Содержание
технология процесса, виды и преимущества
Фосфатирование используется для стальных изделий, не требующих декоративного вида, и заключается в обработке последних специальным химическим составом (соль Мажеф), в результате которой на поверхности стали образуется фосфатная пленка (фосфат железа) с высокими защитными свойствами.
1. Зачем и как применяется
Фосфатирование применяется для низколегированных и углеродистых сталей, чугуна, алюминия, цинка, кадмия и сплавов на основе меди. На высоколегированных марках сплавов защитный слой не отличается высоким качеством.
В зависимости от качества подготовки поверхности детали пленка может иметь разную кристаллическую структуру. Наиболее высокими защитными свойствами обладают мелкокристаллические пленки. Фосфатная пленка очень хорошо связана с основным защищаемым металлом (на молекулярном уровне), обладает отличной адгезией лакокрасочных и других покрытий (хорошо окрашивается), имеет высокую маслоемкость.
Фосфатная пленка не только предотвращает коррозию металла, но и является отличной грунтовкой под лакокрасочное покрытие.
Она часто используется в автомобильной промышленности, поскольку не только улучшает адгезию краски к металлу, но и значительно замедляет коррозию под покрытием в случае повреждения краски.
Первые результаты исследований по фосфатированию металлов были проведены Дж. Р. Эвансом. Акимов Г.В. заложил основы метода ускоренного фосфатирования черных металлов. При пропитке (заполнении пор) фосфатных покрытий автор впервые предложил использовать растворы хромовой кислоты.
2. Получаемые характеристики: преимущества и недостатки
Толщина фосфатной пленки варьируется от 2-15 до 40-50 мкм, в зависимости от типа химической обработки, способа подготовки покрываемой поверхности, состава раствора и режима фосфатирования.
Прочность сцепления фосфатной пленки со сталью очень высока. Если обработанный фосфатами стальной лист согнуть, то фосфатное покрытие потрескается или разрушится при изгибе, но не отслоится, и дальнейшая коррозия не проникнет под покрытие.
Пластинчатые кристаллы фосфата создают развитую микропористую структуру фосфатной пленки.
Поэтому фосфатная пленка хорошо впитывает и удерживает различные лаки, краски и смазки. Пленка обладает высокими электроизоляционными свойствами. Пробивное напряжение до 1000 В может быть дополнительно увеличено путем пропитки специальными изолирующими лаками. Термостойкость и электроизоляционные свойства сохраняются до 825-875 K.
Фосфатные пленки имеют высокоразвитую шероховатую поверхность и являются хорошей грунтовкой для лакокрасочных покрытий. Основными недостатками фосфатных пленок являются их низкая прочность и плохая эластичность.
Цвет фосфатных покрытий варьируется от светло-серого до темно-серого (почти черного). Светло-серые фосфатные пленки встречаются на цветных металлах и мягких сталях, которые подвергались пескоструйной обработке в жидкостях с повышенной кислотностью.
3. Виды фосфатирования
3.1 Химическое фосфатирование
Эта процедура применяется к металлам с непрочной структурой. К ним относятся: алюминий, низколегированная сталь, а также магний и цинк.
Подтипом химического фосфатирования является аморфное фосфатирование. В этом процессе используются фосфаты железа.
3.2 Ускоренное фосфатирование
При использовании в растворах, содержащих нитраты, введение 50-70 г/л нитрата цинка в раствор с мажефом и повышенной кислотностью позволяет сократить время обработки до 10-20 минут. Такое решение позволяет наносить покрытие на критически важные компоненты, например, пружины с диаметром проволоки 0,5 мм.
3.3 Черное фосфатирование
Этот процесс используется для декоративной обработки металлических изделий. При этом на поверхности образуется черная пленка. Плотность этой пленки достаточна для придания дополнительной прочности любому изделию.
3.4 Цинковое фосфатирование
Используется для фосфатирования цинка и других сплавов на основе цинка. Были разработаны и оптимизированы два раствора: цинксодержащий и безцинковый. Цинковое фосфатирование дает наилучший защитный эффект, но стоит дороже остальных технологий.
3.5 Холодное фосфатирование
Более экономичный метод, так как раствор сохраняется в течение более длительного времени и нет дополнительных требований к безопасности (усиление местной вентиляции, покрытие ванн и т.д). Этот метод используется для нанесения покрытия методом распыления, а также для устранения дефектов и восстановления покрытия в условиях ремонта и эксплуатации.
3.6 Фосфатирование в нагретых растворах
Чаще используется в промышленности. Например, покрытия, содержащие соли железа и марганца, могут быть изготовлены из раствора с содержанием 20-40 г/л препарата мажеф, без перемешивания при температуре 92-98°С в течение одного часа.
3.7 Нормальное фосфатирование
Наилучший результат фосфатирования дает раствор, содержащий 30 – 33 г/л препарата Мажеф. Температура – 97-98°С. При более высоких температурах образуется много шлама, а при более низких – покрытие имеет кристаллическую структуру.
Длительность процесса нормального фосфатирования: время выделения водорода + выдержка около 5-10 минут.
3.8 Электрохимическое фосфатирование
Электрохимическое фосфатирование может осуществляться с использованием переменного или постоянного тока. Полученная под воздействием тока пленка используется в качестве грунтовки для покраски.
При фосфатировании с переменным током в качестве электролита используются растворы мажефа, а также растворы, применяемые при ускоренном фосфатировании. Напряжение, подаваемое на стержни ванны, составляет 15-20 В. Электродами являются обрабатываемые заготовки.
4. Дополнительная обработка
Дополнительная обработка повышает защитные свойства фосфатных пленок. Такая обработка производится в растворах хрома, промасливанием, гидрофобизированием или окраской. Промасливание обычно производится веретенным или авиационным маслом при температуре 100-110°С, при этом существенно повышаются антикоррозионные и антифрикционные свойства детали. Гидрофобизирование заключается в создании дополнительно на поверхности деталей тонкой водоотталкивающей (гидрофобной) пленки.
Технология фосфатирования металла: химическое, оксидное, цинковое
Во многих отраслях промышленности технология фосфатирования применяется для защиты черных и цветных металлов от коррозии и увеличения срока их эксплуатации. Наиболее популярен этот метод в автомобилестроении. У обработанных деталей, покрытых тонким слоем фосфатов железа, марганца или цинка, повышаются электроизоляционные свойства и прочностные характеристики. Однако защитная пленка недостаточной толщины довольно быстро разрушается под воздействием пресной или морской воды, водяного пара и различных кислот. Поэтому, обычно, после фосфатирования, метизы проходят процесс окрашивания специализированными эмалями.
Фирма «ГалСервис», занимающаяся нанесением различных гальванических покрытий, готова предложить своим клиентам услуги по различным современным способам химического фосфатирования металлов и многие другие виды работ.
В основе химического фосфатирования металлических изделий лежит разогретая смесь солей марганца, железа и фосфора.
Сокращенно этот препарат называется Мажеф. Процесс обработки деталей в специальной стальной ванной в среднем занимает 1-1,5 часа. Толщина фосфатного слоя может составлять от 2 до 50 мкм. Все зависит от обрабатываемой поверхности и состава подготовленного раствора. Стоит отметить, что слой толщиной в несколько мкм пригоден только в качестве основы под лакокрасочные покрытия. Более толстые пленки могут служить как самостоятельные защитные покрытия. Они способны выдерживать непродолжительное влияние температуры до 500 °С и сохранять свои свойства при минусовых температурах.
Если в смесь Мажефа добавить окислители (азотнокислые соли кальция или бария), то можно получить бесщелочное оксидирование (или оксидное фосфатирование). Покрытие, нанесенное в результате такой обработки, считается более прочным. Антикоррозийные и адгезионные свойства оксидно-фосфорной пленки значительно превосходят свойства других защитных пленок.
Процесс бесщелочного оксидирования проходит при 80 градусах за 15-20 минут.
После нанесения покрытия, детали просушивают горячим воздухом или сразу же опускают в нагретое масло. Готовые изделия приобретают темный, почти черный цвет, и сохраняют свой металлический блеск.
Наряду с оксидным фосфатированием широкое распространение получила технология фосфатирования металлов с помощью цинка. На поверхность изделия вещество наносится путем иммерсии (погружения), напыления или их комбинацией. Процесс цинкового фосфатирования, по сравнению с другими способами нанесения антикоррозионных покрытий, требует больше этапов обработки. Он включает в себя предварительную очистку металла, промывку водой, нанесение защитной пленки. После изделие необходимо еще раз промыть: сначала водой, затем – кислотой. Это улучшит сцепление поверхности с лакокрасочными изделиями.
Цинковое фосфатирование дает наилучший защитный эффект, но в реализации процесс нанесения защитного слоя стоит дороже остальных технологий.
При данном методе обработки на поверхности металлического изделия образуется покрытие кристаллической структуры. Пленка толщиной в 7-8 мкм способна выдерживать напряжение 300–500 В, благодаря своему высокому удельному электролитическому сопротивлению, и обеспечивать работоспособность металлических конструкций до 400–500 °С.
Подробнее обо всех видах работ, сроках выполнения заказов и стоимости различных услуг Вы можете узнать у наших менеджеров. Закажите обратный звонок, и мы ответим на интересующие Вас вопросы.
Фосфатирование | Химический/электрохимический процесс | Альбертс ST
что такое фосфатирование?
процесс
области применения
новаторские отрасли
места и контакты
что такое фосфатирование?
Фосфатирование – это химический метод обработки поверхности, при котором металлическая поверхность реагирует с водным раствором фосфата. Это создает труднорастворимый конверсионный слой из фосфатов металлов.
Для этого материал сначала очищают кислотой, а затем формируют фосфатный слой.
процесс
Фосфатирование представляет собой химический/электрохимический процесс, при котором тонкие, мелкокристаллические и нерастворимые в воде фосфаты образуются на металлических поверхностях из растворов фосфорной кислоты методом погружения или распыления.
Поскольку они являются результатом химической реакции с основным металлом, бледно- или темно-серые слои фосфатов металлов надежно закреплены на поверхности металла и содержат множество полостей и капилляров. Эта характеристика придает фосфатным слоям оптимальную способность поглощать масла, воски, цветные пигменты и лаки, поэтому они доказали свою ценность в качестве защиты от коррозии и в качестве адгезивной основы для красок и лаков. Еще одной характеристикой фосфатного слоя является его способность рассеивать силы трения (возникающие в процессах деформации, волочения или скольжения). Так, кроме улучшения качества поверхности обрабатываемых деталей, можно значительно повысить скорость обработки при увеличении срока службы инструментов.
Различают образующее слой и не образующее слой фосфатирование. В последнем катионы металлов, образующие слой, поступают только из самого основного материала, а не из раствора. В слоеобразующем варианте фосфатирования эти катионы поступают из фосфатного раствора.
характеристики фосфатирования включают:
- Слой марганца, цинка или фосфата цинка/кальция от светлого до темно-серого, состоящий из вторичного и третичного фосфатов марганца, цинка или цинка/кальция.
- Надежно закреплен на основном металле
- Внешний вид от мелкокристаллического до крупнокристаллического (в зависимости от процесса)
- Дополнительный слой (3–20 микрометров) – необходимо учитывать при подгонке деталей.
- Благодаря наличию множества капилляров в слое антикоррозионные масла и лаки очень хорошо впитываются, обеспечивая очень хорошую защиту от коррозии.
- Фосфатные слои не являются электропроводящими, т. е. их изоляционное сопротивление относительно велико.
- Поврежденные слои почти не проникают в ржавчину.
области применения
Фосфатирование используется, в частности, для деталей из стали и железа. Элементы из цинка или других цветных металлов также могут быть фосфатированы. Областями применения этого процесса являются защита от коррозии, снижение износа, повышение адгезии и электроизоляция. Поскольку полученный фосфатный слой очень хорошо прилипает, его часто используют в качестве основы для покрытий.
инновационные отрасли, которые мы обслуживаем
места обработки
обработка поверхности
показать все адреса
условия и положения
заявление о защите данных
юридическое уведомление
сертификаты
Подписывайтесь на нас
условия и положения
заявление о защите данных
юридическое уведомление
сертификаты
Что такое фосфатирование? — Определение из Corrosionpedia
Что означает фосфатирование?
Фосфатирование – это конверсионное покрытие, которое наносится на стальные или железные компоненты и в основном используется в качестве метода предварительной обработки в сочетании с другим методом защиты от коррозии.
Процесс включает погружение компонента в разбавленный раствор, который затем превращает поверхность металла в слой микроскопических кристаллов фосфата.
Слой фосфатного покрытия обычно включает кристаллы железа, цинка или марганца.
Фосфатные покрытия обычно наносят на углеродистую сталь, низколегированную сталь и чугун. Покрытие формируется раствором фосфатных солей железа, цинка или марганца в фосфорной кислоте и наносится либо путем распыления раствора на подложку, либо путем погружения подложки в раствор. Когда стальные или железные детали помещают в фосфорную кислоту, это вызывает реакцию металла таким образом, что локально истощается гидроксоний (H 3 O + ), повышает рН и вызывает выпадение растворенной соли из раствора и осаждение на поверхность. Реакция кислоты и металла также приводит к образованию фосфата железа, который может откладываться.
Фосфатирование также известно как фосфатирование и конверсионное покрытие фосфатом.
Реклама
Corrosionpedia объясняет фосфатирование
Процедура фосфатирования
Типичная процедура фосфатирования состоит из следующих шагов:
- Очистка поверхности
- Ополошение
- Активация поверхности
- Фосфалирование
- Ополошение
- Нейтрализующие полоски (опционально)
- Drying
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ.
в сочетании с органическими покрытиями, такими как краски и полимерные пленки
Типы фосфатирования
Существует три разновидности фосфатирования — железное, цинковое и марганцевое, различия которых указывают на уникальные кристаллы, образующиеся в каждом из них. Обычно считается, что фосфатирование марганцем обеспечивает большую коррозионную стойкость, в то время как фосфатирование железом более стабильно, чем фосфатирование цинком, при более высоких давлениях и температурах.
При фосфатировании железом повышается адгезия краски и устойчивость к ударам, при этом обеспечивается защита от окисления. Известно, что фосфатирование железом обеспечивает наименьшую коррозионную стойкость по сравнению с процессами фосфатирования; хотя из-за невысокой стоимости чаще применяется на внутреннем оборудовании и деталях, обычно не подверженных высокому износу и коррозии. Цвет его отложений варьируется от бледно-голубого для легких отложений до серого цвета для тяжелых отложений.
Фосфатирование марганцем в основном применяется в качестве грунтовки для смазочных материалов или краски, как и в случае всех фосфатных процессов. Фосфатирование марганцем является наиболее абсорбирующим из трех процессов и часто используется в качестве носителя для масел и восков, используемых для борьбы с ржавчиной. Он в основном используется для предотвращения контакта металла с металлом. Фосфатирование марганцем является наиболее износостойким из трех, но не так устойчиво к коррозии, как фосфатирование цинком.
