Фосфатирование металла в домашних условиях

Фосфатирование металла и стали

Фосфатирование следует рассматривать как химический процесс образования фосфорнокислых солей железа, цинка и марганца на поверхности черных металлов. Фосфатирование является одним из самых простых, экономичных и надежных способов массовой защиты от коррозии для деталей из черных металлов, главным образом, для углеродистых и низколегированных сталей и для чугуна.

Основным ценным свойством фосфатной пленки является ее высокая коррозионная устойчивость во всех видах горючих, смазочных и органических масел, в бензоле, толуоле и во всех газах, кроме сероводорода. В очень агрессивных средах, например в щелочах, кислотах, аммиаке, в пресной и морской воде и в водяном паре фосфатная пленка нестойка. 0днако ее коррозионная стойкость может быть повышена во много раз после пропитывания ее смазочными маслами или лаками. Фосфатная пленка является наилучшим грунтом под окраску стальных корпусов легковых машин, которые после штамповки фосфатируют кругом и по фосфатному грунту окрашивают эмалями.

Важным свойством фосфатных пленок, особенно после пропитки их смазочными маслами, является существенное снижение трения при операциях холодного волочения, прокатки и глубокой вытяжки листовой стали. При введении этой операции снижается и потребная мощность оборудования и улучшается качество обработки. Фосфатирование применяется для защиты от коррозии цветных металлов (алюминия, цинка, магния и других металлов) и для гальванических покрытий, но основной областью применения все же является обработка черных металлов.

Высоколегированные стали, особенно хромовольфрамовые, хромованадиевые и стали, легированные медью, фосфатируются с трудом и образуют пленку низкого качества. Нержавеющие стали совсем не поддаются фосфатированию.

При перегибании фосфатированного листа железа на 180° фосфатная пленка дает трещину и осыпается в точках изгиба, но не отслаивается и не допускает дальнейшего проникновения коррозии под пленку. Пластичные кристаллы нерастворимых фосфатов создают высокоразвитую микропористую структуру фосфатной пленки. Поэтому фосфатная пленка хорошо впитывает и прочно удерживает различные лаки, краски и смазки. Пленка обладает высокими электроизоляционными свойствами, которые могут быть повышены путем ее пропитывания специальными изоляционными лаками. Толщина фосфатной пленки колеблется от 7-8 мкм до 40-50 мкм и зависит от вида механической обработки, способа подготовки поверхности к покрытию, а также от состава раствора и режима фосфатирования.

Фосфатирование не изменяет механических свойств стали. Твердость и износостойкость фосфатной пленки невелики. Жаростойкость и электроизоляционные свойства ее сохраняются до 550-600 °С.

Подготовка поверхности к фосфатированию существенно сказывается на качестве фосфатной пленки. Так, детали, имеющие чистовую механическую обработку кругом, фосфатируются с образованием тонкой, мелкокристаллической пленки толщиной до 6-10 мкм. Такие же результаты дает подготовка поверхности посредством очистки металлическим песком, гидропескоочистки и сухой галтовки с песком.

Травление приводит к образованию рыхлой, крупнокристаллической пленки толщиной до 40-50 мкм. Поэтому детали после травления промывают в 3-5%-ном растворе кальцинированной соды, затем промывают в воде и фосфатируют.

Высокотемпературное фосфатирование

Высокотемпературное фосфатирование проводят при температуре от 50 до 98 °С в различных препаратах. Наилучшая по качеству фосфатная пленка образуется при воздействии препарата «мажеф», который выпускается в виде серой массы с характерным кислым запахом и поставляется в деревянных ящиках или бочках. Этот препарат получил название по начальным буквам его составных частей: марганца, железа и фосфорной кислоты. Соответственно составу этого препарата и фосфатная пленка на черных металлах состоит из солей этих металлов, имеет темной серый цвет и пористую, мелкокристаллическую структуру.

Этот вид фосфатирования является наиболее распространенным процессом, так как раствор весьма прост по составу, а получаемая фосфатная пленка наиболее доброкачественна. 0бщепри-нятая концентрация препарата «мажеф» при фосфатировании равна 27-32 г/л. Растворение препарата «мажеф» сопровождается частичным его разложением, с образованием нерастворимых соединений, осаждающихся на дне ванны. Полностью удалять этот осадок со дна ванны нельзя, так как он участвует в образовании фосфатной пленки.

Зарядка ванны препаратом «мажеф» проста и состоит в отвешивании препарата из расчета 30 г/л и в засыпке его в кипящую воду в ванну при механическом перемешивании или барботиро-вании сжатым воздухом.

Для правильной эксплуатации ванны и получения доброкачественной фосфатной пленки необходимо, чтобы фосфатный раствор после зарядки или корректирования имел требуемую кислотность.

При фосфатировании без добавок процесс ведут при температуре раствора 96-98 °С. Для получения заданной температуры раствор доводят до кипения, после чего выключают нагревание и, дав осесть взмученному осадку, загружают деталь. Для поддержания температуры подогревание раствора ведут непрерывно, не давая раствору вскипеть, так как взмученный осадок, поднимаясь со дна, осаждается на поверхности деталей, придавая им грязный серый вид и ухудшая качество фосфатной пленки.

Реакция препарата «мажеф» с поверхностью деталей сопровождается бурным выделением водорода, которое постепенно снижается и заканчивается полностью, когда вся поверхность деталей покроется, без просветов, нерастворимой пленкой.

Для полной уверенности в окончании процесса детали выдерживают в ванне в течение 5-10 мин, после чего выгружают, промывают и сушат.

Продолжительность фосфатирования зависит от назначения фосфатной пленки. Так, при фосфатировании в целях защиты от коррозии, выдержка зависит от марки стали и состава раствора и колеблется в пределах от 15-20 мин до 1 ч. Для электроизоляционного покрытия обычно достаточно 30-40 мин, а для предохранения от затекания расплавленного металла достаточно 20-30 мин.

Приспособления для завешивания деталей при фосфатировании изготовляют из углеродистой стали. Мелкие крепежные детали фосфатируют в железных сетчатых корзинках (достаточно глубоких) для удобства перетряхивания деталей и устранения непокрытых участков. При наличии большой программы мелкие детали загружают в стальные перфорированные барабаны и фосфатируют в ваннах при их вращении, как это делается при гальванических покрытиях.

Корпус ванны фосфатирования сваривают из листового железа, без футеровки внутри. При подогревании паром ванну снаружи футеруют теплоизоляционной массой или обшивают деревом. В этом случае глухой паровой змеевик делают съемным и располагают его по задней стенке ванны, но ни в коем случае не по дну. Все указанные требования связаны с тем, что через несколько дней паровые змеевики, даже при их расположении вертикально, вдоль задней стенки ванн, покрываются твердой коркой нерастворимых фосфатов. Эта корка непрерывно увеличивается и в результате настолько затрудняет теплопередачу, что процесс нагревания до необходимой температуры удлиняется до нескольких часов, а затем достижение рабочей температуры становится невозможным. Именно поэтому корректировщик фосфатных ванн должен внимательно следить за длительностью нагревания и своевременно останавливать ванны для текущей очистки змеевиков. Для этой цели удаляют из ванны съемный змеевик, обрубают зубилом или молотком корку фосфатов и отбивают эту корку со стенок и дна ванны, после чего монтируют змеевик и заряжают ванну.

Для изготовления змеевиков применяют фосфористую бронзу, латунь или некелированные, или хромированные стальные трубы. Возможно также покрытие стальных змеевиков фторопластом.

Более удобен электрический нагрев ванн. Для этой цели наружный стальной кожух ванны футеруют внутри огнеупорным кирпичом, располагая нагревательные элементы вдоль стенок ванны, а корпус ванны делают съемным для удобства ремонта. Удаление водорода и паров воды производят посредством бортовых вентиляционных отсосов, а верх ванны после загрузки деталей закрывают крышкой.

Весьма экономичным мероприятием является покрытие зеркала ванны слоем поплавков из пустотелого полиэтилена или пенопласта.

Удельный расход препарата «мажеф» составляет 120-140 г на метр квадратный фосфатируемой поверхности. При фосфатировании деталей с большой поверхностью корректирование раствора производят после выгрузки каждой партии деталей. При накоплении на дне ванны большого количества осадка, мешающего нормальной эксплуатации ванны, раствор сливают, осадок вычищают из ванны и производят вновь зарядку ванны.

Помимо препарата «мажеф» при высокотемпературном фосфатировании применяются составы на основе следующих компонентов:

1. Фосфорнокислый цинк однозамещенный (монофосфат) Zn₂HPO₄;
2. Азотнокислый цинк Zn(NO₃)₂;
3. Азотнокислый барий, технический Вa(NО₃)₂, который может быть заменен азотнокислым кальцием Са(NO₃)₂.

При фосфатировании крупных деталей применяются электролиты, состав (г/л) и режимы обработки представлены в табл. 5.18.

Фосфатированные детали пассивируют раствором двухромовокислого калия концентрацией 2-3 г/л и сушат. Фосфатная пленка имеет светло-серый цвет, толщину 8-10 мкм, мелкокристаллическую структуру, обладает электроизоляционными свойствами и пригодна в качестве грунта под окраску или промасливание.

Низкотемпературное фосфатирование

Низкотемпературное фосфатирование можно использовать в качестве грунта под окраску, применяется следующий состав (г/л) и режим обработки:

• препарат «мажеф» — 25-30;
• азотнокислый цинк — 35-40;
• фтористый натрий — 5-10;
• температура, °С — 15-30;
• продолжительность, мин — 40.

Этот состав также используют для грунтовки перед окраской, с повышением концентраций препарата «мажеф» до 50-60 г/л и азотнокислого цинка до 50 и даже до 90 г/л. Фосфатная пленка имеет темно-серый цвет, мелкокристаллическую структуру и обладает хорошей сплошностью.

Указанный раствор в смеси с тальком в соотношении 3:2 применяют для фосфатирования больших поверхностей. Эти растворы можно наносить кистью. Для получения надежных результатов нанесение раствора производят трехкратно, с промежуточными сушками на воздухе. Затем детали промывают струей воды и раствором двухромовокислого калия концентрацией 23 г/л и сушат.

Таблица 5.18. Составы электролита и режимы работы.

Фосфатирование. Растворы фосфатирования.

Фосфатирование. Растворы фосфатирования.

Что такое фосфатирование?! Мажеф.

Не реже вместе с оксидированием применяют фосфариование. При фосфатировании на поверхности металла создается фосфорнокислая защитная пленка, соединение железа и марганца. Такое соединение получило название «Мажеф», это 3-процентный раствор фосфорных солей, железа и марганца. Эта смесь имеет следующий состав:

фосфорного ангидрида 46—50%, солей марганца не более 14% и железа не более 3%.

Смесь солей растворяют в воде и нагревают до 96—98° С. Затем температуру раствора снижают до 30—40° С, после чего раствору дают отстояться в течение 2—3 ч, фильтруют, снова нагревают до температуры 96—98° С и затем предварительно подготовленное к фосфатированию изделие погружают в раствор на 35—50 мин.

Где применяют фосфатирование?!

Фосфатирование применяют для защиты от коррозии деталей из стали и чугуна, а также, при покраске, оно способствует лучшему сцеплению металла с лакокрасочным покрытием. Фосфатированный слой, который получают на железе, имеет кристаллическое строение, обладает достаточно большой твердостью, но он порист и хрупок. Фофатирование имеет характерный темно-серый с зеленоватым оттенком цвет.

При растворении фосфатов металлов (соли «Мажеф») в горячей воде происходит их диссоциация:

2H + + 2PO₄ 3-

Здесь М обозначает ион железа или марганца.

При погружении металла в растворы для фосфатирования чугунных и железных изделий происходит его окисление и на поверхность выпадает слой из двух- и трех-замещенных нерастворимых фосфатов:

Fе 2+ + НР0₄ 2- → Fе HРО₄ ↓;

Мп 2+ + НР0₄ 2- → МnНРO₄ ↓;

Fе 3+ + РO₄ 3- → FеРO₄ ↓;

Мп 3+ + РO₄ 3- → МnРO₄ ↓.

Фосфатная пленка в результате кристаллизации образующихся солей в основном состоит из МnНРO₄·ЗН₂O и FеНРO₄·ЗН₂O.

Холодное фосфатирование.

Наряду с горячим фосфатированием применяют так называемое «холодное» фосфатирование, которое проводят в водном растворе состава:

1) H₃CrO₄ – 90 г/л; 2) ZnO – 17 – 18 г/л;

3) NaNO₂ – 2 г/л и 4) NaOH – 10 г/л.

На заранее подготовленную поверхность металла (очищенную от грязи, ржавчины и обезжиренную) разбрызгивают фосфатирующий раствор и через 30—40 мин удаляют его остатки мягкой ветошью. В лабораторных условиях фосфатирование можно провести в растворе состава:

3) NаF — 2 г/л.

В приготовленный раствор, нагретый до 45—50° С, погружают подготовленную для фосфатирования пластинку (деталь) на 45—50 мин. Затем деталь вынимают и промывают 0,5-процентным раствором хромового ангидрида в течение 10 мин при температуре 18—20° С. При удачном опыте на поверхности металла образуется зеленовато-голубая пленка. Для проверки коррозионной стойкости фосфатной пленки наносят на ее поверхность каплю раствора состава: НCl — 25 мл; К₂СГ₂О₇ — 3 мл; Н₂О — 75 мл. Хорошая пленка не должна зеленеть в течение 3—5 мин. Самой трудоемкой частью при фосфатировании, а затем окраски является очистка поверхности от продуктов коррозии.

Продукты коррозии, как мы уже знаем, в основном состоят из окислов металла. Нельзя ли эти окислы, не снимая с металла, превращать в фосфатный слой? Как бы упростилась задача фосфатирования под окраску!

Учеными разработано несколько методов превращения ржавчины в фосфатный слой. Один из них состоит из раствора такого состава: 90 мл 40-процентного раствора фосфорной кислоты Н₃РO₄ и 5 г окиси цинка ZnО. Этим раствором обрызгивают ржавую поверхность, предварительно промытую слабым (0,5 – 1-процентным) раствором щелочи. Через несколько часов (4-10), в зависимости от температуры воздуха, ржавчина превращается в нерастворимый фосфат:

ПРИМЕЧАНИЕ: Перед фосфатированием необходимо снять грубую ржавчину, чтобы меньше тратить раствора и ускорить процесс. Этот метод удобен, например, для восстановления окраски металлических мачт телефонных и телеграфных проводов. Такую мачту, весящую тонны, не погрузишь в ванну!

Если пропитать маслом или лаком фосфатную пленку, то можно в разы увеличить её коррозионную устойчивость. Этот метод простой, поэтому его часто используют в промышленности.

Порошковая краска Lacover – это:

Современные производственные линии

Часто задаваемые вопросы

и ответы на них

Есть ли у вас минимальный объем заказа?

При наличии порошковой краски Лаковер на складе возможны поставки от 1 кг.

Возможен ли индивидуальный заказ с подбором нужного нам цвета?

Индивидуальный заказ возможен. При заказе от 100 кг подбираем цвет согласно эталонным образцам цветов RAL 841-GL или образцам заказчика.

Сколько времени занимает производство под заказ?

Стандартное время производства — до 10 дней.

Что такое порошковая краска?

Специальные полиэфирные, эпоксидные смолы и их смеси, пигменты и другие специальные добавки смешиваются, расплавляются и экструдируются в тонкую пластину, которая дробится, размалывается и фракционируется. В результате получаются частицы готовой порошковой краски размером от 10 до 100 мкм.

Как рассчитать норму расхода порошковой краски на 1 м2?

На расход порошковой краски влияет ее состав, плотность, способность к рекуперации. Норма расхода на 1м2:
Шагрень — 150 — 180 гр.;
Антик — 150 — 250 гр.;
Глянец — 80 — 110 гр.

При какой температуре можно хранить и использовать порошковую краску?

Температура в помещении, где хранится порошковая краска должна быть не ниже +5 С. При нанесении краски в помещении рекомендуется соблюдать температурный режим от +15 С до +20 С, а также поддерживать относительную влажность не более 80%.

Какой тип порошковой краски подходит для изделий, эксплуатируемых на улице?

Менее всего подвержены атмосферному воздействию полиэфирные порошковые краски.

Что произойдет если смешать полиэфирную и эпокси-полиэфирную краску?

Смешение данных видов краски приводит к появлению дефектов окрашиваемой поверхности. Возможно возникновение пятен, кратеров на покрытии, снижение глянца. При переходе с одного вида краски на другой необходимо производить тщательную очистку оборудования.

Что такое Qualicoat?

Qualicoat (в переводе – качественное покрытие) — это организация, созданная в 1986 году для осуществления сертификаций и выдачи лицензий на использование указанного знака качества. Организация определяет перечень требований к качеству покрытий и оснащению производства для обеспечения высокого уровня качества продукции.

Нужен ли для порошкового окрашивания квалифицированный маляр?

При окрашивании порошком не нужно быть профессионалом. Возможно получить равномерное, качественное покрытие без специальной квалификации.

Возможна ли пескоструйная очистка поверхности под порошковую окраску?

Возможна. При обработке пескоструйным оборудованием улучшается адгезия покрытия, с металла хорошо удаляются ржавчина и окалина.

Как защитить от покраски отдельные участки изделий?

Места, не подлежащие окрашиванию, закрывают бумажным скотчем, многоразовыми пробками из силикона, выдерживающими высокие температуры.

Что происходит при недостаточной очистке поверхности?

При нанесении порошковой краски на недостаточно очищенную поверхность возможно плохое сцепление краски с поверхностью, краска может отслаиваться, подвергаться повышенной коррозии. При полимеризации возможно образование кратеров, пятен.

Почему порошковая краска плохо прилипает к изделию, хотя оно заземлено?

Чаще всего это происходит при неочищенной после предыдущего окрашивания подвеске. Сопротивление между изделием в камере и шиной заземления должно быть не больше 4 Ом. Плохое заземление приводит к ударам током, перерасходу краски либо непрокрасу изделия.

Для чего необходим рекуператор?

Рекуператор собирает и позволяет использовать вторично порошок, не оседающий на изделии при окраске.

Какое напряжение сети необходимо для работы оборудования для порошковой покраски?

Для работы печи полимеризации и камеры напыления порошковой краски используется напряжение в 380В.

Какое оборудование выбрать для нанесения порошковой краски: электростатическое или трибостатическое?

Электростатическое оборудование более производительно, вне зависимости от типа краски, более долговечно и менее чувствительно к влажности.

Трибостатические установки позволяют получать более равномерное, качественное покрытие на деталях сложной формы.

Чем можно убирать и очищать камеру напыления при смене цвета?

Для уборки камер напыления удобно использовать специальный промышленный электрический или пневматический пылесос. Обычный бытовой пылесос использовать нельзя, он выходит из строя при попадании частиц краски на электродвигатель, где она плавится и создает слой электроизоляции.

Как проверить чистоту сжатого воздуха?

Необходимо контролировать чистоту сжатого воздуха, периодически направляя сильную струю на бумагу либо зеркало в течение одной минуты и проверяя обдуваемую поверхность на наличие загрязнений.

Не испортится ли порошковое покрытие, если согнуть изделие?

Изделия, с нанесенной на них порошковой краской, можно собирать, сгибать и формовать без ущерба для покрытия.

Почему поверхность, покрытая порошковой краской, после полимеризации стала похожа на кожуру апельсина?

Рекомендуется проверить и отрегулировать толщину нанесения краски и увеличить температуру в печи полимеризации.

В чем причина пожелтения окрашенной поверхности?

Получение подобного оттенка возможно при слишком высокой температуре и долгом времени полимеризации.

Почему поверхности, окрашенные одной краской, имеют разный оттенок?

Причиной может быть разная продолжительность и температура полимеризации. Также возможно, что отличается толщина нанесения краски либо поверхность изделия плохо подготовлена.

Что может быть причиной появления кратеров на окрашенной поверхности?

Углубления в виде кратеров образуются при недостаточной подготовке и очистке поверхности изделия. Также необходимо проверять настройки подачи воздуха в оборудовании.

Новости компании

Общая информация о порошковых покрытиях

Промышленная химия разработала огромное количество разноплановых красителей, среди которых порошковые краски легко заняли одну из лидирующих позиций.

Порошковая краска — долговечное полимерное покрытие, обладающее антикоррозийными свойствами, стойкое к внешним факторам окружающей среды, а также выдерживающее химические и механические воздействия.

Краситель изготавливается из мелкопорошкового полимера, в который вводят образующие пленку смолы, отвердители, цветовые пигменты, наполнители и другие добавки.

Достоинства порошковых красок

Порошковые краски обладают рядом весомых преимуществ, а именно:

• Высокая пожароустойчивость за счет отсутствия растворителей и катализаторов при использовании;
• Длительный срок эксплуатации покрытия;
• Влагоустойчивость;
• Высокая скорость застывания краски на поверхности;
• Нанесение требуемой толщины краски с первого раза;
• Возможность повторного использования материала, не осевшего на окрашиваемой плоскости;
• Простота в нанесении даже в труднодоступных местах;
• Экологичность: после высыхания краска безвредна для окружающей среды;
• Простота хранения, в сравнении с жидкими красками;
• Не требуют особого ухода;
• Стойкость к широким температурным диапазонам;
• Отличная защита от коррозии;
• Хорошая электроизоляция;
• Порошковые краски исполняются в цветовой палитре RAL, поэтому легко становятся средством для смелых дизайнерских решений. Также возможна имитация поверхности под различные текстуры;
• Чтобы работать с порошковой краской, необязательно быть профессионалом.

На что можно нанести порошковую краску

Прежде чем купить порошковую краску, необходимо определить, для покрытия какого изделия она будет пременяться и выбрать из четырех вариантов:

• Полиэфирные;
• Эпоксидные;
• Эпоксидно-полиэфирные;
• Со спецэффектами.

Полиэфирные краски, как правило, наносят на объекты наружного применения: автомобили и транспортную технику, рекламные щиты, детские площадки, фонари, ограждения и другие изделия, подвергающиеся активному воздействию атмосферных явлений.

Эпоксидные красители отличаются особенными защитными свойствами от коррозии и химических воздействий. Наносятся на: промышленные объекты и оборудование, мебельную фурнитуру, трубопроводы, огнетушители.

Эпоксидно-полиэфирные краски наносят на изделия, которые используются в помещениях: бытовая техника (плиты, холодильники, микроволновки), компьютерные корпуса, электронные аппараты.

Также с помощью порошковых красок можно достичь различных эффектов, а именно:

• эффект состаренного металла (антик);
• имитация кожи ящерицы или крокодила;
• металлик;
• апельсиновая корка;
• мрамор и другие.

Процесс окрашивания

Частицы краски электризуются, доставляются к окрашиваемой поверхности, после полимеризуются при температуре 140-200°C, вследствие чего образуется высокопрочная пленка требуемой толщины. Заряд частиц производится при помощи относительно простого в эксплуатации трибостатического или электростатического пистолета.
Порошковые краски Lacover — современные стандарты качества!

В производстве наших порошковых красок мы используем качественное сырье крупнейших производителей и новейшее оборудование. В собственной лаборатории мы тщательно проверяем компоненты будущей краски на соответствие стандартам качества, именно поэтому вы получаете продукт европейского уровня.

Хотите купить порошковую краску? Оставьте контактные данные или звоните по указанным на сайте номерам, и мы подберем необходимый вид покрытия, а также желаемый цвет по каталогу RAL K7 Classic.

Фосфатирование

Фосфатирование представляет собой процесс обра­ботки металлических изделий растворами кислых фос­форнокислых солей с образованием на поверхности за­щитной солевой пленки из нерастворимых фосфатов.

Фосфатирование представляет собой процесс обра­ботки металлических изделий растворами кислых фос­форнокислых солей с образованием на поверхности за­щитной солевой пленки из нерастворимых фосфатов. Фосфатная пленка выполняет свое основное назначе­ние — защиту от коррозии только в сочетании с лакокрасочными покрытиями или масляной пленкой, что объясняется хорошими адгезионными свойствами, сама по себе она пориста.

Благодаря хорошей адгезии фосфатирование широко применяют для грунтования под лакокрасочные покры­тия в различных областях машиностроения — автомо­бильной, судостроительной, сельскохозяйственной и др. Иногда фосфатированию подвергают различные кре­пежные детали с последующим пропитыванием смазочными веществами, поскольку фосфатирование не приво­дит к изменению размеров.

Фосфатные покрытия не смачиваются расплавленны­ми металлами; это свойство нередко используется в ме­таллургической промышленности и машиностроении. Кроме того, эти покрытия обладают электроизоляцион­ными свойствами, что позволяет применять фосфатированные изделия в электропромышленности и приборо­строении.

Ограничившись этим далеко неполным перечнем об­ластей применения фосфатирования, необходимо доба­вить, что его осуществление не связано с затратой доро­гих материалов, с привлечением квалифицированной рабочей силы и какого-либо сложного оборудования. Особенно ценным является способность фосфатной плен­ки заменять роль грунта под лакокрасочные покрытия. Все это делает процесс относительно дешевым и объяс­няет его широкое распространение.

Фосфатировапие осуществляется методом погруже­ния в раствор кислых солей фосфорнокислого железа и марганца, иногда цинка. Соль эта известна под назва­нием МАЖЕФ (марганец, железо, фосфор). Ниже при­водится примерный состав соли МАЖЕФ, %:

Me (Η2ΡΟ4)2 <> Me HРО4 + Η3ΡΟ4

5Ме(Н2РО4)2 <> 2МеНРО4 + Ме3(РО4)2 + 6Η3ΡΟ4

Fe + 2FeHPO4 >> Fe3(PO4)2 + H2.

3Fe(H2PO4)2 <> Fe3(PO4)2 + 4Η3ΡΟ4.

Однозамещепные фосфаты хорошо растворимы в воде, двухзамещепные трудно растворяются, а трехзамещенные практически не растворяются.

Последние два сое­динения и являются основой фосфатной пленки, форми­рующейся на поверхности обрабатываемых изделий. Для предотвращения диссоциации однозамещенного фосфата и выпадения нерастворимого трифосфата раст­вор должен содержать свободную фосфорную кислоту. При погружении в раствор железо взаимодействует с фосфорной кислотой и концентрация ее у поверхности металла уменьшается, равновесие реакции нарушается и на металле выделяется осадок двух- и трехзамещенных фосфатов. Образовавшаяся при диссоциации моно­фосфата фосфорная кислота восстанавливает кислот­ность раствора у поверхности металла, что создает усло­вия для дальнейшего протекания процесса. По мере рос­та фосфатного слоя поверхность металла изолируется от воздействия раствора, скорость фосфатирования через некоторое время уменьшается и процесс заканчивается, что заметно по прекращению выделения пузырьков во­дорода.

Процесс фосфатирования протекает особенно эффек­тивно при температуре 90—100° С. Ускорение процесса достигается при введении азотнокислых или азотистокислых солей, являющихся деполяризаторами; при этом резко сокращается доля процесса, протекающего с вы­делением водорода.

Защитная способность фосфатных пленок, полученных в присутствии ускорителей (так называемых уско­ренным фосфатированием), ниже, чем пленок, получен­ных без ускорителей. Поэтому ускоренное фосфатирова­ние преимущественно применяют для создания (замены) грунта под лакокрасочные покрытия, или для полу­чения электроизоляционных фосфатных пленок.

Холодное фосфатирование можно осуществлять пу­тем увеличения концентрации свободной фосфорной кис­лоты и введения солей азотной, азотистой и плавиковой кислот.

Толщина фосфатных пленок зависит от режима и состава раствора, а также от способа подготовки по­верхности обрабатываемых изделий. На полированной стали в обычных растворах образуются мелкокристаллические пленки толщиной 2—4 мкм. При крупнокри­сталлическом строении обеспечивается более продолжи­тельный доступ раствора к металлу и формируются пленки толщиной 10—15 мкм, а иногда и больше. В растворах для холодного фосфатирования получаются пленки толщиной до 6 мкм. Размер фосфатируемых из­делий меняется незначительно по той причине, что на­ряду с ростом пленки размеры несколько уменьшаются в результате травления в фосфорной кислоте и в кислых фосфорнокислых солях.

Чаще и с лучшим эффектом фосфатируются изделия из углеродистой и малолегированной стали и чугуна. Высоколегированные стали фосфатируются с трудом, цветные металлы фосфатируются сравнительно редко.

Химическое фосфатирование углеродистой стали

В ванну загружают соль МАЖЕФ из расчета 32— 35 г/л, заливают водой и, периодически помешивая, кипятят в течение 15—20 мин. Затем нагрев прекраща­ют, определяют и корректируют кислотность раствора. Некоторый избыток препарата берут потому, что в про­цессе кипячения часть его разлагается. Общую кислот­ность раствора определяют титрованием по фенолфта­леину. На титрование 10 мл раствора должно пойти 28—30 мл децинормального раствора NaOH. Свободную кислотность определяют в присутствии индикатора ме­тилоранжа. На титрование 10 мл пробы должно пойти 3—4 мл децинормального раствора NaOH. Количество щелочи, пошедшей на титрование, условно выражают в точках. Общая кислотность фосфатирующего раство­ра должна соответствовать 28—30 точкам, а свободная кислотность 3—4 точкам. Отношение общей кислотности к свободной составляет 7—10. Фосфатирование произво­дят при температуре 97—98° С. Продолжительность про­цесса в зависимости от состава обрабатываемого мате­риала и способа подготовки его поверхности составляет 60—120 мин. Окончание процесса определяют по прекращению выделения пузырьков водорода, после чего изделия дополнительно выдерживают в ванне в течение 10—15 мин для кристаллизации пленки.

Расход препарата МАЖЕФ на фосфатирование 1 м2 поверхности металла составляет 120—140 г. Как было указано, в этом растворе не удается получать фосфатные пленки нужного качества при наличии в стали (в значительных количествах) таких легирующих ком­понентов, как хром, медь, вольфрам, кремний и ванадий, Корректирование ванны осуществляют по показани­ям кислотности. При повышенной кислотности ванну разбавляют водой, при пониженной общей кислотности в ванну вводят соль МАЖЕФ.

n — число точек фосфатирующего раствора по ана­лизу.

После добавления в ванну соли МАЖЕФ раствор кипятят в течение 20—30 мин, а затем понижают температуру до 96—98° С и продолжают фосфатировать. Повышенное содержание свободной кислоты уменьшают, добавляя в раствор углекислый марганец.

Вредно сказывается наличие в растворе примесей алюминия, мышьяка, свинца, сульфитов и хлоридов. Ионы хлора допускаются лишь в следах, ионы SO3(2-) не свыше 0,3%. При содержании в растворе 0,066—0,1 г/л Α12Ο3 продолжительность фосфатирования увеличивает­ся, пленки получаются неоднородными, с пониженной стойкостью против коррозии. Отрицательно сказывается на качестве фосфатных пленок наличие в растворе 0,03 г/л свинца; 0,05% мышьяка приводят к появлению на пленке красноватых пленок. При наличии таких при­месей раствор необходимо заменить.

Недоброкачественные фосфатные пленки могут быть удалены в 10—15%-ном растворе соляной кислоты или в 15—20%-ном горячем растворе NaOH. При повтор­ном фосфатировании получаются более крупнокристал­лические пленки с пониженной защитной способностью.

Ускоренное фосфатирование

Фосфатирование без специальной очистки поверхно­сти изделий можно осуществлять путем введения в рас­твор оксалата цинка, который удаляет ржавчину в про­цессе формирования фосфатной пленки.

• 33—35 г/л монофосфата цинка,
• 49—53 г/л азотнокислого цинка,
• 13—14 г/л фосфорной кислоты,
• 0,1 г/л оксалата цинка.

Общая кислотность 65—80 точек, свободная кислотность 12-—15 точек, температура раст­вора 92—98° С, продолжительность обработки 15—40 мин.

Оксалат цинка готовят исходя из азотнокислого цинка и щавелевокислого натрия. При смешивании раст­воров этих солей выпадает осадок щавелевокислого цин­ка, который отфильтровывают, сушат и затем применя­ют для приготовления фосфатирующего раствора.

Ускоренное фосфатирование стали в растворах цин­ковых солей дает пленки с лучшей защитной способ­ностью, чем фосфатирование в растворах соли МАЖЕФ.

Такой раствор содержит:

• 35—37 г/л монофосфата цинка,
• 52—54 г/л азотнокислого цинка,
• 15—16 г/л фосфорной кислоты.

Общая кислотность составляет 60—75 точек, свободная кислотность 12—15 точек. Температура рас­твора 85—95° С, продолжительность фосфатирования 15— 20 мин.

В процессе работы раствор корректируют, до­бавляя концентрат, содержащий 470—500 г/л азотнокис­лого цинка, 460—480 г/л монофосфата цинка, 170— 180 г/л фосфорной кислоты и воды до общего объема 1 л.

Черные фосфатные пленки с улучшенными защитны­ми свойствами получают последовательной обработкой деталей в двух растворах. Первый раствор содержит 1 г/л кальцинированной соды, 23 г/л фосфорнокислого закисного железа, 8 г/л окиси цинка, 32 г/л ортофосфорной кислоты. Общая кислотность не менее 56 точек, свободная 8—14 точек. Температура раствора 92—97° С, продолжительность фосфатирования 10 мин. После про­мывки в указанном растворе и в воде детали погружают на 5 мин в 9%-ный раствор калиевого хромпика при 80—95° С. Снова промывают, обрабатывают в мылыно-содовом растворе, промывают в горячей воде и погру­жают в ванну для второго фосфатирования. Этот рас­твор содержит 150 г/л азотнокислого цинка, 30 г/л соли МАЖЕФ, 3 г/л углекислой соды. Общая кислотность не менее 80 точек, свободная кислотность 1,5—3,5 точек. Температура раствора 50—60° С, продолжительность обработки 10—15 мин. После второго фосфатирования детали погружают на 2—3 мин в горячий мыльно-содо­вый раствор, затем пленку сушат и пропитывают мине­ральным маслом.

Холодное фосфатирование

Для приготовления раствора 1 в ванну загружают необ­ходимое количество соли МАЖЕФ и после кипячения и отстаивания добавляют азотнокислый цинк и фтористый натрий. Для повышения кислотности раствора на одну точку добавляют 1—1,5 г соли МАЖЕФ, 2—3 г азотно­кислого цинка и 0,02—0,03 г фтористого натрия.

Для приготовления раствора 2 используют концент­рат, содержащий 75—80 г/л монофосфата цинка, 700—750 г/л азотнокислого цинка, 150—160 г/л фосфорной кислоты, 37—40 г/л кальцинированной соды и воды д0 объема 1 л. Для получения 100 л рабочего раствора к 85 л воды добавляют при перемешивании 12 л концент­рата 1,6 л раствора едкого натра (280—300 г/л), после чего вводят недостающее до 100 л количество воды и 30—40 г азотисто-кислого натрия. Если pΗ приготовлен­ной ванны ниже требуемого значения, добавляют раст­вор едкого натра.

Технология фосфатирования

Лучшим методом подготовки поверхности к фосфатированию является гидроабразивная обработка. Не рекомендуется обезжиривание изделий в щелочных растворах и еще в меньшей степени травление в кисло­тах. Не обработанная абразивами поверхность при про­чих равных условиях имеет фосфатную пленку с пони­женной коррозионной стойкостью.

Фосфатирующие ра­створы рекомендуется готовить на конденсате или умяг­ченной воде. Крупные стальные детали загружают в ванну на стальных подвесках, мелкие — в перфориро­ванных корзинах или на сетках. Для повышения стой­кости стальных деталей против коррозии их обрабаты­вают в течение 5—15 мин в 5—10%-ном растворе бихромата калия или натрия при температуре 70—80° С Повышение защитной способности дает гидрофобизация фосфатных пленок; фосфатированные детали погружают на 5—7 мин в 10%-ный раствор гидрофобизирую-щей кремнеорганической жидкости ГКЖ-94 в бензине Б-70, после чего выдерживают их на воздухе до испаре­ния следов бензина, а затем сушат при ПО—100°С в течение 40—50 мин. Гидрофобизированные фосфатные пленки не смачиваются водой и по стойкости против коррозии не уступают лакокрасочным покрытиям.

Фосфатирование

Фосфатирование поверхности

Сегодня для защиты металлических изделий от образования коррозийного налета применяется большое количество способов. Все они направлены на то, чтобы создать на поверхности тонкий защитный слой, который будет длительное время защищать от процесса окисления металла. Обработка металлов фосфатирующими растворами является эффективным методом борьбы с образованием ржавчины.

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.

Оно изготовлено из:

Данные элементы образуют единое вещество, которое при взаимодействии другими металлами адгезируется с ними и обеспечивает надежную защиту от процесса окисления и образования коррозии.

На многочисленных промышленных предприятиях данный метод подразумевает качественное нанесение раствора на металлические изделия.

Делается это несколькими способами:

• распыление,
• нанесение валиком,
• нанесение кистью.

Процесс фосфатирования не занимает много времени. После проведения такой процедуры необходимо дать изделиям из обработанных металлов просохнуть.

Фосфатирование стали

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.

Фосфатирование воды

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

Пояснения: + — пригодно; o — условно пригодно; — -непригодно

Виды фосфатирования

Сегодня имеется большое количество видов фосфатирования.

Из них выделяются следующие:

Химическое фосфатирование

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.

Черное фосфатирование

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.

Цинковое фосфатирование

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:

• твердость. Металлы становятся более устойчивыми к появлению внешних повреждений.
• устойчивость к влиянию электрического тока.
• улучшаются сроки эксплуатации тех или иных металлических изделий, которые были обработаны методом фосфатирования.
• прочность покрытия. Металлы покрываются дополнительной защитной пленкой, которая придает им особые свойства.

Процедура фосфатирования на производственных предприятиях не используется так часто, как анодирование, например.

Статьи по теме

Нейтрализатор ржавчины

Сегодня для защиты металлов от образования коррозии создано большое количество средств. Одни из направлены на то, чтобы предотвратить образование на металлической поверхности коррозийного налета. Другие же используются для его устранения.

Удаление ржавчины

Сегодня с образованием ржавчины на металлических поверхностях сталкиваются многие люди. Она образуется под воздействием окружающей среды. Процесс образования ржавого налета может иметь разную продолжительность.

Преобразователь ржавчины — какой лучше?

Сегодня производится большое количество смесей для обработки металлических поверхностей. Есть специальные составы, которые помогают бороться с образованием налета коррозии. Они получили названием преобразователи ржавчины.