford. 
Người sau này trở thành nhân vật tên tuổi nhất nền công nghiệp xe hơi Mỹ.
1.2. Sự phát triển của ngành sản xuất ô tô
Tổng sản lượng ô tô trên thế  giới theo tài liệu của OICA qua một số 
năm được thể hiện dưới bảng 1.
Bảng 1: Đây là danh sách sản lượng ô tô của các quốc gia dựa trên tài 
liệu của OICA năm 2008
Xếp hạng
—
—

Nước/Khu vực
Thế giới
Khối EU

2007

2005


2000

73.101.695 66.482.439 58.374.162
19.717.643 18.176.860 17.142.142

1

Nhật Bản

11.596.327 10.799.659 10.140.796

2

Mỹ

10.780.729 11.946.653 12.799.857

3

Trung Quốc

8.882.456

5.708.421

2.069.069

4


Đức

6.213.460

5.757.710

5.526.615


Xếp hạng

Nước/Khu vực

2007

2005

2000

5

Hàn Quốc

4.086.308

3.699.350

3.114.998

6


Pháp

3.019.144

3.549.008

3.348.361

7

Brasil

2.970.818

2.530.840

1.681.517

8

Tây Ban Nha

2.889.703

2.752.500

3.032.874

9


Canada

2.578.238

2.687.892

2.961.636

10

Ấn Độ

2.306.768

1.638.674

801.360

11

México

2.095.245

1.684.238

1.935.527

12


Vương Quốc Anh 1.750.253

1.803.109

1.813.894

13

Nga

1.660.120

1.354.504

1.205.581

14

Ý

1.284.312

1.038.352

1.738.315

15

Thái Lan


1.238.460

1.122.712

411.721

16

Thổ Nhĩ Kỳ

1.099.414

879.452

430.947

17

Iran

997.240

817.200

277.985

18

Cộng Hòa Séc


938.527

602.237

455.492

19

Bỉ

844.030

926.528

1.033.294

20

Ba Lan

784.700

613.200

504.972


Xếp hạng


Nước/Khu vực

2007

2005

2000

21

Slovakia

571.071

218.349

181.783

22

Argentina

544.647

319.755

339.632

23


Nam Phi

534.490

525.227

357.364

24

Indonesia

419.040

500.710

292.710

25

Malaysia

413.440

563.408

282.830

26


Ukraina

402.591

215.759

31.255

27

Thụy Điển

366.020

339.229

301.343

28

Australia

334.617

394.713

347.122

29


Hungary

292.027

152.015

137.398

30

Đài loan

283.039

446.345

372.613

31

România

241.712

194.802

78.165

32


Áo

228.066

253.279

141.026

33

Philippines

213.402

187.247

98.953

34

Bồ Đào Nha

176.242

226.834

245.784

35


Venezuela

172.418

135.425

123.324


Xếp hạng

Nước/Khu vực

2007

2005

2000

36

Pakistan

169.861

153.393

102.578

37


Hà Lan

138.568

102.204

98.823

38

Uzbekistan

135.400

94.437

52.264

39

Ai Cập

103.552

123.425

78.852

40


Colombia

73.667

75.539

87.342

41

Slovenia

68.492

64.492

38.877

42

Maroc

36.671

33.992

31.314

43


Belarus

27.708

26.995

19.324

44

Ecuador

26.338

32.254

41.047

45

Phần Lan

24.303

21.644

38.926

46


Việt Nam

23.478

31.600

6.862

47

Chile

10.804

6.660

5.245

48

Serbia

9.903

14.179

12.740

49


Nigeria

3.072

2.937

7.834

50

Zimbabwe

1.611

960

792


Xếp hạng

Nước/Khu vực

51

Kenya

2007


2005

2000

705

405

288

2. Tổng quan về phương pháp phosphate hóa 
2.1. Khái niệm 
Phosphate hoá là một phương pháp gia công bề  mặt kim loại được áp 
dụng rộng rãi trong công nghiệp để  xử  lý bề  mặt kim loại, được coi là một  
trong những phương pháp chuẩn bị  bề  mặt kim loại tốt nhất trước khi sơn  
phủ hoặc nhúng dầu mỡ nhằm bảo vệ các chi tiết kim loại đen.
Màng phosphate hoá chuyển hoá bề mặt kim loại thành một lớp bề mặt 
mới không còn tính dẫn điện và tính kim loại, có khả  năng chống ăn mòn.  
Nhờ  các tính chất đó người ta tạo ra công nghệ  phosphate hoá để  sử  dụng 
trong các nhà máy xử lý bề mặt kim loại.
2.2. Mục đích
Cải thiện bề mặt kim loại trước khi sơn phủ, sơn lót chống ăn mòn.
Tạo sự bám dính cho lớp phủ nhựa, cao su.
Để  xử  lý bề  mặt kim loại trước khi gia công cơ  khí như  là cán nguội,  
kéo dây...
Để tăng khả năng chống ăn mòn của các lớp dầu mỡ, sáp....
2.3. Tác dụng
Tác dụng phổ biến nhất của nó trong thực tiễn là nhằm kéo dài tuổi thọ 
màng sơn phủ. Nếu nền kim loại khá trơ  với các vật liệu sơn phủ  thì lớp 
phốt phát hoá tạo ra lớp màng có nhiều lỗ xốp bám rất chắc với nền kim loại.  



Lớp này lại "thấm" sơn và như  thế  tạo thành lớp phủ  đặc chắc gắn rất tốt  
với nền.
Trong trường hợp này chức năng của màng phosphate hoá là:
Liên kết với nền kim loại
Lớp nền của màng sơn
Làm tăng độ bền bám của màng sơn
Chống ăn mòn dưới lớp sơn
Khi sử  dụng màng phốtphát hóa làm lớp nền cho chất dẻo thì màng 
phốt phát hóa có tính năng và cơ chế tương tự như trên.
2.4. Ứng dụng
    Ở các nước công nghiệp phát triển việc xử lý bề mặt trước khi sơn phủ là 
việc làm theo tiêu chuẩn bắt buộc để tăng cường độ  bám của màng sơn cũng 
như tăng cường khả năng bảo vệ của màng trong điều kiện khí quyển.
    Trong công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất là màng phốtphát hoá của  
các kim loại nặng như kẽm, sắt, măng gan. Các chế  phẩm để  xử  lý bề  mặt  
đều ở dạng thương phẩm rất thuận tiện cho người sử dụng.
3. Công nghệ sơn điện ly
3.1. Khái niệm sơn điện ly
Sơn điện ly (ED) hay còn tên gọi khác là sơn điện di là chất polymer 
hữu cơ  được tạo ra bám vào bề  mặt thân xe dưới một hiệu điện thế  trung  
bình (khoảng 250­ 350 V) và dòng điện tương đối cao (800­ 1000 A). 
Lớp sơn điện di có tác dụng chống ăn mòn rất tốt và là lớp sơn đầu tiên 
trong số vài lớp phủ trên xe ô tô. Trong quy trình sơn ED, thân xe được nhúng 
hoàn toàn xuống bể sơn. Dòng điện một chiều sẽ chạy qua hệ thống và tạo ra 
lớp sơn mỏng bao phủ toàn bộ các chi tiết thân xe kể cả những khu vực ngóc 
nghách nhất. Cũng như quy trình mạ  điện phân, dung dịch sơn chính là dung 
dịch điện ly và thân xe chính là cực âm của quá trình mạ đó.



3.2. Quá trình hình thành và phát triển của sơn điện ly
3.2.1. Lịch sử của sơn điện ly
Những nghiên cứu phát triển của sơn điện ly được hãng Ford Motor bắt  
đầu từ năm 1957 dưới sự lãnh đạo của tiến sĩ George Brewer. Mục đích của  
những nghiên cứu này là để tìm ra 1 phương pháp chống ăn mòn tốt nhất cho  
các chi tiết, bộ phận của thân xe ô tô.
Các nhà chế  tạo ô tô đã nhận thức rõ ràng rằng quá trình rỉ  sét xảy ra 
bên trong sẽ dần phá hỏng các cấu kiện của khung xe. Mặc dù lớp sơn thông  
thường đã có thể thâm nhập vào tận cùng các hốc của khung xe nhưng chúng  
lại thường bị tẩy bởi hơi của dung môi trong khi sấy sơn. Vì vậy, nhóm của 
Tiến sĩ Brewer đã cố  gắng tạo nên 1 lớp sơn mà dung môi không thể  tẩy  
chúng được trong suốt quá trình. Những công việc này dẫn đến sự phát triển  
của sơn điện ly.
Bể  sơn đầu tiên của hãng Ford hoạt động vào 4/ 7/ 1961 dùng để  sơn  
Lagiang của bánh xe. Bể sơn nhúng cho thân xe được lắp đặp vào năm 1963. 
Cả 2 bể này đều sử dụng kiểu kết tủa dương cực.
Mặc dù thị  trường của sơn điện ly sau khi ra đời phát triển một cách 
vững chắc, nhưng cho đến tận năm 1973, sơn điện ly kiểu kết tủa âm cực ra  
đời, thị trường mới thực sự bùng nổ. Vào năm 1965, chỉ có 1/100 xe được sơn  
lót bằng sơn điện ly; đến năm 1970, đã có 10/100 xe và đến nay, hầu hết các 
xe đều được sơn lót bằng phương pháp sơn điện ly.
3.2.2. Ưu nhược điểm của sơn điện ly
­ Tạo màng bảo vệ để chống rỉ sét tại tất cả các hốc, các vùng bên trong thân 
xe.
­ Hiệu quả sử dụng sơn cao, lên đến 95%. Giảm thiểu lượng sơn thất thoát, 
đặc biệt nếu đem so sánh với phương pháp sơn phun.
­ Do độ  nhớt của bể  sơn thấp (ngang bằng với nước) cho nên dễ  dàng cho 
việc bơm và xả trong quá trình sơn.



­ Do lớp sơn mới không hòa tan trong nước nên cho phép rửa và thu hồi được  
cặn sơn.
­ Sơn chưa sấy đủ khô để có thể sờ tay được, dễ dàng cho thao tác bằng tay.
­ Khác với sơn bằng phương pháp phun, sơn điện ly không bị  chảy trong khi 
sấy.
­ Khác với sơn phun, sơn điện ly không bị tẩy bởi hơi dung môi trong khi sấy.
­ Lớp kết tủa được sinh ra một cách liên tục từ phần này đến phần kia.
­ Từ khi quá trình là tự động hóa, nhân công lao động trực tiếp giảm rõ rệt.


PHẦN 2: CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH PHOSPHATE HÓA VÀ
 SƠN ĐIỆN DI

1. Cơ chế của quá trình phosphate hóa
Phosphate là quá trình hình thành trên bề  mặt kim loại 1 lớp photphat 
kim loại không tan trong nước. Quá trình này thường sử dụng đề phủ cho kim 
loại đen như sắt, thép hay thép tráng kẽm.
Màng được tạo thành dựa trên phản  ứng giữa kim loại với dung dịch  
dihidrophotphat dẫn tới sự kết tủa của muối phosphate ít tan trên bề mặt kim  
loại. Hiện nay, các quá trình phosphate hóa thường tiến hành bằng phương 
pháp phun trực tiếp lên bề mặt kim loại dung dịch muối dihydrophosphat của  
kim loại như Zn2+, Mn2+, Fe2+, Ca2+, Na2+,… hoặc nhúng kim loại trong những 
dung dịch này.
1.1 . Sự hình thành lớp phủ phosphate trên bề mặt kim loại
Như  đã trình bày  ở  trên, các quá trình phosphat hóa thường tiến hành  
trong dung dịch muối dihydrophosphat của kim loại hóa trị 2. Trong dung dịch  
này luôn tồn tại các cân bằng sau:
3M(H2PO4)2  3MHPO4 + 3H2PO4                                        (1)
3MHPO4  M3(PO4)2 + H3PO4                                               (2)

3M(H2PO4)2  M3(PO4)2 + 4H3PO4                                        (3)
Theo Machu, quá trình phosphate hóa là một quá trình hóa, trong đó:
Tại anot:                        Me  Men+ + ne (Me là kim loại nền)
Tại catot:                       2H2+ + 2e  H2


Quá trình ăn mòn xảy ra nhanh thành một lượng lớn ion kim loại tại lớp  
dung dịch sát vùng anot. Cùng lúc đó, một lượng tương đương ion H +  (do 
H3PO4 phân li) bị khử thành H2 tại catot làm giảm nhanh nồng độ H+ tại vùng 
này. Do tốc độ  của quá trình khuếch tán ion H+  từ  lớp dung dịch ngoài vào 
cũng như quá trình khuếch tán của ion kim loại từ lớp dung dịch bên trong ra  
không theo kịp tốc  độ  hòa tan kim loại và khử  H+  dẫn  đến việc kết tủa 
phosphate kim loại trên bề mặt các vùng catot.
Mô hình quá trình hình thành lớp phủ  phosphat trên bề  mặt thép được 
thể hiện theo hình 2.1.
Hình 4: Mô hình quá trình hình thành lớp phủ phosphat trên bề mặt thép

   
Các mầm tinh thể phosphate hình thành tại vùng catot tiếp tục phát triển 
và tạo thành màng che kín toàn bộ bề mặt kim loại, ngăn cản quá trình hòa tan  
kim loại, khi đó quá trình phosphate hóa sẽ  chấm dứt. Màng tạo thành bám  
chắc trên bề  mặt kim loại được giải thích do sự  xâm nhập và đan xen nhau 
của các tinh thể phosphate vào những phần gồ ghề trên bề mặt kim loại. 
Tuy nhiên, sự bám dính này còn được giải thích do sự tương thích giữa 
cấu trúc tinh thể bề mặt kim loại nền và tinh thể phosphate, trong đó kim loại 
nền đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng sự  phát triển các tinh thể 
phosphate. Độ  sai lệch giữa mạng kim loại và mạng tinh thể  phosphate càng 
cao, tính bám dính càng kém.



Có thể  nhận thấy rằng lớp phủ phosphate chỉ được hình thành khi tốc  
độ  các quá trình điện hóa đủ  lớn để  làm thay đổi đột ngột pH tại lớp dung 
dịch sát bề  mặt kim loại dẫn đến sự  dịch chuyển mạnh các cân bằng (2) và  
(3) về  bên phải làm kết tủa các muối ít tan lên bề  mặt kim loại. Sự  dịch 
chuyển này cũng xảy ra khi tăng nhiệt độ. Để  đạt được điều kiện này, quá  
trình phosphate hóa phải được tién hành  ở  nhiệt độ  khoảng 96 ­ 99 với thời 
gian phosphate hóa 50­ 60 phút.  Phương pháp phosphate hóa nóng thường có 
chi phí cao do tốn năng lượng.
Để giảm nhiệt độ cũng như rút ngắn thời gian phosphate hóa,  người ta  
thêm chất gia tốc vào  trong dung dịch. Các chất gia tốc thường được sử dụng  
gồm 2 dạng: 
 Một là những chất oxi hóa như: nitrit,nitrat,clorat,cromat, các hợp chất 
nito hữu cơ…
 Hai là muối của các kim loại có thế dương hơn kim loại nền như muối 
Cu(II). 
Vai trò những chất này được giải thích do tác dụng  khử phân cực hay  
do hình thành trên bề mặt kim loại những vùng microcatot.
Trong trường hợp gia tốc bằng chất oxi hóa, các chất này đóng vai trò 
chất khử tại catot thay cho H+ nên không có hoặc giảm lượng khí H2 sinh ra. 
Với một số chất gia tốc phổ biến như nitrit, nitrat, phản  ứng ăn mòn thép xảy 
ra:
4Fe + N + 10H+    4Fe2+ +   + 3H2O
                     3Fe + N + 8H+    3Fe2+ +   + 2H2O
Với tác dụng của gia tốc, quá trình phosphate hóa có thể  tiến hành nhiệt độ 
thấp thậm chí ngay  ở  nhiệt dộ  phòng với thời gian phosphate chỉ  trong vài  
phút.
1.2. Tác dụng chống ăn mòn của lớp phosphate dưới màng sơn


Lớp phủ phosphate được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực làm nền cho 

sơn. 
Đối với các lớp sơn chống ăn mòn, hai đặc trưng quan trọng nhất là: 
khả năng ức chế ăn mòn và độ bám dính. Lớp phủ phosphate có tác dụng nâng 
cao hai tính chất này cho màng sơn bề mặt kim loại do chúng có cấu trúc xốp  
đồng thời do độ  bám dính và độ  che phủ  cao trên bề  mặt kim loại. Lớp phủ 
phosphate vừa làm tăng độ  bám dính của màng sơn với kim loại nền vừa có 
tác dụng ngăn cản sự  xâm nhập các tác nhân ăn mòn, hạn chế  quá trình ăn  
mòn dưới màng sơn. Chính vì vậy khi kết hợp màng phosphate với lớp sơn  
phủ, độ bền và khả năng bảo vệ của màng sơn tăng lên đáng kể.

 Cơ chế của màng kết hợp với màng sơn
Khi   màng   sơn   bị   hỏng   làm   cho   thép   tiếp   xúc   với   môi   trường   ăn 
mòn( như nước, không khí, muối) do mức độ tiếp xúc với môi trường ăn mòn 
khác nhau dẫn đến việc hình thành cặp vi pin tại nơi bị hư hỏng. Vùng thép 
tiếp xúc nhiều với tác nhân ăn mòn sẽ đóng vai trò catot, trong khi vùng bị lớp  
sơn phủ tiếp xúc với môi trường ít hơn sẽ trở thành anot. Khi nền thép không 
có lớp phosphat bảo vệ quá trình ăn mòn không bị cản trở. Ví dụ: với tác nhân 
ăn mòn là oxi quá trình ăn mòn xảy ra như sau:
Tại anot:                                     Fe  Fe2+ + 2e
Tại catot:                                 O2 + 2H2O + 4e  4OH­
Sự kết tủa hydroxit sắt:             Fe2+ + 4OH­  2Fe(OH)2
Sự hình thành gỉ:                 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
Trong trường hợp có lớp phủ phosphate giữa màng sơn và bề  mặt thép 
thì dòng ăn mòn bị ngăn cản do lớp phosphate có tính cách điện. Dòng ăn mòn 
chỉ  có thể  xuất hiện qua lỗ  xốp trong lớp phủ  phosphate do đó quá trình ăn  
mòn bị cản trở mạnh.


Do  đó, có thể thấy rằng khả năng chống ăn mòn của màng sơn tăng khi 
chiều dày lớp phosphat tăng và độ  xốp của nó giảm. Hiện tượng này có thể 

do tính giòn của lớp phủ phosphate.
2. Cơ chế của quá trình sơn điện di
Sơn điện di: là loại dung dịch chống gỉ  có khả  năng bám vào bề  mặt  
kim loại dưới tác dụng của dòng điện một chiều. Do được nhúng vào trong 
dung dịch sơn, nên trên bề mặt cần sơn, các phần tử sơn sẽ  bám đều, kể  cả 
tại các khe nhỏ  nhất. Tạo bề  mặt có độ  cứng, khả  năng chống mòn và khả 
năng kháng axit rất cao.
Sơn điện di phân làm hai loại là sơn điện di catot và sơn điện di anot.
Thành phần dung dịch sơn điện di gồm: dung môi, chất hoạt động bề 
mặt, chất hữu cơ, chất chống keo tụ, chất nhũ hoá, chất xúc tác và ion cân 
bằng.
2.1. Quá trình sơn điện di
Cơ chế của quá trình sơn điện di được trình bày qua các giai đoạn:
 Electrolysis/Sự  điện phân: Sự  điện phân là sự  phân ly chất lỏng thành 
các ion âm và ion dương khi có dòng điện một chiều chạy qua. 
Anot: 

2 H2O  O2  + 4H+ + 4e 

Catot: 

2 H2O + 2 e  H2  + 2 OH­

­ Electrophoresis/Sự  điện di: Sự điện di là sự  di chuyển các phần tử  sơn, 
keo nhựa mang điện tích trong môi trường dẫn điện bởi tác động của 
một hiệu điện thế. Các phần tử  sơn sẽ  dịch chuyển đến các điện cực  
theo

 


qui

 

trình

    

CH3COOH + R­NH2 ­> CH3 COO­ + R­NH3+

 

sau: 


CH3COO­   move towards the anode
R­NH3+   move towards the cathode
CH3COO­ +H+  CH3COOH 

Anot: 

Catot:                     R­NH3+ + 2 OH­ R­NH2 + H2O
­ Electrodeposition/Sự  kết tủa điện phân: Sự  kết tủa điện phân là sự  kết 
dính những phân tử  sơn tại một điện cực. Các phần tử  mang điện tích 
dương sẽ  kết tủa tại cực dương, các phân tử  mang điện tích âm sẽ  tụ 
tập tại cực dương. Vì là quá trình sơn âm cực, nên sự kết tủa chỉ sảy ra  
tạ i
Catot: 

 


cực

 

âm

 

mà

 

thôi. 

R­NH3+ + 2 OH­R­NH2 + H2O 

­ Electroendosmosis/Sự  điện thẩm: Sự  điện thấm là bước cuối cùng của 
quy trình này. Các hạt sơn bị hút về phía cực âm và kết dính tại đó, tạo 
nên lớp sơn bán thấm semi­permeable. Nước tại khu vực xung quanh âm 
cực sẽ  bị  đẩy qua lớp màng sơn này, đó là nguyên nhân khử  nước của 
lớp sơn. Tạo ra màng sơn có khả năng chống lại sự va chạm vật lý (ta có 
thể chạm tay vào bề mặt sơn mà không bị hỏng). 
Một dây chuyền sơn điện ly bao gồm các bể xử lý được chế  tạo bằng 
thép không gỉ. Nếu sử  dụng sắt thường, độ  bền của bể  chỉ  vào khoảng 2­3  
năm.
2.2. Dây chuyền sơn điện ly
Một dây chuyền sơn điện ly đạt chuẩn phải tuân thủ đầy đủ  các bước 
sau:
 Làm sạch bề mặt kim loại bằng cách bơm dầu hôi để lấy hết dầu mỡ và 

vụn kim loại sinh ra trong các công đoạn hàn gắn. Sau đó vỏ  xe được 
nhúng vào bể  dung dịch xút. Bước này sẽ  giúp lấy đi khoảng 85­90% 
dầu mỡ còn bám trên bề mặt kim loại.


 Tiếp đó, vỏ xe sẽ được nhúng vào bể nước để làm sạch làm xút bám trên 
kim loại.
 Vỏ xe được đưa vào bể dung dịch hoạt hoá để làm mịn.
 Vỏ  xe được chuyển sang bể  phốt phát kẽm, có tác dụng chống gỉ. Lớp  
phosphate này rất quan trọng,  ảnh hưởng trực tiếp tới việc lớp sơn tĩnh 
điện sau đó có "ăn" hay không.
 Vỏ xe được chuyển sang bể dung dịch kiềm để loại bỏ các yếu tố không 
bền vững.
 Đây là khâu quan trọng nhất: sơn điện ly. Vỏ xe sẽ được nhúng trong bể 
sơn khoảng 6 phút, sao cho có một lớp sơn dày chừng 20­30 phần nghìn 
milimét bám đều trên bề mặt kim loại. Tiếp đó vỏ xe sẽ được làm sạch 
những sơn thừa bám trên bề mặt.
 Cuối cùng, vỏ xe được đưa vào lò sấy ở nhiệt độ  chừng 170 độ  C trong  
khoảng 40 phút. Sức nóng sẽ giúp lớp sơn điện ly bám chắc vào vỏ xe.
Sơn điện di catot được  ứng dụng cho nhiều kim loại như  đồng kẽm,  
đồng thiếc, niken, vàng, magie. Sơn điện di catot có các loại sơn epoxy, sơn  
acrylat,,…Hạt keo sơn điện di catot mang điện tích dương dưới tác dụng điện 
trường di chuyển về catot.
Sơn điện di anot mang điện tích âm nên dưới tác dụng điện trường di 
chuyển về phía anot. Có một loại sơn điện di của công ty ALBRIFIN sau khi  
điện di có thể nhuộm được các màu giả đồng kẽm, giả đồng, giả vàng,… độ 
dày lớp màng đồng đều, màu sắc cũng đồng đều.  Ưu điểm của nó là trong  
cùng một thùng được các màu khác nhau, tiết kiệm đầu tư thiết bị. Sơn điện 
di anot chỉ  được  ứng dụng trên bề  mặt nhôm và nilen, không sử  dụng được 
trên đồng, bạc.

2.3. Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sơn điện di


 Ưu điểm:
­

Tạo ra được lớp màng sơn chui sâu vào trong các hốc, ngóc ngách trong 
thân xe bảo vệ chống gỉ sét cho thân xe. 

­

Hiệu suất chuyển đổi tốt hơn, giảm được đến 95% lượng sơn thất thoát 
trong quá trình làm việc, đặc biệt khi so sánh với phương pháp phun. 

­

Là loại sơn gốc nước nên giảm thiểu được những mối nguy hiểm cháy 
nổ, ô nhiễm môi trường trong khi vận chuyển cũng như  sản xuất. Và 
đương nhiên giảm được chi phí lắp đặt hệ  thống PCCC, xử  lý chất  
thải. 

­

Độ nhớt của dung dịch thấp (tương đương với nước), dễ dàng bơm vận 
hành cũng như khả năng thoát nhanh khỏi xe sau khi nhúng. 

­

Lớp màng sơn sau khi tạo thành không thể hòa tan trong nước, cho phép 
rửa và thu hồi lượng sơn bám trên xe. 


­

Lớp sơn này đủ khô cho phép chạm vào khi vận chuyên vào lò sấy. 

­

Không giống như  sơn phun, lớp sơn tĩnh điện này sẽ  không bị  chảy sệ 
trong khi sấy khô.

­

Qui trình này hoàn toàn tự  động, giảm được chi phí lao động trực tiếp 
cho doanh nghiệp. 
 Nhược điểm
Mặc dù những  ưu điểm của quá trình sơn  điện ly hoàn toàn lấn át 

những nhược điểm của nó, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế. 
­

Sơn điện ly chỉ có thể thực hiện được trên các vật liệu có tính dẫn điện.


­

Khi một chi tiết đã được sơn phủ và sơn điện ly lớp thứ hai là không thể 
thực hiện được. 
Vì thế  lớp sơn  điện ly chỉ   được sử  dụng cho lớp sơn lót đầu tiên, 

những lớp sơn màu tiếp theo sẽ sử dụng những phương pháp công nghệ khác.

3. Các yếu tố ảnh hưởng và hóa chất dùng trong quá trình phosphate hóa
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng 
Trong quá trình công nghệ  sẽ  không tránh khỏi những vấn đề  gây  ảnh  
hưởng đến quá trình mạ  cũng như  làm  ảnh hưởng đến chất lượng của sản  
phẩm. Sau đây là một số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình:
 Hàm lượng Cl­, SO42­ nếu vượt quá 0,5g/l sẽ gây lỗ ở màng phosphate do 
độ bẩn chống gỉ giảm.
 Khi photphat ở nhiệt độ cao, tránh để photphat ở trạng thái sôi
 Điều chỉnh độ axit dung dịch photphat:

­ Độ  axit tự  do chính là: H3PO4  tự  do, nó làm sắt hòa tan, hình thành 
nhiều mầm tinh thể, màng mịn. Nếu độ  axit thấp, màng phosphate 
mỏng,   có   khi   không   tạo   màng.   Nhưng   nếu   độ   axit   cao,   phản   ứng 
chậm, màng thô có nhiều lỗ, kết tủa nhiều.

­ Độ axit tổng chỉ tổng độ axit, muối nitrat, muối photphat. Độ axit tổng 
giới hạn ở nồng độ quy định sẽ làm tăng phản ứng photphat, làm màng 
kết tinh mịn. Nếu ngược lại, phosphate hóa chậm, màng dày, thô.
 Ảnh hưởng của tính chật vật liệu: Tính chật vật liệu ảnh hưởng rõ ràng 
đến màng photphat. 
Ví dụ: Thép hợp kim thấp, thép cacbon cao­ trung bình dễ dàng photphat 
hóa, màu sắc màng đậm và dày nhưng kết tinh thô. Với thép cacbon thấp, 


màng phosphate có màu nhạt, kết tinh mịn. Thép đúc chưa tôi, màng kết tinh 
thô; thép đúc qua thô, màng kết tinh mịn....
 Ảnh hưởng gia công bề  mặt: Phương pháp gia công bề  mặt khác nhau 
ảnh hưởng lớn tới việc tạo màng photphat.
Ví dụ: Những chi tiết qua phun cát nhưng qua tẩy rửa axit, chất lượng  
màng tốt, kết tinh mịn, chống gỉ  tốt. Những chi tiết qua tẩy dầu hóa học, 

màng photphat khác nhau theo tính chất kiềm của dung dịch tẩy (tẩy trong  
dung dịch kiềm mạnh, màng kết tinh thô,thời gian phosphate dài; những chi  
tiết qua tẩy axit mạnh, mang kết tinh thô, khí H2 thoát ra nhiều). Bề  mặt gia 
công nguội có độ  cứng, trước khi phosphate cần phải tẩy axit mạnh để  hoạt 
hóa bề mặt, nếu không màng không đều, chống gỉ kém...
3.2. Các hóa chất dùng trong phosphate hóa
Dưới đây là một số  hóa chất được sử  dụng trong quá trình phosphate 
hóa:
 Zn2+: làm nâng cao tốc độ photphat, làm màng mịn, dung dịch photphat có 
kẽm có thể  hoạt động trong 1 khoảng rộng. Nhưng nếu hàm lượng ion 
kẽm thấp, màng phosphate thô, tối; nhưng ngược lại, nếu hàm lượng ion  
kẽm cao màng phosphate sẽ bị thô, giòn.
 Mn2+: có thể  nâng cao độ  cứng, độ  bền bám chắc và độ  chống gỉ. Giúp 
màng phosphate màu sắc đậm, kết tinh đồng đều. Nhưng nếu ở nhiệt độ 
trung bình và thường, hàm lượng Mn2+ cao, màng khó sinh ra. Nhìn chung, 
dung dịch phosphate  ở  nhiệt độ  trung bình, Zn2+/Mn2+ = 1,5 ~2 :1 là vừa 
phải.
 Fe2+: tăng độ  dày màng phosphate, tính năng cơ  khí và phạm vi làm việc  
rộng. Điều kiện để Fe2+ tương đối ổn định là dung dịch không vượt quá 
70oC, hàm lượng gốc nitrat tương đối cao và hàm lượng Mn2+  ở  mức 
nhất định.


 NO3­: làm tăng tốc độ  phosphate hóa, nâng cao độ  khít lớp màng. Trong  
điều kiện thích hợp, gốc nitrat tác dụng với Fe, tạo thành 1 lượng nhỏ 
NO giúp ion Fe2+ ổn định.
 F­: là chất hoạt hóa tốt, giúp tăng sự hình thành hạt nhân kết tinh, độ hạt 
mịn, chống gỉ tốt. Khi làm việc  ở  nhiệt độ  thường, ion F­ rất cần thiết. 
Nhưng khi hợp chất flo cao, làm việc  ở  nhiệt độ  trung bình dễ  sinh ra 
màng trắng xốp, tuổi thọ dung dịch giảm.

 NO2­:  ở  nhiệt độ  thường làm tăng tốc độ  màng phosphate, giảm lỗ  xốp, 
kết tinh mịn, nâng cao độ bền chống gỉ. Nhưng nếu hàm lượng cao quá, 
dễ sinh điểm trắng.
 P2O5 : làm tăng tốc độ tạo màng, làm lớp màng mịn. Nếu hàm lượng thấp 
quá, độ  mịn của màng và độ  chống gỉ  kém nhưng nếu cao quá, kết tinh 
không đều, độ bám chắc giảm, dễ sinh điểm trắng.
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sơn điện di [1]
4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dày sơn điện ly
Độ  dày của sơn điện di chỉ  chủ  yếu phụ  thuộc vào điện thế: điện thế 
càng cao lớp màng sơn càng dày.
Quan hệ  giữa độ  dày lớp sơn với thời gian sơn là: trong vài giây đầu,  
độ  dày càng tăng lên theo thời gian, nhưng khi thời gian đạt đến 90 giây, độ 
dày không tăng lên nữa.
Ảnh hưởng của các nhân tố khác đến độ dày sơn điện di xem bảng 5.1
Bảng 3: Ảnh hưởng của các nhân tố khác đến độ dày sơn điện di
Nhân tố

Ảnh hưởng đến độ dày sơn điện di

Hàm lượng chất rắn trong nhựa Nếu hàm lượng cao, màng sơn dày
Nhiệt độ sơn điện di

Nếu nhiệt độ cao sơn càng dày

Dẫn điện

(Nhiệt độ sơn điện di thường từ 23­ 280C)
Nếu cao quá màng sơn dày



Hàm lượng axit

Nếu cao quá màng sơn mỏng

Độ hạt nhựa

Nếu lớn quá sơn dày, thô

pH

Nếu thấp quá sơn mỏng

4.2. Các sự cố và nguyên nhân xảy ra trong quá trình sơn điện di
Trong quá trình sơn điện di không tránh khỏi những sự cố xảy ra trong 
quá trình. Sau đây là những sự  cố  và nguyên nhân xảy ra trong quá trình sơn 
điện di xem bảng 5.2.
Bảng 4: Các sự  cố  và nguyên nhân xảy ra trong quá trình sơn điện  
di
Sự cố
Châm kim

Nguyên nhân
Hàm lượng dung môi thấp.
Lượng axit quá cao.
Hàm lượng chất rắn thấp.

Chỗ không mạ

Sấy gia nhiệt nhanh.
Thuốc đánh bóng chưa làm sạch.


Màu cầu vồng

Chi tiết có dầu.
Lớp sơn mỏng.

Đóng cục

Lớp sơn quá dày.
Hàm lượng dung môi thấp.
Trong buồng sấy không khí không đủ  hoặc đối 

Sắp xếp không có quy luật

lưu không tốt.
Xử lý trước khi sơn khồng tốt

Bong

Dung môi nhiều

Độ cứng không đủ

Thời gian sấy không đủ, hoặc khồng đạt đến 
độ sấy.


PHẦN 3: ỨNG DỤNG VÀ QUY MÔ CÔNG NGHỆ TRÊN THỊ TRƯỜNG

1. Ứng dụng

Sơn điện ly là công nghệ bảo vệ bề mặt tiên tiến. Có thể sử dụng trên 
tất cả các bề mặt dẫn điện. Tạo ra lớp bảo vệ có độ  cứng, khả  năng chống 
mòn và khả năng kháng axit rất cao.

Hình 5: Một số sản phẩm từ công nghệ sơn điện ly
Sơn điện ly được ứng dụng nhiều nhất trong sơn lót ô tô với số lượng  
lớn trên dây truyền tự động..


Lớp sơn điện ly có tác dụng chống ăn mòn rất tốt và là lớp sơn đầu tiên 
trong số một vài lớp phủ trên thân cũng như  các chi tiết xe ôtô. Do vậy, sản  
phẩm xe ôtô của hãng xe nổi tiếng thế  giới audi có thời gian bảo hành hai  
năm nhưng riêng nước sơn được bảo hành với thời hạn tới 10 năm.
2. Quy mô thị trường và hạn chế của công nghệ
2.1. Quy mô thị trường
Quy mô thị  trường sơn điện ly phụ  thuộc chủ  yếu vào sản lượng các 
loại xe ô tô mới như xe chở khách, xe thương mại, các thiết bị xây dựng công  
suất cao, các thiết bị  nông nghiệp. Do hiệu quả  hơn trội, chi phí sản xuất 
thấp và có khả năng đáp ứng các yêu cầu chặt chẽ về bảo vệ môi trường nên 
sơn điện ly luôn có nhu cầu cao từ  các lĩnh vực  ứng dụng công nghiệp như 
sản xuất xe ô tô, dụng cụ thiết bị, xây dựng, nội thất.
2.2. Hạn chế của công nghệ
Công nghệ sơn điện ly có nhiều  ưu điểm và được ứng dụng lớn trong 
công nghiệp. Nhưng nó vẫn tồn tại điểm hạn chế, trong đó hạn chế  lớn cho 
sự phát triển rộng khắp của công nghệ sơn điện ly là chi phí vốn đầu tư cao.  
Đầu tư  cho một dây chuyền sơn điện ly  ở  những hãng xe ô tô lớn trên thế 
giới có thể lên tới hàng trăm triệu USD.