Фосфатирование что это такое
Что такое фосфатирование металла?
Защита металлов от коррозии по-прежнему остается актуальной. Технологии непрерывно совершенствуются, но полностью задача пока не решена. Тем не менее, эффективным способом предохранения металла от разрушающего воздействия окружающей среды признано его фосфатирование.
Что такое фосфатирование
Фосфатирование металла — это покрытие его поверхности пленкой малорастворимых фосфатов железа, цинка или марганца. Защищаемые изделия обрабатываются химическими составами, основным ингредиентом которых является фосфорнокислая соль цинка, железа, марганца или их смесей. В результате на поверхности металла образуется фосфатный слой, препятствующий возникновению коррозионных пятен.
Фосфатирование улучшает сцепляемость металла с лакокрасочными материалами, поэтому оно активно применяется как предварительная операция перед окраской деталей.
Кроме того, при повреждении лакокрасочного слоя во время эксплуатации изделия фосфатная пленка значительно замедляет коррозию.
Фосфатирование используется для защиты:
Однако этот метод не оправдал себя для высоколегированных сталей.
Свойства фосфатного покрытия
Металлические изделия, прошедшие фосфатирование, успешно переносят агрессивное воздействие различных факторов:
Фосфатная пленка выдерживает напряжение до 1000 В, кратковременное повышение температуры до +500°С и понижение до -75°С.
Основные функции фосфатного слоя:
Недостатком фосфатного слоя является то, что он не выдерживает действия водяного пара, щелочей и кислот. Поэтому его в основном используют не в качестве самостоятельной защиты, а как основу под лакокрасочное, смазочное покрытие или перед пассивированием металла.
Цвет фосфатного покрытия варьируется от светло-серого до почти черного.
Виды фосфатирования
Существуют несколько способов защиты металла от коррозии методом фосфатирования. Среди них:
Средства для холодного фосфатирования производства НПО КрасКо
Для холодного фосфатирования производятся специальные грунты и пасты. Фосфатирующие грунтовки применяются очень широко. Для работы с ними не требуется погружения изделия в емкость — грунт наносится на металл обычной кистью, валиком, методом распыления.
Для холодного фосфатирования металла НПО КрасКо рекомендует материалы собственного производства:
Наша продукция ни в чем не уступает зарубежным аналогам. В сочетании с лакокрасочными материалами она обеспечивает длительную антикоррозионную защиту металлоизделий, продлевает срок их эксплуатации в агрессивных условиях промышленной атмосферы во всех климатических поясах.
Описание того, что такое фосфатирование
Проблема защиты металлов и сплавов от коррозионных процессов встала еще с тех пор, как люди научились добывать металл из руды. Технологии производства значительно изменились и стали более современными, однако коррозия все равно разрушает изделия и конструкции.
Для защиты металлических поверхностей применяют покрытие цинком, но это не обеспечивает максимальной защиты. Современная промышленность применяет более совершенный способ защиты от неблагоприятных воздействий – фосфатирование металла.
Что такое фосфатирование
С помощью данной технологии можно не только сберечь изделие или поверхность, но и получить повышенную износостойкость материала.
Технология предполагает обработку металлических поверхностей специальными растворами, в основе которых лежат фосфорнокислые соли. В результате образуется прочная защитная пленка. Среди видов фосфатирования наиболее популярный метод – нанесение фосфатирующих грунтов. Также применяют и гидроабразивную, и химическую обработку металлов.
Фосфатная пленка позволяет в несколько раз улучшить защитные характеристики и срок эксплуатации лакокрасочного покрытия. За счет низкой электропроводности пленка также улучшает адгезию и препятствует подпленочным коррозионным процессам. Нередко технология применяется на изделиях перед покраской по порошковой технологии.
Фосфатная пленка легко выдерживает воздействия органических веществ – это различные масла, смазочные и горячие материалы, любые газы, кроме сероводорода.
Данная технология позволяет обрабатывать чугун, низколегированные, а также углеродистые стали. Фосфатные покрытия могут наноситься на цинк, кадмий, медные сплавы, алюминий. Фосфатируют и высокоуглеродистую сталь.
Но, несмотря на свои высокие защитные качества фосфатное покрытие может разрушиться под воздействием щелочей, морской воды, пара воды, кислоты, пресной воды, а также водяного пара.
Защитная пленка образуется за счет окунания изделия в специальную ванну, где находится фосфатирующий раствор. Также можно наносить покрытие методом распыления в струйной камере. В зависимости от состава растворов, на поверхности могут образовываться фосфаты с хорошо выраженной кристаллической решеткой или же без нее.
Кристаллическая пленка оседает из раствора с катионами тяжелых металлов, а аморфную пленку получают из раствора кислых фосфатов щелочных металлов или кислого фосфата аммония.
С помощью фосфатирования металлы можно длительно эксплуатировать в тяжелых условиях, таких как:
Основные методы обработки
Получить защитную фосфатную пленку можно разными способами, а выбор конкретного метода очень зависит от детали, которую нужно обработать, а также от области применения детали или конструкции. В промышленности чаще всего применяются следующие способы фосфатирования:
Препаратом «Мажеф»
Это не что иное, как химическое фосфатирование, при котором деталь окунается в ванну со специальным раствором. Химической обработке подвергают низкоуглеродистые стали. Чаще всего данный способ применяется для подготовки металлоконструкций и изделий под покраску для получения надежных антикоррозийных грунтов.
Мажеф – это сочетание марганца, железа и фосфора. Продукт напоминает соль или порошок зеленоватого цвета.
Концентрация раствора в ванне – не более 40 г на 1 л. Чтобы получить пленку химическим методом, изделие помещается в готовый состав, который подогревают и доводят до температуры кипения. Рекомендуется периодическое помешивание. Кипятят ванну в течение 15-20 минут. Этого вполне хватит, чтобы сталь покрылась слоем защитной пленки.
Чтобы при помощи химического способа получить высококачественную пленку, толщина которой составляет от 5 до 10 мкм, необходимо предварительно тщательно подготовить поверхность при помощи абразивной очистки или с использованием пескоструйного аппарата.
Состав рекомендуется готовить с некоторым избытком, так как в процессе нагревания часть его испарится. Общая кислотность устанавливается при помощи титрования по фенолфталеину. Уровень свободной кислотности можно выяснять при помощи индикаторов метилоранжа.
Фосфорной кислотой
Фосфорную кислоту используют для получения покрытия холодным методом. Чтобы процесс фосфатирования протекал максимально стабильно, температура раствора должна находиться в диапазоне 18-25 градусов.
Чтобы добиться покрытий с высоким качеством и прочностью, нужно четко соблюдать количество действующих ингредиентов. В промышленности применяется следующая концентрация:
В данном растворе деталь или конструкции из металлов обрабатывают в течение 30 минут. Этого вполне достаточно, чтобы на поверхности образовались фосфаты.
Технология подойдет для обработки больших деталей посредством струйного метода. Данный вариант по сравнению с фосфатированем в ваннах дает возможность значительно снизить продолжительность процесса, а также уменьшить расход материала.
Метод с монофосфатами цинка
Данная технология применяется для защиты металлов, которые будут применяться в электрической отрасли, а также на машиностроительных производствах. Поверхность или деталь помещают в раствор из следующих веществ:
Процесс фосфатирования проходит при температуре раствора 60 градусов. Для покрытия металлов плотной фосфатной пленкой необходимо около 20 минут. Для проведения процесса также нужна ванна.
Что касается качества покрытия, то фосфатные пленки аналогичны по характеристикам тем, которые получают с использованием раствора Мажефа. Так можно обеспечить высокую степень защиты любому металлу.
Для обработки оцинкованных сталей лучше применять раствор, в котором используется сернокислый цинк, азотный цинк, фосфорная кислота, фтористый натрий. Процесс проводят при температурах около 60 градусов, а длительность его составляет до 20 минут. В данном растворе можно обрабатывать цинк, углеродистые стали, никель.
Обработка фосфатирующими пастами
В данном случае применяются специальные фосфатирующие грунты. Преимущество в том, что можно выполнять фосфатирование стали и других сплавов при комнатной температуре.
Смесь наносится на поверхность детали с помощью обычной кисти. Для обработки не нужны ванны, а это значит, что такому фосфатированию можно подвергать материалы в домашних условиях.
Этот способ часто используют автовладельцы и автопроизводители.
В составе грунта металлический пигмент, а также растворитель, в основе которого лежит ортофосфорная кислота. В краске чаще всего содержится цинк. При взаимодействии с ортофосфорной кислотой продукты коррозии укрепляются, создавая прочный защитный фосфатный слой.
Фосфатирующая паста широко применяется для обработки поверхностей деталей из черных и цветных сплавов любых размеров. Прогрунтованные поверхности пассивируются, что также улучшает их адгезионные качества.
Фосфатирование в домашних условиях
Нередко появляется нужда в фосфатировании различных деталей в домашних условиях. Чаще всего используется фосфатирование алюминия, но также можно обрабатывать разные виды сталей и не только.
Технология домашнего получения фосфатных покрытий немного отличается от промышленной – полноценная химическая обработка для многих недоступна. Преимущественно используется электрохимическая обработка.
Для получения защитных пленок нужен постоянный либо переменный ток. В роли электролита используются растворы фосфорной кислоты или раствор «Мажеф». Деталь, которую нужно покрыть фосфатами, ставят на электрод, опущенный в ванну с кислотой. В качестве анода применяются цинковые стержни, к которым также подсоединяют электрический ток.
Чтобы получить качественный результат, достаточно напряжения в 25 В. Процесс получения пленки займет около 30 минут. Метод идеально подойдет для различных деталей прямолинейной формы. Объемные геометрические изделия таким методом обрабатывать сложнее, так как на сложную деталь слой ляжет неравномерно, что снизит ее защитные качества.
С помощью технологии фосфатирования можно надежно защитить металлические изделия от разрушительного воздействия коррозии. Многие способы доступны в домашних условиях, что очень важно – дома многие работают с различными металлами и хотят, чтобы детали имели большой срок службы.
Методы и составы для фосфатирования металлов
Проблемой защиты металла от коррозионного разрушения человечество озабочено с тех пор, как научилось выплавлять из руды медные изделия.
С тех пор производство стали значительно усовершенствовалось, разработаны и новые способы защиты от коррозии. Но несмотря на значительные достижения в этой области, обеспечить 100% неподверженность разрушению подобных изделий, в условиях земной атмосферы, практически невозможно.
Одним из наиболее совершенных способов предохранения железа от воздействия неблагоприятной среды и придания его поверхности повышенной износостойкости является фосфатирование.
Фосфатирование: действие защитного механизма
Фосфатирование металла представляет собой процесс покрытия поверхности цветных и чёрных сплавов тончайшей фосфатной плёнкой, которая надёжно защищает поверхность от ржавчины.
В узлах, работа которых сопряжена с постоянным процессом трения, данная технология позволяет значительно увеличить износостойкость контактируемых поверхностей. Процессу фосфатирования поддаются практически все сплавы, за исключением высоколегированной стали, на которой фосфатная плёнка образуется очень низкого качества.
Этот способ защиты металла от разрушения позволяет в течение очень длительного времени эксплуатировать изделия в следующих условиях:
Фосфатная плёнка отлично защищает основной материал в перечисленных условиях, но в щелочной и кислотной среде быстро разрушается. Поэтому прежде чем приступать к покрытию металла для защиты от разрушения, необходимо точно знать состав среды, где будет эксплуатироваться изделие, поверхность которого подверглось процессу фосфатирования.
Фосфатирование в домашних условиях
В домашних условиях могут использоваться методы защиты металлов, которые не получили широкого применения на производстве. Одним из таких способов покрытия поверхности защитной фосфатирующей плёнкой является электрохимическая обработка.
Для нанесения на поверхность защитной плёнки применяется переменный или постоянный ток. В качестве электролита используются раствор фосфорной кислоты или препарата «Мажеф».
Заготовка, на которую планируется нанести защитный слой устанавливается на электрод, который будет опущен в ванну с электролитом, в качестве анода используются цинковые стержни, к которым также подводится электричество.
Для качественной обработки металла достаточно 25 В постоянного или переменного тока. Процедура нанесения защитного слоя занимает около 30 минут. Данный способ фосфатирования идеально подходит для защиты деталей прямолинейной формы.
Если геометрия изделия подвергаемого таким способом обработки сложнее, то фосфатирующий слой ложится недостаточно равномерно, что значительно снижает защитные свойства данного метода нанесения фосфатной плёнки.
Многие методы фосфатирования, которые используются на производстве, могут быть применены в домашних условиях, при условии соблюдения техники безопасности при обращении с химическими составами, а также точного следования методики нанесения защитного слоя.
Препарат «Мажеф» может быть использован в домашних условиях. Применение данного химического соединения позволяет нанести на поверхность изделия фосфатную плёнку, которая является идеальным грунтом для окраски.
Фосфатирование металла перед покраской, надёжно защитит кузов автомобиля от воздействия ржавчины, даже в тех местах, где краска будет удалена в результате механического воздействия. Перед тем как приступить к нанесению защитного слоя, с поверхности удаляется пыль и грязь, также необходимо тщательно обезжирить поверхность металла.
Можно обойтись без самостоятельного приготовления рабочей смеси, для этого можно приобрести готовые растворы в аэрозольной упаковке, с помощью которых можно осуществить равномерное распыление вещества. Покраску можно будет производить только после того, как обработанный участок полностью высохнет.
Некоторые фосфатирующие составы для защиты металла, можно наносить кистью. При таком варианте нанесения защитной плёнки, необходимо следить за равномерностью распределения фосфатирующей грунтовки по поверхности изделия.
Если обрабатываемая деталь небольшого размера, то в домашних условиях можно осуществить горячий способ нанесения защитного покрытия. Для этой цели используется «Мажеф» или смесь фосфорной кислоты и азотнокислого цинка. При проведении такой операции следует соблюдать осторожность и использовать защитные приспособления для глаз, а работу производить в хорошо проветриваемом помещении.
P.S. Применение фосфатирования металла позволяет избежать возникновения ржавчины, поэтому не стоит пренебрегать данным способом защиты поверхности. Несмотря на то, что данный способ применяется, чаще всего для предохранения чёрных сплавов от разрушения, его можно использовать и для покрытия меди, кадмия и алюминиевых изделий.
Технология и способы фосфатирования металла
Проблема защиты поверхности металлов от коррозии актуальна с того времени, как человечество принялось изготавливать из руды нужные ему вещи. Несмотря на постоянное совершенствование технологий, обеспечить полную защиту не удается. Эффективным методом предохранения от негативного влияния атмосферы и повышения износоустойчивости считается фосфатирование металла.
Описание и назначение технологии фосфатирования
Фосфатирование стали – обработка элементов из металлов веществами, основным компонентом которых является фосфорнокислая соль.
На изделии формируется высокопрочная пленка, обладающая малой электропроводностью и препятствующая возникновению очагов коррозии.
Благодаря значительному улучшению адгезионных свойств технология широко применяется также как подготовительный этап для металлических элементов перед покраской.
Фосфатирование практикуется для низколегированных и углеродистых сталей, чугуна, алюминия, цинка, кадмия, сплавов на основе меди. На элементах из высоколегированных марок формируется слой защиты невысокого качества.
Свойства и преимущества фосфатного покрытия
Подвергнутые фосфатированию детали из металла могут эксплуатироваться под влиянием различных факторов:
Благодаря фосфатированию значительно повышается износоустойчивость поверхностей, находящихся в постоянном взаимодействии в узлах трения.
Формирующийся на поверхности стали, меди, алюминия и иных металлов слой создает надежную защиту в вышеперечисленных условиях, но не может сопротивляться щелочам и кислотам, водяному пару. Потому следует заранее выявить особенности применения изделия из металла, подвергаемого фосфатированию.
Суть процесса
Принцип процесса фосфатирования заключен в формировании на поверхности слоя труднорастворимых фосфатов металла – материала изготовления подлежащей обработке детали.
При реакции образуется три типа солей:
При фосфатировании происходит образование фосфатов и разжижение металла.
Однозамещенные соли возникают в процессе первоначального контакта кислоты и металла. При последующих соприкосновениях появляются двух- и трехзамещенные соли.
К главным элементам слоя относятся малорастворимые фосфаты, параметры которых устанавливаются свободной и основной кислотностью примененного вещества, происхождением катионов, количеством монофосфатов в объеме слоя.
Для форсирования процесса формирования пленки в рабочую жидкость рекомендуется включать окисляющие ионы (ClO₃, NO₂, NO₃).
Виды фосфатирования
Фосфатирование выполняется следующими способами:
Специализированная линия фосфатирования повышает производительность труда при обработке элементов из металла в серийном изготовлении.
Холодное (низкотемпературное)
Технология подразумевает обработку поверхности при 20–40 °C. Холодное фосфатирование выполняется по одному из следующих способов:
Нормальное
«Мажеф» также применим и для фосфатирования металла нормальным способом. Оптимального результата удается достичь при 97–98 °C с применением жидкости, содержащей 30–35 г/л соли. При более высокой температуре наблюдается повышенное шламообразование, под меньшей – кристаллизация покрытия.
Продолжительность процесса определяется от начала отделения водорода плюс 5–10 минут. Суммарная кислотность жидкости принимается порядка 30 точек, свободная – 3–4 точки.
Точка является единицей измерения кислотности. Одна единица устанавливает количество в мл 0,2 н. щелочного раствора, приходящегося на титрование 10 мл жидкого фосфата.
При превышении свободной кислотностью принятой величины параметры фосфатного слоя ухудшатся, продолжительность формирования защиты металла увеличится, пленка получится слишком малой толщины.
Для формирования утолщенного фосфатного слоя с тонкокристаллическим строением и улучшенными защитными параметрами нужно увеличить удельную долю «Мажефа» до 100–120 г/л. Вместе с этим следует снизить нагрев рабочей жидкости до 80–85 °C.
Для фосфатирования высоколегированных изделий препарат «Мажеф» добавляется в объеме 30–32 г/л. Выдержка в фосфатирующем растворе выполняется на протяжении 45–60 минут при 100 °C.
Ускоренное (электроизоляционное)
Отличие данного метода фосфатирования – необходимость в подготовке металла.
Для фосфатирования листовых деталей из кремнистых и электротехнических сталей следует заранее убрать оксид кремния, появляющегося на поверхности при изготовлении.
Для этого детали располагают в установке вертикально с малыми зазорами, требующимися для промывания удаленного вещества.
После изделия подвергаются обезжириванию под воздействием щелочи, промываются и передаются на травление в соляной кислоте.
Далее элементы обрабатываются проточной водой, пассивируются опусканием в жидкость с кальцинированной содой, вновь промываются и поставляются в емкость.
Фосфатирование поверхности металла проводится на протяжении 30–40 минут в нагретом растворе с «Мажефом» объемом 30 г/л. По завершении процесса изделия промываются струей воды, пассивируются в нагретом 5–10%-м растворе дихромата калия, обдаются горячей водой и просушиваются.
Образованный после фосфатирования на поверхности металла слой серого цвета глубиной 15–20 мкм имеет тонкокристаллическое строение.
Электрохимическое
Фосфатирование поверхности металла по данной методике выполняется с использованием веществ, применяемых для предыдущего метода, но под воздействием электротока.
Детали располагаются на применяющихся в качестве катодов шлангах, анодами являются стальные либо цинковые пластинки. Подается ток 0,3–3,0 А/дм². Процедура занимает 5–20 минут.
Сформированная таким способом пленка может служить как предварительный слой для будущей покраски.
Химическое фосфатирование имеет серьезный недостаток – небольшую разделяющую способность электролита, из-за чего пленка на металл укладывается прерывисто.
Основные способы обработки
Препаратом «Мажеф»
Обработка солью «Мажеф» – разновидность химического фосфатирования. Деталь опускается в емкость с подготовленным фосфатирующим веществом. «Мажеф» используется для элементов и конструкций в качестве антикоррозионной грунтовки перед последующей окраской.
«Мажеф» – это гранулы зеленого цвета, по форме похожие на соль. Вещество состоит из фосфора, железа и марганца.
Количество препарата «Мажеф» – 50–70 г/л воды. Металл опускается в приготовленный для фосфатирования состав, подогревающийся и постепенно доводящийся до кипения с постоянным перемешиванием. Емкость кипятится 15–20 минут, такого срока хватает для формирования на металле пленки толщиной 5–10 мкм.
Следует приготовить состав с небольшим запасом, так как при кипении некоторая его часть испаряется.
Фосфорной кислотой
Кислота используется для фосфатирования металла холодным способом. Оптимальная температура рабочей жидкости для достижения максимальной стабильности процесса – 18–25 °C. Качество и прочностные параметры пленки зависят от четкого соблюдения пропорций используемых ингредиентов:
В полученном растворе элемент либо конструкция из металла проходит струйную обработку на протяжении получаса.
Такая технология оптимально подходит для крупногабаритных изделий. По сравнению с применением ванн продолжительность процесса снижается, уменьшается расход применяющихся веществ.
Метод с монофосфатами цинка
Технология с цинком предназначена для изделий, применяющихся в машиностроительной отрасли и в электротехнике. Деталь погружается в жидкость такого состава:
Металл фосфатируется в ванне при реакции с раствором, прогретым до 60 °C, на протяжении 20 минут.
Обработка фосфатирующими пастами
Для производства работ по такой методике используются специализированные фосфатирующие составы. В дальнейшем деталь подвергается покраске. Преимущество способа заключается в следующем:
В составе грунтовки имеются металлический пигмент и растворяющее вещество на базе ортофосфорной кислоты, а в составе лакокрасочных материалов – цинк. При реакции с кислотой цинк окисляется, формируя прочную пленку.
Фосфатирующие грунтовки и пасты широко применяются для любых деталей независимо от размеров. Поверхность необходимо пассировать для повышения адгезии.
Фосфатирование в домашних условиях
Получение фосфатного покрытия металла в домашних условиях несколько отличается от применяемой в промышленности технологии: проведение полноценной химобработки в быту невозможно. Применяется, в основном, обработка по электрохимическому методу.
Для формирования защитного слоя требуется применение электротока. В качестве электролитических жидкостей применяются разбавленные «Мажеф» либо фосфорная кислота.
Элемент, подлежащий обработке, ставится на погруженный в емкость электрод. На стержни из цинка, использующиеся в роли анода, также подается ток напряжением 25 В. Вся процедура занимает порядка получаса.
Такой способ подходит для изделий с прямолинейными очертаниями; объемные элементы сложной геометрической формы подвергаются обработке хуже: пленка на них укладывается неровно, что снижает ее характеристики.
Приготовление реагентов
Для фосфатирования металла собственными силами применяется жидкий реагент. В состав раствора включены «Мажеф» и нитрат цинка. После закипания жидкости элемент из металла опускается в нее для фосфатирования на 15 минут.
Способы проверки качества пленки
Контроль качества образованного в результате фосфатирования покрытия осуществляется по нескольким параметрам.
Цвет слоя – от серого до черного, светло- либо темно-серый (для оцинкованных изделий).
Не относятся к браку:
Не допускается наличия крупных шламовых отложений, необработанных пятен либо полосок, царапин металла, коррозированных участков:
Испытания проводятся по ГОСТ 9.302-88. Обработанный металл после проверки должен сохранять свой цвет, на пленке не должны присутствовать коррозированные участки, кроме острых кромок и точек соединения неразъемных конструкций.
Маслоемкость покрытия должна быть более 2 г/м².
Тщательность промывки. Удельная токопроводимость жидкости после промывания металла должна быть менее ее первоначального значения, увеличенного в три раза.
А вы сталкивались когда-нибудь с фосфатированием изделий из металла? Может быть, вы занимались этим дома самостоятельно? Поделитесь, пожалуйста, своим опытом в комментариях.
Фосфатирование
Для проведения процедуры фосфатирования необходимо изначально провести подготовку металлов или металлических изделий. Для того чтобы вещества раствора лучше адгезировались нужно тщательно обезжирить и промыть поверхность, которая будет подвергаться обработке.
Только в этом случае покрытие будет качественным и продержится достаточно длительное время. При необходимости металлический материал перед процедурой можно отшкурить при помощи наждачной бумаги.
Фосфатирование металла
Фосфатирование представляет собой один из самых действенных методов борьбы с ржавчиной. Данный способ обработки металлических покрытий относится к разряду дополнительных. Этот метод основан на том, что металлы при погружении в фосфатирующее вещество покрываются его компонентами. Они оседают на поверхности и образуют дополнительную защитную пленку.
Процедура фостфатирования металлических покрытий позволяет наилучшим образом подготовить их к нанесению лакокрасочного покрытия. Данная мера позволяет металлу реже подвергаться образованию коррозии. Данный метод походит для дополнительной обработки и черный и цветных типов металлов.
Фосфатирование металлов в промышленных масштабах осуществляется путем распыления или погружения изделий в вещество.
Делается это несколькими способами:
Процесс фосфатирования не занимает много времени. После проведения такой процедуры необходимо дать изделиям из обработанных металлов просохнуть.
На сегодняшний день данная процедура обработки доступна для различных элементов. Фосфатирование стали подразумевает нанесение на поверхность изделия из данного материала фосфатирующего вещества. Благодаря этому на поверхности металла образуется дополнительная защитная пленка, которая практически никак внешне не заметна.
Для обработки барабанный котлов применяется фосфатирование воды. В этом случае вода с растворенными в ней фосфатами вводится в барабан.
Важно: У данного метода есть большое количество противников Не рекомендуется его использовать, когда котел нагревается.
Таблица 1: Пригодность фосфатирования как основы для нанесения лаковых покрытий на различные металлические поверхности
Тип фосфатирования Обрабатываемые металлические поверхности\Сталь\Оцинкованная сталь\Алюминий
| Кислое щелочное фосфатирование | + | + | + |
| Цинковое фосфатирование | + | + | + |
| Низкоцинковое фосфатирование | + | + | + |
| Mn модифицированное низкоцинковое фосфатирование | + | + | + |
| Никелевое фосфатирование | o | + | — |
| Цинко-кальциевое фосфатирование | + | o | — |
Виды фосфатирования
Сегодня имеется большое количество видов фосфатирования.
Данная процедура применяется по отношению к тем металлам, которые обладают не прочной структурой. Среди них выделяются: алюминий, низколегированная сталь и магний, цинк. К одному из подтипов химического фосфатирования относится аморфоное фосфатирование. Для поведения данной процедуры используются фосфаты железа.
Данный процесс обработки металлических изделий относится к разряду декоративных. Он предполагает образование на их поверхности пленки черного цвета. Она является достаточно плотной и придает любому изделию дополнительную прочность.
Процесс обработки металлов цинковыми фосфатами и сплавами данного металла является одним из самых действенных методов укрепления структуры любого металла. В результате покрытие обладает оптимальной толщиной и приятным серебристым оттенком.
Преимущества фосфатирования
Фосфатирование используется в большинстве случаев для придания металлическим поверхностям дополнительной защиты от образования коррозийного налета. Благодаря фосфатирвоанию металлы приобретают следующие положительные качества:
Процедура фосфатирования на производственных предприятиях не используется так часто, как анодирование, например.
Фосфатирование металла: преимущества и методы обработки
При удалении загрязнений с поверхности важно наиболее правильно подобрать метод обработки и состав, применяемый для этой цели. Их выбор зависит от материала обрабатываемой поверхности, вида, степени загрязнения, а также требованиями к условиям и срокам эксплуатации.
Для предварительной обработки поверхности перед окрашиванием используются методы обезжиривания, удаления окисных пленок (абразивная очистка, травление) и нанесения конверсионного слоя (фосфатирование, хроматирование). Из них обязателен лишь первый метод, а остальные применяются в зависимости от конкретных условий.
Процесс подготовки поверхности включает несколько этапов:
На первом этапе происходит обезжиривание и очистка обрабатываемой поверхности. Она может производиться механическим или химическим способом.
При механической очистке используются стальные щетки или шлифовальные диски, также в зависимости от размеров поверхности возможна ее притирка чистой тканью, смоченной в растворителе.
Химическая очистка осуществляется с использованием щелочных, кислотных или нейтральных веществ, а также растворителей, применяющихся в зависимости от вида и степени загрязнения, типа, материала и размера обрабатываемой поверхности и т.д.
При обработке химическим составом детали могут погружаться в ванну с раствором или подвергаться струйной обработке (раствор подается под давлением через специальные отверстия). В последнем случае эффективность обработки значительно повышается, поскольку поверхность подвергается еще и механическому воздействию, к тому же, осуществляется непрерывное поступление чистого раствора к поверхности.
Нанесение конверсионного подслоя предотвращает попадание под покрытие влаги и загрязнений, вызывающих отслаивание и дальнейшее разрушение покрытия.
Фосфатирование и хроматирование обрабатываемой поверхности с нанесением тонкого слоя неорганической краски способствует улучшению адгезии («сцепляемости») поверхности с краской и предохраняет ее от ржавчины, повышая ее антикоррозийные свойства.
Обычно поверхность обрабатывается фосфатом железа (для стальных поверхностей), цинка (для гальванических элементов), хрома (для алюминиевых материалов) или марганца, а также хромового ангидрида. Для алюминия и его сплавов часто применяют методы хроматирования или анодирования.
Обработка фосфатом цинка обеспечивает наилучшую защиту от коррозии, однако этот процесс более сложный, чем остальные. Фосфатирование может увеличить сцепление краски с поверхностью в 2-3 раза.
Для удаления окислов (к ним относятся окалина, ржавчина и окисные пленки) используется абразивная чистка, (дробеструйная, дробеметная, механическая) и химическая очистка (травление).
Абразивная очистка осуществляется при помощи абразивных частиц (песка, дроби), стальных или чугунных гранул, а также скорлупы ореха, подающихся на поверхность с большой скоростью с помощью сжатого воздуха или при помощи центробежной силы. Абразивные частицы ударяются о поверхность, откалывая кусочки металла со ржавчиной или окалиной и другими загрязнениями. Такая очистка повышает адгезию покрытия.
Следует помнить, что абразивная очистка может применяться только к материалам, толщина которых составляет более 3 мм. Большую роль играет правильный выбор материала, поскольку слишком крупная дробь может привести к большой шероховатости поверхности, и покрытие будет ложиться неравномерно.
Травление представляет собой удаление загрязнений, окислов и ржавчины путем применения травильных растворов на основе серной, соляной, фосфорной, азотной кислоты или едкого натра. Растворы содержат ингибиторы, которые замедляют растворение уже очищенных участков поверхности.
Химическая очистка отличается большей производительностью и простотой применения, чем абразивная, однако после нее необходимо промывать поверхность от растворов, что вызывает необходимость применения дополнительных очистных сооружений.
На заключительной стадии подготовки поверхности используется пассивирование поверхности, то есть ее обработка соединениями хрома и нитрата натрия. Пассивирование предотвращает появление вторичной коррозии. Его можно применять как после обезжиривания поверхности, так и после фосфатирования или хроматирования поверхности.
Химическое фосфатирование
Неметаллические неорганические покрытия, состоящие из неорганических соединений металлов, включают хроматные, фосфатные, оксидные и другие покрытия. Фосфатное покрытие имеет цвет от светло-серого до черного.
Создаваемые на поверхности изделий из металла фосфатные пленки, имеют целый ряд свойств, среди которых:
Процессу химического фосфатирования можно подвергать стали:
Суть химического фосфатирования металлов и сплавов заключается в обработке их в подкисленных растворах монофосфатов или однозамещенных фосфатов железа, цинка, марганца и других.
В процессе химического фосфатирования происходит гидролиз однозамещенных фосфатов металлов, из за чего создается равновесие между фосфорной кислотой и одно-, двух-, трехзамещенными фосфатами металлов, при этом образуется свободная фосфорная кислота, которая взаимодействует с основным металлом в процессе фосфатирования, из за чего создаются трудно растворимые двухзамещенные и трехзамещенные фосфаты, составляющие основную часть фосфатных пленок.
Большое влияние на состав фосфатных пленок оказывает тип катионов фосфатирующего раствора. Фосфат железа, образующийся в результате этого процесса, кислородом воздуха не окисляется, в связи, с чем фосфатные пленки имеют высокие защитные свойства.
Размеры кристаллических структур могут быть разные, все зависит от подготовки поверхности металла. Самые высокие защитные свойства имеют мелкокристаллические пленки.
Самые же низкие защитные свойства имеют крупнокристаллические пленки. Свойство фосфатных пленок повышать адгезию клеевых, лакокрасочных и других подобных покрытий, является главной причиной применения фосфатирования для крепежных деталей и пружин.
На высокую прочность сцепления фосфатной пленки с лакокрасочным покрытием и повышение защитных свойств, влияет структура фосфатных покрытий. Между металлом и фосфатной пленкой имеется молекулярная связь.
От структуры фосфатной пленки зависит ее маслоемкость, пористость и антифрикционные свойства. Проведение дополнительной обработки повышает качество защитных свойств фосфатной пленки. Проводится такая обработка в растворах соединений хрома, гидрофобизированием, промасливанием и окраской.
Для промасливания фосфатированных деталей в основном используется авиационное или веретенное масло, нагретое до 100-110 С. Также применяют для промасливания при комнатной температуре эмульсию или раствор масла в органических соединениях.
Следующим примером можно характеризовать, как повышаются защитные свойства промасленной фосфатной пленки: если в коррозийной камере на нефосфорированной пружине из стали (разбрызгивание трех процентного раствора хлорида натрия) коррозия обнаруживается через 0,1 часа, то на фосфатированной и промасленной пружине через 40-48 часов.
Если поверхность основного металла имеет фосфатные пленки, накопленные маслом или парафином, то это дает резкое снижение коэффициента трения.
При проведении испытания нефосфатированной стали, предварительно подвергнутой шлифованию, при напряжении 0,047 Мпа, сразу происходит схватывание, тогда как, фосфатированная сталь с такой же сталью, без применения смазывания продолжает удовлетворительную работу в течение 95 минут.
Если фосфатированная сталь смазывается парафином, то схватывание наступает не ранее чем через пятьдесят часов.
Фосфатные пленки имеют диэлектрические свойства, что дает возможность применять фосфатирование для образования электроизоляционного покрытия и использования таких деталей в трансформаторах, генераторах и т.п.
При пропитывании фосфатных пленок бакелитовыми и масляными лаками, намного повышается пробивное напряжение.
Для фосфатирования пружин, стальных деталей средней и низкой прочности (1400 Мпа) наибольшее распространение получил раствор соли Мажеф. В качестве исходных компонентов для изготовления раствора применяется монофосфат марганца и железа, получивший название Мажеф. Фосфатная пленка, образующаяся в солевом растворе Мажеф, может иметь толщину от 7 до 50 мкм.
У фосфатных пленок большая прочность сцепления со сталью, микропористая структура, хорошие электроизоляционные свойства (напряжение пробива до 1000 В). Электроизоляционные свойства и жаростойкость фосфатных пленок сохраняются приблизительно до 5000 С.
Если фосфатную пленку нагреть до 350 С, то это приводит к потере пленкой кристаллизированной воды, отчего изменяется ее структура и в 2-3 раза снижаются защитные свойства. Когда в растворе Мажеф происходит фосфатирование высокопрочных сталей, то появляется коррозионное растрескивание в местах упругих растягивающих напряжений (особенно у пружин).
Чтобы не допустить таких проявлений, применяются цинк-фосфатные ванны. При массовом фосфатировании мелких и крепежных деталей применяют ванны с установленными в них вращающимися барабанами, такие же применяют в гальванических процессах.
Альтернативная фосфатированию технология коррозионной защиты металлов
Железное фосфатирование с последующей пассивацией как традиционный способ предварительной подготовки поверхности перед окрашиванием широко используется в металлообрабатывающей отрасли на протяжении последних 100 лет.
Грунт ВЛ-02 еще называют фосфатирующим грунтом. В автомобильной промышленности, где к обработке металла исконно предъявляются более высокие требования, применяется цинковое фосфатирование.
Однако фосфатирование было и остается весьма затратной технологией, а коррозионная защита такого типа покрытий ограничена. Купить грунтовку ВЛ можно отправив запрос с сайта Лакокраска-Я.