A foszfátbevonat vékony kristályos foszfátvegyület-rétegekből készül, amelyek a fémhordozó felületéhez tapadnak, és foszfátkonverziós bevonatnak is nevezik, amely az acél alkatrészeken alkalmazott kémiai kezelés, amely vékony, tapadó vas-, cink-, ill. mangán-foszfátok, korrózióállóság eléréséhez, kenéshez, vagy későbbi bevonatok vagy festések alapjaként. A foszfátkristályok porózusak és cink-, mangán- vagy vas-foszfát oldatokból képződhetnek. A három típus mindegyike kissé eltérő tulajdonságokkal, például kristálymérettel és bevonatvastagsággal rendelkező foszfátbevonatot biztosít. Ez lehetővé teszi egy speciálisabb bevonat kiválasztását az adott alkalmazáshoz, amely a szerkezet egy részéhez szükséges. Ezeket a bevonatokat általában szénacélra, gyengén ötvözött acélra és öntöttvasra hordják fel. A bevonatot szivaccsal, szórással vagy a szubsztrátum hígított foszforsav-oldatába merítésével alakítják ki, amelyet más vegyszerekkel kombinálnak, amelyek elősegítik a bevonási folyamatot. A foszfátbevonat horganyra, kadmiumra, alumíniumra, ónra és horganyzott acélra is felvihető, de nehéz felhordani olyan magas ötvözetű anyagokra, amelyek gyakran immunisak a foszforsavra. A foszfátozó oldat fő összetevői a következők:
√ Foszforsav (H3PO4)
√Kétértékű fémek ionjai (kationjai): Zn2 plus , Fe2 plus , Mn2 plus
√Gyorsító – oxidáló reagens (nitrát, nitrit, peroxid), amely növeli a bevonási folyamat sebességét és csökkenti a lerakódás szemcseméretét.
A foszfátozás a konverziós bevonatok egyik leggyakoribb típusa, amelyet foszfátozásnak, foszfatizálásnak vagy foszfatizálásnak is neveznek. Parkerizing kereskedelmi néven is ismert, különösen, ha lőfegyverekre és egyéb katonai felszerelésekre alkalmazzák. A foszfátozási eljárásokkal kapcsolatos legkorábbi munkát William Alexander Ross brit feltalálók dolgozták ki 1869-ben (3119. számú brit szabadalom) és Thomas Watts Coslett (8667) brit szabadalom 1906-ban. Coslett (Birmingham, Anglia) ezt követően szabadalmat nyújtott be. Ugyanezen az eljáráson alapult Amerikában 1907-ben, amelyet 1907-ben a 870 937 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalommal engedélyeztek. Ez lényegében egy vasfoszfátozási eljárást biztosított foszforsavat használva. Az Egyesült Államokban 1912-ben nyújtottak be egy javított szabadalmi kérelmet a mangánfoszfátozásra, amely nagyrészt ezen a korai brit vas-foszfátozási eljáráson alapult, és 1913-ban Frank Rupert Granville Richards 1 069 903 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi bejelentéseként adták ki.
Mi a foszfátozási folyamat?
Az eljárás kihasználja a foszfátok alacsony oldhatóságát közepes vagy magas pH mellett, és a fürdő foszforsav (H3PO4) oldata, amely tartalmazza a kívánt vas-, cink- vagy mangánkationokat és egyéb adalékanyagokat. A sav reakcióba lép a vasfémmel, hidrogént és vaskationokat termelve:
Fe plus 2 H3O plus → Fe2 plus plus H2 plus 2 H2O
A protonokat fogyasztó reakció a felszín közvetlen közelében megemeli az oldat pH-ját, míg végül a foszfátok oldhatatlanná válnak és lerakódnak rá. A sav és fém reakció során helyi vas-foszfát is keletkezik, amely szintén lerakódhat. Cink-foszfát vagy mangán-foszfát lerakásakor a további vas-foszfát nemkívánatos szennyeződés lehet. Ha a foszfátoldatba (például cink-foszfát) egy acéllapot viszünk be, egy topokémiai reakció megy végbe, amelyben a vas oldódását a fürdőben jelenlévő szabad foszforsav beindítja a hordozón lévő mikroanódokon. A reakcióhoz foszforsav fogyasztása az oldat savasságának csökkenését okozza a fémfelülettel szomszédos rétegben. A semlegesített oldatban a cink-foszfát oldhatósága csökken, ami a só kicsapódását és a szubsztrát felületére való lerakódását eredményezi:
Mi a különbség a mangán-foszfát, a cink-foszfát és a vas-foszfát között?
1. Mangán-foszfátozó bevonat
Ez a legkeményebb, leginkább rozsdagátló, sima, egyenletes és kopásálló foszfátbevonat. Kristályos nedvszívó felületet képez, és ideális olyan aljzatokhoz, amelyeknek kopásállónak kell lenniük, például csapágyakhoz, perselyekhez, nyomóalátétekhez és rögzítőelemekhez. A mangán-foszfát bevonószer a kezelt felületet is keni, így alkalmas foszfátbevonat az autóipar számára: A csúszó és mozgó motor- és sebességváltó-alkatrészek részesülnek a mangán kenő hatásából. Nem igényel fedőbevonatot, és a bevonatot gyakran viasszal vagy olajjal fejezik be, hogy javítsák a tulajdonságokat. Mangán-foszfát bevonat akkor kerül felhordásra, ha kopásállóságra és kopásgátló tulajdonságokra van szükség, valamint olajmegtartó képességgel is rendelkezik, ami tovább javítja a súrlódásgátló tulajdonságokat és korrózióállóságot kölcsönöz a bevont részeknek.
2. Vas-foszfát bevonat
Ez a leggazdaságosabb lehetőség merítéssel vagy permetezéssel. Akkor alkalmazzák, ha egy későbbi festés erős tapadása szükséges. Ellentétben a cink-foszfát és mangán-foszfát bevonatok oldataival, amelyekben a fémionok a készítmény alkotórészei, a vas-foszfát oldatokban a vasionokat az oldódó szubsztrát biztosítja. Az acél, a cink és az alumínium egyaránt megfelelő aljzatok vas-foszfát bevonathoz, és ez a legrugalmasabb lehetőség az aljzat típusát illetően. A vasfoszfátozás ára egyértelműen alacsonyabb, mint a cink- és mangánfoszfátozási szolgáltatás költségei, és a vas-foszfátozás a Zn-hez hasonlóan a porfestés általános alapozója. Azonban messze nem olyan tartós, ha a korrózióállóság és a tapadás közel van egymáshoz. Ezért a vas-foszfát bevonat csak olyan projekteknél javasolt, amelyek nem igényelnek rendkívül magas minőséget, és alacsony költségvetéssel kell megvalósítani. Más szóval, nem alkalmas a legtöbb tengeri és tengeri projekthez, amelyek folyamatosan ki vannak téve az időjárási hatásoknak. A nyilvánvaló előnyök a következők:
√ A legalacsonyabb foszfátgyártási költség,
√Alacsony hőmérsékleten zsírtalanítja az általában olajos felületeket,
√Alacsony karbantartási költség
√ Fedőlakkok:porbevonat, folyékony festék
3. Cink-foszfát bevonat
Ez a legelterjedtebb acél és vas foszfátozásos előkezelési módszere merítéssel vagy permetezéssel. Nem annyira korrózióálló vagy kenő, mint a mangán, de a korrózióállósági teljesítményt különböző fedőbevonatokkal lehet fokozni. A cink-foszfátozási eljárás képes a fémfelületet nemfémes, polikristályos bevonattá alakítani, amely vas-, mangán-, nikkel- és cink-foszfátokat tartalmaz, amelyek nagy lúgállóságot biztosítanak. Porfestékekhez, elektroforetikus bevonatokhoz vagy folyékony festékekhez kiváló tapadást biztosító festékalapként előnyös, és kiváló korrózióvédelmet nyújt, a cink-foszfát bevonatot pedig a horganyzás mellett a lehető legjobb alapozónak tartják por- és folyékony festékekhez. A cink-foszfátozó bevonószer sokkal könnyebb bevonatot hoz létre, mint a mangán, ezért előnyös olyan projekteknél, ahol a fém súlyát nem szabad befolyásolni. Ez a bevonat a legelterjedtebb megoldás a fém alapozására porfestékekhez az aljzat homokfúvása után. Valamivel drágább, mint a vasfoszfátozás, de jobb minőséget is biztosít a hosszabb élettartam érdekében. A cink-foszfátot korrózióálló bevonatok előállítására használják, amelyeket általában galvanizálási folyamat részeként vagy alapozó pigmentként alkalmaznak. Mérsékelten reagál vízzel és savban oldódik cinkforrással, ami jó nedvességállóságot és galvanikus helyettesítési tulajdonságokat tesz lehetővé.
A legtöbb olyan műveletnél, ahol a kész munkadarabok korrózióállóságának különösen magasnak kell lennie, a konverziós bevonatokat cink-foszfáttal hordják fel. Ezt a megközelítést széles körben alkalmazzák a huzalhúzó munkákban, az autóiparban, valamint a készülék- és elektronikai ipar egyes ágazataiban. Hasonlóképpen, a fegyveres szolgálatok gyakran előírják a cink-foszfátozást, különösen olyan berendezések esetében, amelyek súlyos környezetnek lehetnek kitéve. A fémek cink-foszfát konverziós bevonattal történő előkezelésének három fő lépése van: a fémfelület tisztítása és aktiválása, az átalakító réteg felvitele és a tömítés/utópassziválás. A cink-foszfát bevonat előnyei a következők:
√ Megakadályozza a súrlódás okozta kopást a fémalakítási folyamatok előtt, például hideghúzás, hidegkovácsolás, mélyhúzás.
√Növelje a kopásállóságot és a korrózióállóságot védőkenéssel.
√Korrózióálló (más bevonatokkal kombinálva), varratmentes, sima és vékony film.
√Különböző fedőbevonatokhoz alkalmas: olajrétegek, korróziógátló viasz vagy kenőanyagok (pl. fluorpolimerek), különböző típusú porbevonatok.
√Kiváló tapadást biztosít porfestékekhez, elektroforetikus bevonatokhoz vagy folyékony festékekhez és elektromos szigeteléshez.
√Ideális előkezelés olyan nehéz környezetekhez, mint a tengeri vagy szennyező ipari terület.
A cink foszfátozási folyamataihorganyzott, tűzi horganyzottvagysherardizálttermékek azok
√ Beállítás
√A felület zsírtalanítása és tisztítása
√Aktiválás
√Cink-foszfátozás
√Öblítés
√Passziválás
√Szárítás
A cink-foszfát bevonat felvitele egy oldhatatlan, kristályos foszfátréteget (1-20μ) eredményez, amely porózus réteget hoz létre, amely hopeitból, foszfofillitből és más cink-foszfát-vegyületekből áll, amelyek kombinálódnak a tűzihorganyzó bevonattal, a cinkkel. bevonat bevonat vagy szaggatott bevonat a fent említett eljárással. Mivel a cink-foszfát bevonat színtelen, szürke tónusai tükröződések eredménye. Ez azt jelenti, hogy a szőrzetet nem befolyásolja az ultraibolya sugárzás; mentesíti az időjárásállósággal kapcsolatos minden aggálytól. Ezenkívül a cink-foszfát bevonat nagy porozitása lehetővé teszi a szén-dioxid és a vízrészecskék indukcióját a légkörben, lehetővé téve, hogy reakcióba lépjen, és bázikus cink-karbonát bevonatot képezzen, amely idővel leülepedő szürke tónusok formájában jelenik meg.
Tudnunk kell azonban, hogy bár a foszfátbevonatok jó tapadást és némi gátvédelmet biztosítanak, a bevonat megsérülésekor a korrózió gyorsan megindul a nyitott fémfelületen, mivel a gyengén oldódó foszfátok nem rendelkeznek elegendő gátló erővel a kromátokhoz képest, és így nem képesek. biztosítja a sérült zóna öngyógyítását. Mindazonáltal öngyógyító hatás figyelhető meg, ha a foszfátbevonat oldható foszfátokat tartalmaz, amelyek kioldódhatnak a bevonatból és kicsapódhatnak a hibás helyeken, ahogy azt Aramaki (2003) kimutatta.
