Deposición electroforética

La deposición electroforética ( EPD ) es un término que engloba una amplia gama de procesos industriales , entre los que se incluyen el recubrimiento electroforético , la electrodeposición catódica , la electrodeposición anódica y el recubrimiento electroforético o pintura electroforética . Una característica distintiva de este proceso es que las partículas coloidales suspendidas en un medio líquido migran bajo la influencia de un campo eléctrico ( electroforesis ) y se depositan sobre un electrodo . Todas las partículas coloidales que pueden formar suspensiones estables y que pueden transportar carga eléctrica pueden utilizarse en la deposición electroforética. Esto incluye materiales como polímeros , pigmentos , colorantes , cerámicas y metales .

Este proceso resulta útil para aplicar materiales a cualquier superficie conductora de electricidad . Los materiales que se depositan son el principal factor determinante de las condiciones de procesamiento y del equipo que se puede utilizar.

Debido a la amplia utilización de los procesos de pintura electroforética en numerosas industrias, la EPD acuosa es el proceso comercialmente más común. Sin embargo, también se conocen aplicaciones de la deposición electroforética no acuosa. Actualmente se están explorando aplicaciones de la EPD no acuosa para la fabricación de componentes electrónicos y la producción de recubrimientos cerámicos . Los procesos no acuosos tienen la ventaja de evitar la electrólisis del agua y la liberación de oxígeno que la acompaña.

Este proceso se utiliza industrialmente para aplicar recubrimientos a productos metálicos fabricados. Se ha empleado ampliamente para recubrir carrocerías y piezas de automóviles, tractores y maquinaria pesada , aparamenta eléctrica, electrodomésticos, muebles metálicos, envases de bebidas, sujetadores y muchos otros productos industriales.

Los procesos EPD se utilizan frecuentemente para la fabricación de fotocatalizadores de dióxido de titanio (TiO₂ ₎ soportados para aplicaciones de purificación de agua, empleando polvos precursores que pueden inmovilizarse mediante métodos EPD sobre diversos materiales de soporte. Las películas gruesas producidas de esta manera permiten una síntesis más económica y rápida en comparación con las películas delgadas obtenidas por el método sol-gel , además de ofrecer una mayor superficie de fotocatalizador.

En la fabricación de pilas de combustible de óxido sólido, las técnicas EPD se emplean ampliamente para la fabricación de ánodos porosos de ZrO ₂ a partir de precursores en polvo sobre sustratos conductores.

Los procesos EPD tienen una serie de ventajas que han hecho que estos métodos sean ampliamente utilizados ^{[ 1 ].}

1. El proceso aplica recubrimientos que, por lo general, tienen un espesor muy uniforme y no presentan porosidad.
2. Los objetos complejos fabricados mediante manufactura pueden recubrirse fácilmente, tanto en el interior de las cavidades como en las superficies exteriores.
3. Velocidad de recubrimiento relativamente alta.
4. Pureza relativamente alta.
5. Aplicabilidad a una amplia gama de materiales (metales, cerámicas, polímeros, ).
6. Fácil control de la composición del recubrimiento.
7. El proceso suele estar automatizado y requiere menos mano de obra que otros procesos de recubrimiento.
8. La utilización altamente eficiente de los materiales de recubrimiento da como resultado costos más bajos en comparación con otros procesos.
9. El proceso acuoso, que se utiliza habitualmente, presenta un menor riesgo de incendio en comparación con los recubrimientos a base de disolventes a los que ha sustituido.
10. Los productos de pintura electroforética modernos son significativamente más respetuosos con el medio ambiente que muchas otras tecnologías de pintura.

En varios laboratorios de investigación se han fabricado piezas cerámicas gruesas y complejas. Además, se ha utilizado la EPD para producir microestructuras personalizadas , como gradientes funcionales y laminados, mediante el control de la suspensión durante el procesamiento. ^{[ 2 ]}

La primera patente para el uso de la pintura electroforética se otorgó en 1917 a Davey y General Electric . Desde la década de 1920, el proceso se ha utilizado para la deposición de látex de caucho . En la década de 1930 se emitieron las primeras patentes que describían resinas dispersables en agua y neutralizadas con base, diseñadas específicamente para la EPD.

El recubrimiento electroforético comenzó a adquirir su forma actual a finales de la década de 1950, cuando el Dr. George EF Brewer y su equipo de Ford empezaron a trabajar en el desarrollo del proceso para el recubrimiento de automóviles. El primer sistema anódico comercial para automóviles entró en funcionamiento en 1963.

La primera patente para un producto EPD catódico se emitió en 1965 y se asignó a BASF . PPG fue la primera en introducir comercialmente el EPD catódico en 1970. El primer uso de EPD catódico en la industria automotriz se produjo en 1975. Hoy en día, alrededor del 70% del volumen de EPD en uso en el mundo es de tipo EPD catódico, debido en gran medida al alto uso de esta tecnología en la industria automotriz. Probablemente sea el mejor sistema jamás desarrollado y ha dado como resultado una gran extensión de la vida útil de la carrocería en la industria automotriz.

Existen miles de patentes relacionadas con diversas composiciones, procesos y artículos recubiertos con EPD. Si bien las patentes han sido emitidas por diversas oficinas gubernamentales, prácticamente todos los avances significativos pueden consultarse en las patentes emitidas por la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos .

El proceso industrial general de deposición electroforética consta de varios subprocesos:

1. Preparación: esta suele consistir en algún tipo de proceso de limpieza y puede incluir la aplicación de un recubrimiento de conversión , normalmente un recubrimiento de fosfato inorgánico.
2. El proceso de recubrimiento en sí consiste en sumergir la pieza en un recipiente que contiene el baño o la solución de recubrimiento y aplicar corriente eléctrica continua a través del baño EPD mediante electrodos. Normalmente, en las aplicaciones de electrorecubrimiento o pintura electroforética se utilizan voltajes de entre 25 y 400 voltios de corriente continua. El objeto a recubrir actúa como uno de los electrodos, y un conjunto de contraelectrodos completa el circuito.
3. Tras la deposición, el objeto se enjuaga normalmente para eliminar el baño no depositado. El proceso de enjuague puede utilizar un ultrafiltro para deshidratar una parte del baño del recipiente de recubrimiento y utilizarla como material de enjuague. Si se utiliza un ultrafiltro, todo el material enjuagado puede devolverse al recipiente de recubrimiento, lo que permite una alta eficiencia de utilización de los materiales de recubrimiento, además de reducir la cantidad de residuos vertidos al medio ambiente.
4. Tras el enjuague, se suele aplicar un proceso de horneado o curado. Este proceso reticula el polímero y permite que el recubrimiento, que será poroso debido a la liberación de gas durante el proceso de deposición, fluya y adquiera una superficie lisa y continua.

Durante el proceso EPD, se aplica corriente continua a una solución de polímeros con grupos ionizables o a una suspensión coloidal de polímeros con grupos ionizables que también puede incorporar materiales sólidos como pigmentos y cargas. Los grupos ionizables incorporados al polímero se forman mediante la reacción de un ácido y una base para formar una sal . La carga particular, positiva o negativa, que se le confiere al polímero depende de la naturaleza química del grupo ionizable. Si los grupos ionizables del polímero son ácidos, el polímero tendrá una carga negativa al reaccionar con una base. Si los grupos ionizables del polímero son bases, el polímero tendrá una carga positiva al reaccionar con un ácido.

Existen dos tipos de procesos EPD: anódico y catódico. En el proceso anódico, el material con carga negativa se deposita sobre el electrodo con carga positiva, o ánodo . En el proceso catódico, el material con carga positiva se deposita sobre el electrodo con carga negativa, o cátodo . ^{[ 3 ]}

Cuando se aplica un campo eléctrico, todas las especies cargadas migran mediante el proceso de electroforesis hacia el electrodo con carga opuesta. Existen varios mecanismos mediante los cuales se puede depositar material en el electrodo:

1. Destrucción de la carga y la consiguiente disminución de la solubilidad.
2. Coagulación por concentración.
3. Salado .

El proceso electroquímico principal que ocurre durante la electrodeposición acuosa es la electrólisis del agua. Esto se puede demostrar mediante las siguientes dos semirreacciones que tienen lugar en los dos electrodos:

Ánodo : 2H ₂ O → O ₂ (gas) + 4H(+) + 4e(-)

Cátodo : 4H ₂ O + 4e(-) → 4OH(-) + 2H ₂ (gas)

En la deposición anódica, el material que se deposita contiene sales de un ácido como grupo portador de carga. Estos aniones con carga negativa reaccionan con los iones de hidrógeno (protones) con carga positiva que se producen en el ánodo por la electrólisis del agua, regenerando así el ácido original. El ácido completamente protonado no tiene carga (descarga electrostática) y es menos soluble en agua, pudiendo precipitarse sobre el ánodo.

La situación análoga se da en la deposición catódica, con la diferencia de que el material depositado tendrá sales de una base como grupo portador de carga. Si la sal de la base se ha formado por protonación de la base, esta reaccionará con los iones hidroxilo que se forman por electrólisis del agua, dando lugar a la base neutra cargada (nuevamente, destrucción de carga) y agua. El polímero sin carga es menos soluble en agua que cuando estaba cargado, y se produce la precipitación sobre el cátodo.

Las sales de onio, utilizadas en el proceso catódico, no son bases protonadas y no se depositan mediante el mecanismo de destrucción de carga. Este tipo de materiales se depositan en el cátodo por coagulación por concentración y precipitación salina. Al alcanzar las partículas coloidales el objeto sólido a recubrir, se comprimen y el agua de los intersticios se expulsa. Al comprimirse, las micelas individuales colapsan formando micelas cada vez más grandes. La estabilidad coloidal es inversamente proporcional al tamaño de la micela; por lo tanto, a medida que las micelas aumentan de tamaño, se vuelven menos estables hasta precipitar de la solución sobre el objeto a recubrir. Al concentrarse más grupos cargados en un volumen menor, aumenta la fuerza iónica del medio, lo que también facilita la precipitación de los materiales de la solución. Ambos procesos ocurren simultáneamente y contribuyen a la deposición del material.

Durante el proceso de deposición acuosa, se forma gas en ambos electrodos. En el cátodo se forma hidrógeno y en el ánodo , oxígeno . Para una cantidad determinada de transferencia de carga, se genera exactamente el doble de hidrógeno que de oxígeno a nivel molecular.

Esto tiene efectos significativos en el proceso de recubrimiento. El más evidente se observa en la apariencia de la película depositada antes del horneado. El proceso catódico produce una cantidad considerablemente mayor de gas atrapado en la película que el proceso anódico. Dado que el gas tiene una resistencia eléctrica mayor que la película depositada o el baño mismo, la cantidad de gas influye significativamente en la corriente a un voltaje aplicado determinado . Por ello, los procesos catódicos suelen poder operarse a voltajes significativamente más altos que los procesos anódicos correspondientes.

El recubrimiento depositado presenta una resistencia significativamente mayor que el objeto que se está recubriendo. A medida que la película depositada precipita, la resistencia aumenta. Este aumento de resistencia es proporcional al espesor de la película depositada; por lo tanto, a un voltaje dado, la corriente eléctrica disminuye a medida que la película se vuelve más gruesa hasta que finalmente alcanza un punto en el que la deposición se ralentiza o se detiene (autolimitación). De este modo, el voltaje aplicado es el principal factor que controla la cantidad de película depositada.

La capacidad del recubrimiento EPD para cubrir las cavidades internas de una pieza se denomina "poder de penetración". En muchas aplicaciones, es deseable utilizar materiales de recubrimiento con un alto poder de penetración. Este poder depende de varias variables, pero, en general, se puede afirmar que cuanto mayor sea el voltaje de recubrimiento, mayor será la penetración del recubrimiento en las cavidades. Las pinturas electroforéticas de alto poder de penetración suelen utilizar voltajes de aplicación superiores a 300 voltios CC.

La temperatura de recubrimiento es una variable importante que afecta al proceso EPD. Esta temperatura influye en la conductividad del baño y de la película depositada, la cual aumenta con la temperatura. Asimismo, afecta la viscosidad de la película depositada, lo que a su vez influye en su capacidad para liberar las burbujas de gas que se forman.

La temperatura de coalescencia del sistema de recubrimiento es una variable importante para el diseñador. Se puede determinar graficando el espesor de la película en función de la temperatura de recubrimiento, manteniendo constantes el tiempo de recubrimiento y el perfil de voltaje aplicado. A temperaturas inferiores a la de coalescencia, el crecimiento y la ruptura de la película difieren notablemente de lo habitual debido a la deposición porosa.

El tiempo de recubrimiento también es una variable importante para determinar el espesor de la película, la calidad de la película depositada y el poder de penetración. Dependiendo del tipo de objeto que se esté recubriendo, pueden ser apropiados tiempos de recubrimiento de varios segundos hasta varios minutos.

El voltaje máximo que se puede utilizar depende del tipo de sistema de recubrimiento y de otros factores. Como ya se mencionó, el espesor de la película y el poder de penetración dependen del voltaje de aplicación. Sin embargo, a voltajes excesivamente altos, puede ocurrir un fenómeno llamado "ruptura". El voltaje en el que ocurre este fenómeno se denomina "voltaje de ruptura". El resultado de la ruptura es una película que suele ser muy gruesa y porosa. Normalmente, esta película no es aceptable ni estética ni funcionalmente. Las causas y los mecanismos de la ruptura no se comprenden completamente; sin embargo, se sabe lo siguiente:

1. Las químicas de recubrimiento EPD anódico disponibles comercialmente suelen presentar rupturas a voltajes significativamente más bajos que sus contrapartes catódicas disponibles comercialmente.
2. Para una determinada composición química de EPD, cuanto mayor sea la conductividad del baño, menor será la tensión de ruptura.
3. Para una determinada composición química de EPD, los voltajes de ruptura normalmente disminuyen a medida que aumenta la temperatura (para temperaturas superiores a la temperatura de coalescencia).
4. La adición de disolventes orgánicos y plastificantes a la composición de un baño determinado, que reducen la viscosidad de la película depositada, a menudo produce mayores espesores de película a un voltaje dado, pero generalmente también reduce la potencia de penetración y el voltaje de ruptura.
5. El tipo y la preparación del sustrato (material utilizado para fabricar el objeto que se está recubriendo) también pueden tener un efecto significativo en el fenómeno de ruptura.

Existen dos categorías principales de procesos químicos de EPD: anódico y catódico. Ambos se siguen utilizando comercialmente, aunque el proceso anódico lleva más tiempo en uso industrial y, por lo tanto, se considera el más antiguo. Ambos tipos de procesos presentan ventajas y desventajas, y distintos expertos pueden tener diferentes perspectivas sobre los pros y los contras de cada uno.

Las principales ventajas que normalmente se destacan del proceso anódico son:

1. Costes más bajos en comparación con el proceso catódico.
2. Requisitos de control más sencillos y menos complejos.
3. Menos problemas con la inhibición del curado de las capas de recubrimiento superiores posteriores.
4. Menor sensibilidad a las variaciones en la calidad del sustrato.
5. El sustrato no está sometido a condiciones altamente alcalinas, que podrían disolver el fosfato y otros recubrimientos de conversión.
6. Ciertos metales, como el zinc, pueden volverse quebradizos debido al hidrógeno gaseoso que se desprende en el cátodo. El proceso anódico evita este efecto, ya que en el ánodo se genera oxígeno.

Las principales ventajas que normalmente se destacan de los procesos catódicos son:

1. Es posible lograr niveles más altos de protección contra la corrosión. (Si bien muchos creen que las tecnologías catódicas ofrecen una mayor protección contra la corrosión , otros expertos argumentan que esto probablemente se deba más al polímero de recubrimiento y a la química de reticulación que al electrodo sobre el que se deposita la película).
2. Es posible diseñar el producto para que tenga mayor alcance. (Si bien esto puede ser cierto con las tecnologías disponibles comercialmente en la actualidad, se conocen sistemas anódicos de alto alcance que se han utilizado comercialmente en el pasado).
3. La oxidación solo se produce en el ánodo, por lo que se evitan las manchas y otros problemas que pueden resultar de la oxidación del propio sustrato del electrodo en el proceso catódico.

Una diferencia significativa y real que no se menciona con frecuencia es que las tecnologías de reticulación catalizadas por ácido son más adecuadas para el proceso anódico. Estos agentes reticulantes se utilizan ampliamente en todo tipo de aplicaciones de recubrimiento. Entre ellos se incluyen agentes reticulantes populares y relativamente económicos como la melamina - formaldehído , el fenol -formaldehído, la urea-formaldehído y la acrilamida -formaldehído.

Los reticulantes de tipo melamina-formaldehído, en particular, se utilizan ampliamente en recubrimientos electroquímicos anódicos. Estos reticulantes son relativamente económicos y ofrecen una amplia gama de características de curado y rendimiento, lo que permite al diseñador del recubrimiento adaptar el producto al uso final deseado. Los recubrimientos formulados con este tipo de reticulante pueden presentar una resistencia aceptable a la luz ultravioleta. Muchos de ellos son materiales de viscosidad relativamente baja y pueden actuar como plastificantes reactivos , sustituyendo parte del disolvente orgánico que de otro modo sería necesario. La cantidad de formaldehído libre, así como el formaldehído que se libera durante el proceso de horneado, es motivo de preocupación, ya que se consideran contaminantes atmosféricos peligrosos.

La película depositada en sistemas catódicos es bastante alcalina, y las tecnologías de reticulación catalizada por ácido no han sido las preferidas en productos catódicos en general, aunque ha habido algunas excepciones. El tipo más común de química de reticulación que se utiliza actualmente en productos catódicos se basa en la química del uretano y la urea.

El poliuretano aromático y el reticulante de tipo urea son una de las razones importantes por las que muchos recubrimientos electroquímicos catódicos muestran altos niveles de protección contra la corrosión. Por supuesto, no es la única razón, pero si se comparan composiciones de recubrimiento electroquímico con reticulantes de uretano aromático con sistemas análogos que contienen reticulantes de uretano alifático, los sistemas con reticulantes de uretano aromático funcionan de manera significativamente mejor. Sin embargo, los recubrimientos que contienen reticulantes de uretano aromático generalmente no funcionan bien en términos de resistencia a la luz UV. Si el recubrimiento resultante contiene enlaces cruzados de urea aromática, la resistencia a los rayos UV será considerablemente peor que si solo se producen enlaces cruzados de uretano. Una desventaja de los uretanos aromáticos es que también pueden causar amarilleamiento del propio recubrimiento, así como de las capas de recubrimiento superiores posteriores. Una reacción secundaria indeseada significativa que ocurre durante el proceso de horneado produce poliaminas aromáticas . Se prevé que los reticulantes de uretano basados ​​en diisocianato de tolueno (TDI) produzcan toluendiamina como reacción secundaria, mientras que los basados ​​en diisocianato de difenilmetano producen diaminodifenilmetano y poliaminas aromáticas de orden superior. Estas poliaminas aromáticas indeseadas pueden inhibir el curado de las capas de acabado catalizadas con ácido y provocar la delaminación de dichas capas tras la exposición a la luz solar. Si bien la industria nunca ha reconocido este problema, muchas de estas poliaminas aromáticas indeseadas son carcinógenas conocidas o sospechosas.

Además de las dos categorías principales de anódicos y catódicos, los productos EPD también se pueden describir según la química del polímero base utilizado. Existen varios tipos de polímeros que se han utilizado comercialmente. Muchos de los primeros polímeros anódicos se basaban en aceites maleinizados de diversos tipos, siendo el aceite de tall y el aceite de linaza dos de los más comunes. Actualmente, predominan los polímeros epoxi y acrílicos. La descripción y las ventajas generalmente destacadas son las siguientes:

1. Epoxi : Si bien se han utilizado materiales epoxi alifáticos, la mayoría de los tipos de epoxi EPD se basan en polímeros epoxi aromáticos, generalmente mediante la polimerización de éteres diglicidílicos de bisfenol A. La cadena principal del polímero puede modificarse con otros tipos de compuestos químicos para lograr las características de rendimiento deseadas. Por lo general, este tipo de compuesto químico se utiliza en aplicaciones de imprimación donde el recubrimiento recibirá una capa de acabado, especialmente si el objeto recubierto necesita resistir la luz solar. Este compuesto químico generalmente no tiene buena resistencia a la luz UV. Sin embargo, se utiliza con frecuencia cuando se requiere una alta resistencia a la corrosión.
2. Acrílicos : Estos polímeros se basan en polímeros iniciados por radicales libres que contienen monómeros derivados del ácido acrílico y el ácido metacrílico , así como sus numerosos ésteres. Generalmente, este tipo de química se utiliza cuando se requiere resistencia a los rayos UV. Estos polímeros también ofrecen la ventaja de una gama de colores más amplia, ya que son menos propensos al amarilleamiento en comparación con las resinas epoxi.

La velocidad de deposición electroforética (EPD) depende de múltiples procesos cinéticos que actúan de forma conjunta. Uno de los principales procesos cinéticos involucrados en la EPD es la electroforesis, el movimiento de partículas cargadas en respuesta a un campo eléctrico. Sin embargo, a medida que la concentración local de partículas disminuye cerca de los electrodos, la difusión de partículas desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración, impulsada por una diferencia de potencial químico, también influye en la velocidad de deposición. Esta sección analizará las condiciones que determinan las velocidades de cada uno de estos procesos y cómo se incorporan estas variables en los diferentes modelos utilizados para evaluar la EPD.

Para que cualquiera de los procesos ocurra, las moléculas deben formar una suspensión acuosa estable. Hay cuatro procesos comunes por los cuales la partícula puede obtener la carga superficial necesaria para formar una dispersión estable: 1. Disociación o ionización de un grupo superficial 2. Reabsorción de iones 3. Adsorción de surfactantes ionizados 4. Sustitución isomórfica. La química superficial de la molécula y su entorno local determinarán cómo obtiene una carga superficial. Sin suficiente carga superficial para equilibrar las fuerzas atractivas de van der Waals entre las partículas, estas se agregarán. Una superficie cargada no es el único parámetro que influye en la estabilidad coloidal. El tamaño de partícula, el potencial zeta y la conductividad, viscosidad y constante dieléctrica del disolvente también determinan la estabilidad de la dispersión. ^{[ 4 ]} Siempre que la dispersión sea estable, la velocidad inicial de deposición estará determinada principalmente por la intensidad del campo eléctrico. La resistencia de la solución puede disipar el voltaje aplicado, por lo que la carga superficial real en cada electrodo puede ser menor de lo previsto. Las partículas cargadas se adherirán a un sustrato ubicado en el electrodo de carga opuesta. Como simplificación, bajo voltajes bajos y tiempos de deposición cortos, la ley de Hamaker ^{[ 3 ]} describe una relación lineal entre la intensidad del campo, el espesor depositado y el tiempo.

${\displaystyle m=\mu \times C_{s}\times S\times E\times t}$

Esta ecuación proporciona la masa depositada electroforéticamente m en gramos, en función de la movilidad electroforética μ (en unidades de cm² ^s⁻¹ ) , la carga de sólidos C _s (en g cm⁻³ ⁾ , el área superficial cubierta S (cm² ⁾ , la intensidad del campo eléctrico E (V cm⁻¹ ⁾ y el tiempo t (s). Esta ecuación es útil para evaluar la ^eficiencia de los procesos de EPD aplicados en relación con los valores teóricos.

La aproximación lineal simple aplicada por la ley de Hamaker se degrada bajo voltajes más altos y tiempos de deposición más largos. Bajo voltaje más alto, las reacciones químicas, como la reducción, impulsadas por la influencia del campo aplicado pueden oscurecer la cinética. Por lo tanto, se deben usar solventes con altos potenciales de reducción-oxidación para evitar la electrólisis y la evolución de gas. ^{[ 4 ]} Y si las partículas depositadas son aislantes, entonces a medida que la capa depositada crece más gruesa el campo eléctrico efectivo disminuirá. Además, el área que rodea la región electroactiva cerca de los electrodos se agotará de partículas. La difusión de partículas desde el volumen a la región electroactiva puede limitar la velocidad de crecimiento. La difusión de partículas de alta a baja concentración se puede aproximar por las leyes de Fick y su velocidad estará determinada por la diferencia en la concentración de partículas, así como por la viscosidad del solvente, la masa de partículas y la estabilidad coloidal. Finalmente, a medida que el espesor de la deposición aumenta y la fuerza del campo disminuye, el crecimiento se saturará. El cambio en el espesor que ocurre al inicio de la saturación se describe por la siguiente ecuación. ^{[ 5 ]}

${\displaystyle {dw(t) \over dt}=w_{o}f\exp(-kt)}$ dónde ${\displaystyle k={A \sobre V}{\epsilon \xi \sobre 4\pi \eta }(E-\Delta E)}$

w es el peso de las partículas sólidas depositadas en el electrodo, k la constante cinética, t el tiempo de deposición, A el área del electrodo, V el volumen de la suspensión,${\displaystyle w_{o}}$el peso inicial de las partículas sólidas en la suspensión, ε la constante dieléctrica del líquido, ξ el potencial zeta de la partícula en el disolvente, n la viscosidad del disolvente, E el voltaje de corriente continua aplicado y${\displaystyle \Delta }$E la caída de voltaje a través de la capa depositada. ^{[ 5 ]}

Antes de la saturación, existe una relación lineal entre el espesor de la deposición y el tiempo. El inicio de la saturación conlleva una disminución en la tasa de deposición, que se modela como un comportamiento parabólico. El tiempo crítico de transición entre el comportamiento lineal y el parabólico se aproxima mediante la siguiente ecuación. ^{[ 5 ]}

${\displaystyle t^{\operatorname {1} \over \operatorname {2} }e^{\operatorname {-k} t}={S_{2} \over 2S_{1}}}$

t es el tiempo de transición crítico,${\displaystyle S_{2}}$es la pendiente del régimen parabólico, y${\displaystyle S_{1}}$es la pendiente de la tasa de crecimiento de la capa de deposición en el régimen lineal.

Para determinar la aplicabilidad de la EPD a un sistema, es necesario asegurar la estabilidad coloidal y la combinación de voltaje aplicado y tiempo de reacción que produzca el espesor depositado deseado.

En ciertas aplicaciones, como la deposición de materiales cerámicos, no se pueden aplicar voltajes superiores a 3-4 V en la EPD acuosa si es necesario evitar la electrólisis del agua. Sin embargo, puede ser conveniente aplicar voltajes más altos para lograr mayores espesores de recubrimiento o aumentar la velocidad de deposición. En estas aplicaciones, se utilizan disolventes orgánicos en lugar de agua como medio líquido. Los disolventes orgánicos empleados suelen ser polares, como alcoholes y cetonas. El etanol , la acetona y la metil etil cetona son ejemplos de disolventes que se han considerado adecuados para su uso en la deposición electroforética.

• https://web.archive.org/web/20060907065139/http://www.mtm.kuleuven.ac.be/Research/C2/EPD.htm
• «Electrorecubrimiento»; Asociación de Electrorecubrimiento; Cincinnati, OH; 2002 ISBN 0-9712422-0-8
• «Diseño e implementación de sistemas de acabado»; Sociedad de Ingenieros de Fabricación; Dearborn, MI; 1993; ISBN 0-87263-434-5
• «Electrodeposición de recubrimientos»; Sociedad Química Estadounidense; Washington D.C.; 1973; ISBN 0-8412-0161-7
• "Electropintura"; RL Yeates; Robert Draper LTD; Teddington; 1966
• «Pinturas y recubrimientos superficiales»; editor: R. Lambourne; Ellis Horwood Limited; Chichester, West Sussex, Inglaterra; 1987; ISBN 0-85312-692-5y ISBN 0-470-20809-0
• www.electrocoat.org
• www.uspto.gov
• Departamento de Tecnología de Polvos, Universidad de Saarland, Alemania