Химическая и механическая подготовка поверхности под покраску. Фосфатирование металла перед покраской

Фосфатирование

Фосфатирование используют для дополнительной защиты от коррозии, улучшения твердости, износостойкости, повышения электроизоляционных свойств основного покрытия на черных и цветных металлах. Суть процесса фосфатирования состоит в создании на поверхности защищаемого изделия слоя малорастворимых фосфатов железа, цинка или марганца.

Фосфатированию подвергаются: чугун, низколегированные, углеродистые стали, кадмий, цинк, медь, сплавы меди, алюминий.

Фосфатированию плохо поддаются высоколегированные стали.

Изделия, подвергшиеся фосфатированию, эксплуатируются даже в тропиках. Фосфатная пленка не боится органических масел, смазочных, горячих материалов, толуола, бензола, всех газов, кроме сероводорода.

Под воздействием щелочей, кислот, пресной, морской воды, аммиака, водяного пара покрытие довольно быстро разрушается. Непродолжительный срок службы покрытия также связан с его низкой эластичностью и прочностью.

Процесс фосфатирования нашел широкое применение в автомобильной промышленности. Фосфатная пленка – наилучший грунт. Стальной корпус автомобиля перед покраской подвергают фосфатированию, а далее окрашивают эмалями.

Фосфатное покрытие

Толщина и структура фосфатного покрытия

Толщина фосфатного слоя составляет от 2 – 8 до 40 - 50 мкм (зависит от режима фосфатирования, подготовки поверхности, состава раствора для фосфатирования). Толщина покрытия связана с его структурой. Мелкокристаллические защитные слои имеют меньшую толщину (1 – 5 мкм) и обладают более выраженной защитной способностью. В связи с этим их намного чаще используют. Получают такие покрытия из цинкфосфатных растворов, которые содержат ускорители (окисляющие элементы). Мелкокристаллические слои не используются в качестве самостоятельных защитных. После получения такого слоя поверхность подвергают дополнительной обработке лакокрасочными материалами.

Крупнокристаллические фосфатные слои более толстые, получают их из марганцевофосфатных растворов. После промасливания могут служить самостоятельными покрытиями.

Кристаллы фосфатов имеют пластинчатую структуру, благодаря чему пленка отлично впитывает различные пропитки, лаки, удерживая их в себе.

Фосфатное покрытие состоит из двух слоев. Первый, плотно прилегающий к поверхности слой, плотно связан с металлом, незначительной толщины, имеет пористую структуру, а также гладкий и достаточно эластичный. Он состоит, в большей части, с монофосфатов железа. Второй слой (наружный) – состоит из монофосфатов марганца, вторичных и третичных фосфатов. Он более хрупкий, кристаллический. Характеристиками именно наружного слоя обуславливается ценность фосфатных пленок.

Цвет фосфатного покрытия

Цвет фосфатного покрытия колеблется от светло-серого до темно серого (почти черного). Светло-серые фосфатные пленки образуются на цветных металлах и малоуглеродистых сталях. Предварительно подвергшихся пескоструйной обработке поверхностях, в растворах повышенной кислотности.

Если чугунное (либо из высоколегированной стали) изделие предварительно подвергалось травлению, и концентрация ортофосфорной кислоты больше обычного - фосфатный слой получается более темного оттенка. Фосфатное покрытие зеленоватого оттенка образуется на поверхности стали, содержащей никель и хром.

Свойства фосфатного покрытия

Полученное фосфатное покрытие может использоваться как самостоятельное защитное, но в большинстве случаев его используют как основу под лакокрасочное, смазочное, либо перед пассивированием. То, что его очень редко используют, как самостоятельное, можно объяснить тем, что оно легко разрушается под воздействием кислот и щелочей.

Фосфатное покрытие не подвергается воздействию кислорода воздуха, смазок, масел, керосина, не смачивается расплавленными металлами. Фосфатный слой может выдержать непродолжительное влияние температуры около 500 °С. Наибольшая минусовая температура, при которой не разрушается покрытие -75 °С. При длительной выдержке фосфатный слой теряет свои защитные свойства и постепенно разрушается.

Фосфатное покрытие отличается высоким электросопротивлением, может выдержать напряжение до 500 В. Чтоб повысить пробивное напряжение готового фосфатного покрытия (до 1000 В) – его дополнительно пропитывают бакелитовыми либо масляными лаками. Фосфатное покрытие по твердости мягче стали, но более твердое, чем латунь или медь.

При щелочном оксидировании стали полученный защитный слой имеет меньшую защитную способность, чем обычные фосфатные слои.

Подготовка поверхности перед операцией фосфатирования играет важную роль, т.к. от ее способа и качества во многом зависят свойства полученного покрытия, а именно – структура, адгезионная способность, толщина, цвет фосфатной пленки.

При фосфатировании заранее протравленной поверхности (с использованием HCl, h3SO4, h4PO4) образуются крупнокристаллические, рыхлые фосфатные слои, толщиной до 40 – 50 мкм. Они обладают достаточно низкими защитными свойствами, поэтому для улучшения качества пленки деталь промывают в 3 – 5 % растворе кальцинированной соды, а далее в воде и затем только фосфатируют. Или же в 1 – 2 % растворе хозяйственного мыла и 5 – 8 % растворе кальцинированной соды при температуре 55 – 60 °С.

Мелкокристаллические, тонкие (толщиной от 5 до 10 мкм) пленки образуются на поверхностях, обработанных пескоструйным методом с последующим обезжириваниям (с использованием органических растворителей или же химическим способом), также механически обработанные кругом, и т.п. Такие фосфатные пленки отличаются хорошей адгезией к поверхности и высокими защитными свойствами.

Суть процесса фосфатирования

Фосфорная кислота (h4PO4) образует три вида солей (именно на свойствах солей фосфорной кислоты и основан метод защиты): дигидрофосфаты, моногидрофосфаты, фосфаты.

Дигидрофосфаты Me(h3PO4)2 – однозамещенные соли, где Me – двухвалентный металл. Образуются сразу при первичном контакте металла с фосфорной кислотой. Взаимодействие описывается реакцией:

Me + 2h4PO4 → Me(h3PO4)2 + h3↑.

При дальнейшем взаимодействии кислоты с металлом (концентрация кислоты уменьшается) образуются двухзамещенные (моногидрофосфаты MeHPO4) и трехзамещенные (фосфаты Me3(PO4)2) соли.

Реакции образования вторичных и третичных солей:

Me(h3PO4)2 ↔ MeHPO4 + h4PO4 - продуктами реакции являются двухзамещенная соль и свободная ортофосфорная кислота;

3Me(h3PO4)2 ↔ Me3(PO4)2 + 4h4PO4 – образуется трехзамещенная соль, свободная ортофосфорная кислота.

Труднорастворимые фосфаты железа – основная составляющая часть фосфатных покрытий. Их качество определяется свободной и основной кислотностью раствора, природой катионов металла, концентрацией монофосфатов.

При введении в раствор для фосфатирования окислительных анионов (например, ClO3, NO2, NO3) процесс формирования защитной пленки значительно ускоряется.

При фосфатировании на поверхности металла наблюдается два основных процесса – осаждение фосфатов и растворение основного металла.

Фосфатирование черных металлов

Сегодня самое широкое применение получил препарат для фосфатирования Мажеф. Выпускается в виде серой массы, расфасованной по бочкам или ящикам. Отличается характерным кисловатым запахом. Название препарата произошло от первых букв его составных частей: марганец, железо, фосфорная кислота.

Фосфатная пленка при использовании данного препарата обладает хорошими защитными свойствами.

Процесс получения фосфатной пленки с использованием данного препарата имеет свои недостатки: высокие температуры, узкий рабочий интервал температур, длительность операции, наводораживание стали (из-за сильного выделения водорода). Чтоб снизить наводораживание уменьшают длительность процесса.

Фосфатирование может быть электрохимическим и химическим.

Химическое фосфатирование черных металлов, в свою очередь, подразделяется на холодное, нормальное и ускоренное.

Холодное фосфатирование

Холодное фосфатирование проводится без подогрева рабочих растворов. Фосфатное покрытие получается довольно тонким и используется в качестве основы под покраску. В основу растворов для холодного фосфатирования входят препарат Мажеф и однозамещенный фосфат цинка (Zn(h3PO4)2). NaNO2 и NaF играют роль активаторов процесса.

Составы для холодного фосфатирования:

Состав №1: 25 – 30 г/л пр. Мажеф, 35 – 40 г/л Zn(NO3)2•6h3O, 5 – 10 г/л NaF, длительность обработки 40 минут;

Состав №2: 60 – 70 г/л Zn(h3PO4)2, 80 – 100 г/л Zn(NO3)2•6h3O, 0,3 – 1.0 г/л NaNO2, продолжительность обработки 15 – 25 мин.;

Состав №3: 100 г/л Zn(h3PO4)2, 6 г/л NaF, 2 г/л NaNO2, длительность обработки 30 - 40 минут;

Состав №4: 18 – 21 г/л ZnO, 80 – 85 г/л h4PO4, 1 - 2 г/л NaNO2, продолжительность обработки 15 – 20 минут.

Если температуру раствора увеличить – можно получить мелкокристаллическое покрытие.

Растворы для холодного фосфатирования довольно быстро гидролизуются (при контакте составных веществ с водой разлагаются основные молекулы и образуются новые соединения), увеличивается свободная кислотность раствора. Это отрицательно сказывается на качестве фосфатного покрытия, т.к. слой получается пористый и с низкими защитными характеристиками. Поэтому холодное фосфатирование используется довольно редко.

Нормальное фосфатирование

Препарат Мажеф, используемый также и при нормальном фосфатировании, имеет химический состав: 2,4 – 2,5 % Fe, 14 % Mn, 46 – 52 % фосфатов, 1 % SO42-, самую малость ионов хлора и CaO, 1 – 2 % h3O.

Однозамещенные соли ортофосфорной кислоты, марганца, железа (MnHPO4, Fe(h3PO4)2, Mn(h3PO4)2) и являются основой препарата.

Наилучший результат фосфатирования дает раствор, содержащий 30 – 33 г/л препарата Мажеф. Температура – 97 – 98 °С. Если вести процесс 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. Кислотность раствора (общая) должна составлять около 30 точек, свободная 3 – 4 точки. (Точка – мера общей и свободной кислотности раствора. Одна точка показывает количество мм 0,2 н. раствора щелочи, израсходованного на процесс титрования 10 мл фосфатного раствора).

Если свободная кислотность превышает указанное значение – ухудшаются свойства фосфатного слоя, а сам процесс затягивается по времени. При уменьшении – полученные пленки слишком тонкие и незащитные.

При повышении концентрации препарата Мажеф до 100 – 200 г/л получают более толстые фосфатные слои с повышенными защитными свойствами и мелкокристаллической структуры. С повышением концентрации немного уменьшают температуру рабочего р-ра (до 80 – 85 °С).

При фосфатировании высоколегированных сталей количество препарата Мажеф составляет около 30 – 32 г/л. Дополнительно вводят 10 – 12 % BaCl2 для улучшения качества фосфатного слоя. Изделие выдерживают в рабочем растворе 45 – 60 минут при температуре около 100 °С.

Ускоренное фосфатирование

Ускоренное фосфатирование получило довольно широкое промышленное применение, т.к. процесс ведется быстрее, чем при нормальном, и имеет свои преимущества.

Длительность процесса ускоренного фосфатирования (с использованием препарата Мажеф) составляет 8 – 15 минут. Рабочий раствор подогревают до температуры 45 – 65 °С (или же 92 – 96 °С, если использовать электролит №2). Дополнительно вводят окислители (NaF, Zn(NO3)2 и др.), благодаря которым ускоряется процесс фосфатирования, выделяется намного меньше водорода и окисляется Fe2+ до Fe3+.

Растворы для ускоренного фосфатирования с применением препарата Мажеф:

Раствор №1: 30 – 40 г/л препарата Мажеф, 50 – 65 г/л Zn(NO3)2•6h3O, 2 – 5 г/л NaF;

Раствор №2: 30 – 40 г/л препарата Мажеф, 50 – 70 г/л Zn(NO3)2•6h3O, 4 – 5 г/л NaNO3, 0,1 – 1,0 г/л h4PO4.

После ускоренного фосфатирования изделия обрабатывают раствором бихромата калия, а далее – сушат.

Пленки, полученные при ускоренном фосфатировании, небольшой толщины и не отличаются высокими защитными свойствами, поэтому их используют как основу (грунт) для лакокрасочных покрытий.

Ускоренное фосфатирование может проводится и с использованием других растворов, например, цинкофосфатных (основа – первичный фосфат цинка).

Составы для ускоренного фосфатирования с применением цинкофосфатных растворов:

Состав №1: 8 – 12 г/л Zn(h3PO4)2, 10 – 20 г/л Zn(NO3)2•6h3O, 30 – 40 г/л Ba(NO3)2, температура 75 – 85 °С, продолжительность 3 - 10 минут;

Состав №2: 28 – 36 г/л Zn(h3PO4)2, 42 – 58 г/л Zn(NO3)2•6h3O, 9,5 – 15,0 г/л h4PO4, температура 85 – 95 °С, продолжительность 10 – 25 минут.

Покрытия, полученные в вышеописанных электролитах, состоят с Zn3(PO4)2•4h3O и Zn2Fe(PO4)2•4h3O. Большая часть фосфатов образуется на поверхности в первые минуты процесса, когда скорость нарастания фосфатов превышает скорость их растворения. При одинаковых значениях этих скоростей рост фосфатной пленки прекращается.

Ускоренное фосфатирование можно проводить как погружением в ванну с раствором, так и распылением состава на поверхность.

Для струйного ускоренного фосфатирования часто используют раствор на основе препарата Мажеф следующего состава: 30 – 60 г/л пр. Мажеф, 50 – 70 г/л Zn(NO3)2•6h3O, 2 – 4 г/л NaNO2. Температура раствора - 15 – 25 °С, рН 2,6 – 3,2.

Широко используются концентраты для фосфатирования стали (на основе первичных фосфатов), такие, как КФЭ-1, КФЭ-2, КФ-1, КФ-3.

Чтоб улучшить структуру покрытия в основной р-вор вводят оксалаты цинка (до 0,1 г/л). При фосфатировании в таком растворе с поверхности изделия удаляется ржавчина.

Частным случаем химического - является черное фосфатирование. Используется в оптическом приборостроении. Фосфатная пленка черного цвета более привлекательна на вид и более коррозионноустойчива, чем полученные другими способами. Процесс черного фосфатирования состоит с двух частей. Сначала, предварительным фосфатированием, получают черную пленку. Далее, при фосфатном пассивировании, заполняются поры начального слоя.

Электрохимическое фосфатирование

Электрохимическое фосфатирование проводят в растворах схожего состава, но с использованием постоянного либо переменного тока. Это позволяет повысить производительность процесса.

Детали развешивают на катодных штангах, анодами служат пластины (цинк или углеродистая сталь, зависит от состава электролита). Плотность тока – от 0,3 до 3 А/дм2. Продолжительность процесса – от 5 до 20 мин.

Полученные пленки используются в качестве подслоя для лакокрасочного покрытия.

Недостаток электрохимического фосфатирования – низкая рассеивающая способность электролита. Вследствии, на деталях сложной формы фосфатное покрытие ложится неравномерно.

Фосфатирование цветных металлов

Фосфатированию часто подвергают многие цветные металлы. Чаще всего это цинк, магний, алюминий, кадмий, никель, титан.

Фосфатирование титана проводят для повышения его износостойкости, антифрикционных свойств. Процесс ведется при температуре 98 – 99 °С около 10 – 30 минут. Применяемый состав: 10 – 100 г/л ортофосфорной кислоты и такое же количество фторидов (NaF, Nh5F или KF).

Магний фосфатируют в р-рах однозамещенных фосфатов для защиты от коррозии. Фосфатирование магния (как и алюминия) применяют реже, чем его оксидирование.

Для кадмия, алюминия, цинка и большинства цветных металлов фосфатная пленка используется в качестве основы перед нанесением лакокрасочного покрытия.

Алюминий фосфатируют в растворах ортофосфорной кислоты с содержанием CrO3 и NaF или HF. Пленки имеют голубовато-зеленый цвет, поэтому процесс получил название «голубое фосфатирование». Получившийся фосфатный слой тонкий (около 3 мкм), гладкий, аморфный, не отличается высокими защитными свойствами (имеет низкие прочностные характеристики). Состав покрытия таков: около 50 – 55% CrPO4, 17 – 23% AlPO4, 22 – 23% воды. После промывки в холодной воде и сушки при температуре ниже 60 °С фосфатная пленка становится более прочной, может выдержать температуру до 300 °С. Если готовое фосфатное покрытие на протяжении 10 минут обрабатывать в 10 % растворе K2Cr2O7 (при температуре 75 – 80 °С) – его коррозионная стойкость значительно увеличится.

Для фосфатирования кадмия, цинка применяют универсальный цинк-фосфатный раствор. Для получения фосфатной пленки на цинке можно использовать раствор на основе композиции Ликонда Ф1А, обработка ведется при температуре 19 – 40 °С на протяжении 5 – 10 минут. В итоге – на поверхности цинка образуется мелкокристаллическая серо-дымчатая фосфатная пленка с высокими защитными свойствами (лучше, чем при хроматировании).

Никель (его сплавы) фосфатируют только матовый, на блестящем покрытие почти не осаждается. Рекомендованный состав раствора: 15 г/л h4PO4, 13 г/л NaF, 200 г/л Zn(NO3)2. Длительность обработки – 35 – 45 минут при температуре 25 – 35 °С. рН раствора около 2,0.

Улучшение защитных свойств фосфатных пленок

Фосфатные пленки не обладают достаточными защитными свойствами из-за своей пористой структуры, поэтому после получения их еще дополнительно обрабатывают. Для этого применяют пассивирующие растворы K2Cr2O7 (калия дихромат) либо Na2Cr2O7 (натрия дихромат). Процесс ведется при температуре 70 – 80 °С. Пассивирование фосфатных пленок возможно в двух составах: 80 – 100 г/л хромата и 3 – 5 г/л. Для первого раствора время выдержки составляет 10 – 20 минут, и дополнительная промывка до сушки. Для второго – 1 – 3 минуты, после фосфатирования изделие сушат без предварительной промывки.После проведения операции пассивирования готовые изделия пропитывают минеральным маслом (горячим), а далее гидрофобизируют (3 – 5 мин). Для гидрофобизации применяют 10 % раствор в бензине кремнийорганической жидкости ГФЖ-94.Если деталь предназначена для холодной деформации – ее промывают и обрабатывают около 3 – 5 минут при 60 – 70 °С в мыльном растворе (70 – 100 г/л хозяйственного мыла).

www.okorrozii.com

Фосфатирование металла перед покраской - процесс химической обработки поверхностей из стали

Фосфатирование - что это и где применяется?

10 марта 2016

Фосфатирование - это химическая или электрохимическая обработка, производимая на металлических элементах с целью повысить их стойкость к образованию коррозии и электроизоляционные свойства, улучшить твердость и износостойкость. После процедуры на поверхностях деталей можно наблюдать появление тонкой нерастворимой в воде мелкокристаллической пленки, выполняющую защитную функцию от разрушения коррозийного характера.

Достоинства процесса фосфартирования

Фосфатирование металла имеет ряд преимуществ:

После обработки металл практически не подвержен окислению и разрушению;
Плотность, толщину и состав "защиты" можно варьировать, достаточно изменить пропорции компонентов состава для рабочих растворов, соответственно, несложно найти индивидуальное решение;
Данное мероприятие эффективно как самостоятельный способ, так и в комбинации с прочими вариантами;
После процедуры поверхность металлических элементов можно покрывать краской или лаком, не используя грунтовку;
Образующаяся пленка характеризуется высокими электроизоляционными свойствами, способна выдержать напряжение до 500 В, а, если ее пропитать специальным лаком - до 1000 В;
Детали, прошедшие фосфотирование, не подвержены негативному воздействию высоких температур, контакта с органическими маслами, смазочными, горячими материалами, толуолом, бензолом, всеми газами (исключая сероводород).

Фосфатирование металла перед покраской Фосфотированная пленка не приемлет воздействия щелочей и кислот, воды с различным содержанием солей, паров, постепенно разрушаясь. Гарантировать продолжительный срок «защиты» нельзя, если ее эластичность и прочность низкая.

Данная процедура рассчитана для деталей из чугуна, низколегированной и углеродистой стали, за исключением высоколегированной, кадмия, цинка, меди (включая сплавы) и алюминия, соответственно можно заключить, что оно целесообразно для многочисленных сфер промышленности, особенно это касается автомобилестроения. Естественно, фосфотирование применяется и в продукции Джилекс: насосах, гидроаккумуляторах, расширительных баках и других изделиях. Не менее востребована данная технология: в строительстве (дефекты покрытии устраняются быстро и качественно, не требуя демонтажа), в металлургии, машино- и судостроении, на предприятиях, в распоряжении которых находятся энергетические и нефтегазовые комплексы, в строительно-ремонтных компаниях и т.д.

Методы фосфатирования поверхностей из стали перед покраской

Фосфартирование стали перед покраской может быть произведено:

Химическим способом: процесс происходит путем обработки изделий раствором из фосфорнокислых солей без привлечения электричества;
Электрохимический способ: используют раствор, как и в предыдущем случае, при этом, обработку ускоряют посредством электролиза.

Кроме этого фосфотирование может быть:

Холодным: раствор не нагревают;
Нормальным: раствор нагревают до +97 - +98°С;
Ускоренным: раствор содержит окислители, по завершению обрабатывают бихроматом калия.

Фосфатные покрытия различаются по назначению, поэтому могут быть представлены:

Антикоррозионными грунтовочными покрытиями: наносят перед тем, как приступить к покраске. Главная задача: улучшить защитные свойства и повысить адгезию лакокрасочного покрытия;
Антикоррозионными покрытиями временного действия, например: на срок складирования. Целесообразно для обработки деталей, контактирующих с маслами или смазками, или находящихся в условиях слабого коррозийного воздействия среды;
Антифрикционными покрытиями, способствующими понижению коэффициента трения для совместно функционирующих деталей, повышающих показатель сопротивляемости к заеданию и защитных свойств.

Процесс фосфатирования

Перед началом процесса производят тщательную очистку поверхности гидроабразивным методом, благодаря которому удается добиться наивысшего качества. Далее приступают к подготовке: протравливают кислотой, промывают содовым раствором и водой. Произведя все эти манипуляции, изделия обрабатываются рабочим раствором, основными компонентами которого являются фосфаты железа и марганца. В качестве дополнительных добавок для ускорения процесса и улучшения конечного результата используют нитриты и нитраты цинка и бария и т.д.

При взаимодействии металлических элементов и кислыми фосфатами, содержащихся в растворе на железе образуется защитная пленка из мелких кристалликов фосфатов железа и марганца. По окончанию обработки детали промывают и дают высохнуть, после чего приступают к нанесению покрытий из лака или краски.

www.jeelex-pumps.ru

2.2 Фосфатирование металлов

Фосфатирование используют для дополнительной защиты от коррозии, улучшения твердости, износостойкости, на черных и цветных металлах. Суть процесса фосфатирования состоит в создании на поверхности защищаемого изделия слоя малорастворимых фосфатов железа, цинка или марганца.

Фосфатированию подвергаются: чугун, низколегированные, углеродистые стали, кадмий, цинк, медь, сплавы меди, алюминий. Фосфатированию плохо поддаются высоколегированные стали.

Фосфатная пленка не боится органических масел, смазочных, горячих материалов, толуола, бензола, всех газов, кроме сероводорода.

Процесс фосфатирования нашел широкое применение в автомобильной промышленности. Фосфатная пленка – наилучший грунт.

Фосфатирование черных металлов. Сегодня самое широкое применение получил препарат для фосфатирования «Мажеф». Выпускается в виде серой массы, расфасованной по бочкам или ящикам. Отличается характерным кисловатым запахом. Название препарата произошло от первых букв его составных частей: марганец, железо, фосфорная кислота.

Фосфатная пленка при использовании данного препарата обладает хорошими защитными свойствами.

Фосфатирование может быть электрохимическим и химическим.

Составы для холодного фосфатирования:

Состав №1 , г/л:

пр. Мажеф 25 – 30

Zn(NO3)2•6h3O 35 – 40

NaF 5 – 10

длительность обработки 40 минут;

Состав №2, г/л:

Zn(h3PO4)2 -60 – 70

Zn(NO3)2•6h3O -80 – 100

NaNO2 -0,3 – 1.0

продолжительность обработки 15 – 25 мин.;

Состав №3, г/л:

Zn(h3PO4)2 - 100

NaF - 6

NaNO2 - 2

длительность обработки 30 - 40 минут;

Состав №4, г/л:

ZnO - 18 – 21

h4PO4 - 80 – 85

NaNO2 - 1 - 2

продолжительность обработки 15 – 20 минут.

Если температуру раствора увеличить – можно получить мелкокристаллическое покрытие.

Нормальное фосфатирование. Препарат Мажеф, используемый также и при нормальном фосфатировании, имеет химический состав: 2,4 – 2,5 % Fe, 14 % Mn, 46 – 52 % фосфатов, 1 % SO42-, доли процентов ионов хлора и CaO, 1 – 2 % h3O.

Однозамещенные соли ортофосфорной кислоты, марганца, железа (MnHPO4, Fe(h3PO4)2, Mn(h3PO4)2) и являются основой препарата.

Растворы для ускоренного фосфатирования с применением препарата Мажеф:

Раствор №1, г/л:

препарата Мажеф 30 – 40,

Zn(NO3)2•6h3O 50 – 65 г/л,

NaF - 2 – 5 г/л;

Раствор №2, г/л:

препарат Мажеф - 30 – 40 г/л

Zn(NO3)2•6h3O - 50 – 70 г/л

NaNO3 - 4 – 5 г/л

h4PO4 - 0,1 – 1,0 г/л.

После ускоренного фосфатирования изделия обрабатывают раствором бихромата калия, а далее – сушат.

Составы для ускоренного фосфатирования с применением цинкофосфатных растворов:

Состав №1, г/л:

Zn(h3PO4)2 - 8 – 12

Zn(NO3)2•6h3O - 10 – 20 г/л

Ba(NO3)2 - 30 – 40

температура 75 – 85 °С,

продолжительность 3 - 10 минут;

Состав №2, г/л:

Zn(h3PO4)2 - 28 – 36

Zn(NO3)2•6h3O - 42 – 58

h4PO4 - 9,5 – 15,0

температура 85 – 95 °С,

продолжительность 10 – 25 минут.

Для струйного ускоренного фосфатирования часто используют раствор на основе препарата Мажеф следующего состава г/л:

Мажеф 30 – 60

Zn(NO3)2•6h3O - 50 – 70

NaNO2 - 2 – 4

Температура раствора - 15 – 25 °С,

рН 2,6 – 3,2.

Полученные пленки используются в качестве подслоя для лакокрасочного покрытия.

Фосфатирование цветных металлов. Фосфатированию часто подвергают многие цветные металлы. Чаще всего это цинк, магний, алюминий, кадмий, никель, титан.

Состав покрытия таков:

CrPO4 - 50 – 55%

AlPO4 - 17 – 23%

После промывки в холодной воде и сушки при температуре ниже 60 °С фосфатная пленка становится более прочной, может выдержать температуру до 300 °С. Если готовое фосфатное покрытие на протяжении 10 минут обрабатывать в 10 % растворе K2Cr2O7(при температуре 75 – 80 °С) – его коррозионная стойкость значительно увеличится.

Никель (его сплавы) фосфатируют только матовый, на блестящем покрытие почти не осаждается.

Рекомендованный состав раствора, г/л:

h4PO4 - 15

NaF - 13

Zn(NO3)2 - 200

Длительность обработки – 35 – 45 минут при температуре 25 – 35 °С. рН раствора около 2,0.

Фосфатные пленки не обладают достаточными защитными свойствами из-за своей пористой структуры, поэтому после получения их еще дополнительно обрабатывают. Для этого применяют пассивирующие растворы K2Cr2O7 (калия дихромат) либо Na2Cr2O7 (натрия дихромат). Процесс ведется при температуре 70 – 80 °С. Пассивирование фосфатных пленок возможно в двух составах: 80 – 100 г/л хромата и 3 – 5 г/л. Для первого раствора время выдержки составляет 10 – 20 минут, и дополнительная промывка до сушки. Для второго – 1 – 3 минуты, после фосфатирования изделие сушат без предварительной промывки. После проведения операции пассивирования готовые изделия пропитывают минеральным маслом (горячим), а далее гидрофобизируют (3 – 5 мин). Для гидрофобизации применяют 10 % раствор в бензине кремнийорганической жидкости ГФЖ-94. Если деталь предназначена для холодной деформации – ее промывают и обрабатывают около 3 – 5 минут при 60 – 70 °С в мыльном растворе (70 – 100 г/л хозяйственного мыла).

impgold.ru

Подготовка поверхности металла под покраску

Что включает процесс подготовки поверхности под покраску?

Подготовка поверхности под окраску — включает в себя ряд операций, как правило, это многостадийный процесс.

По сути, подготовка поверхности под покраску решает две задачи.

Первая и необходимая — это очистить поверхность, так чтобы на нее ровным слоем лег лакокрасочный материал. С поверхности нужно удалить консервационные масла, СОЖ, продукты коррозии, остатки старого лакокрасочного материала, грязь, металлическую пыль и т.п.

Эта задача решается с использованием таких стадий подготовки металлической поверхности под окраску, как обезжиривание и травление.

Очистку можно проводить с использованием механических методов подготовки поверхности под покраску.

Вторая задача состоит в существенном улучшении физико-механических и защитных свойств Пк.

Лакокрасочные покрытия в определенной степени влагопроницаемы, т.е. действуют практически как полупроницаемые мембраны. При эксплуатации, особенно в жестких климатических условиях (тропический, морской климат, перепады температуры), за счет осмотического давления влага попадает на поверхность изделия через поры лакокрасочного покрытия и инициирует коррозионные процессы на подложке, прежде всего металлической. Продукты коррозии разрушают адгезионную связь лакокрасочного покрытия и подложки, в результате чего покрытие начинает отслаиваться.

При использовании специальных химических средств подготовки поверхности под покраску на подложке формируются конверсионные покрытия, которые значительно улучшают физико-механические и защитные свойства последующего слоя лакокрасочного покрытия, увеличивая срок службы окрашенных металлических поверхностей.

Полный технологический процесс подготовки поверхности под покраску состоит из стадий очистки и формирования защитных конверсионных покрытий.

Что представляют собой конверсионные покрытия?

Это неорганические соединения, образующиеся на поверхности металлов под воздействием химических средств подготовки поверхности. В зависимости от химического состава, с помощью которого выполняется подготовка поверхности металла под покраску, формируются фосфатные, хроматные и оксидные соединения.

Конверсионные покрытия имеют разветвленную поверхность благодаря микро-кристаллической структуре и поэтому образуются прочные адгезионные связи с лакокрасочным покрытием.

Конверсионные покрытия находятся в стабильном состоянии и ингибируют подпленочную коррозию, а в случае повреждения лакокрасочного покрытия (царапина, скол) препятствуют распространению коррозии от места повреждения.

Как влияет тип окрашиваемой поверхности на ее подготовку под покраску?

Подготовка металлической поверхности под покраску зависит как от типа этой поверхности, так и от ее исходного состояния.

Первой и обязательной операцией подготовки поверхности является очистка.

Если на изделии присутствуют только загрязнения (смазка, пыль и т.д), то достаточно обезжиривания. Обезжиривание может проводиться с использованием растворителей и щелочных водных моющих средств.

Можно так же использовать различные методы механической обработки.

Но если на поверхности присутствуют продукты коррозии, окалина или остатки старой краски, то окрашивать такой металл нельзя. Эти загрязнения удаляют с помощью как химического метода (травление), так и различных механических методов подготовки металла под покраску.

При использовании операции травления, ее проводят после обезжиривания или совмещают с ней.

Тип металла также влияет на подготовку поверхности под покраску. Если говорить о полной подготовке поверхности с получением конверсионных покрытий, то тип конверсионного покрытия зависит от типа металла.

Черные металлы (сталь, чугун) фосфатируют. Алюминий, магний и их сплавы хроматируют. Эффективной обработкой для цинка и кадмия, а также оцинкованной стали и цинковых сплавов может быть как фосфатирование, так и хроматирование.

При совместной обработке цветных металлов со сталью предпочтение отдают фосфатированию. Пассивирование, как заключительная обработка, применяется для всех металлов.

Какие существуют методы механической подготовки поверхности под покраску?

Механическая обработка поверхности под покраску может проводиться ручным и механизированным инструментом и различными абразивными материалами с использованием механических установок. Механическая обработка поверхности позволяет удалить окалину, ржавчину, окислы, старое лакокрасочное покрытие, грубые загрязнения, продукты обугливания, остатки песка и шлака, а также получить необходимую шероховатость поверхности, способствующую увеличению адгезии лакокрасочного покрытия.

Перед механической очисткой замасленные изделия предварительно обезжиривают уайт-спиритом, растворителем Р-4 или щелочным водным раствором. Толстые органические слои загрязнений при толщине металла не менее 6 мм перед механической обработкой иногда удаляют газопламенной очисткой кислородно-ацетиленовой горелкой.

Ручные инструменты (проволочные щетки, шпатели, скребки) применяют при небольшом объеме работ. Для больших объемов используют механизированный инструмент (щетки, шарошки, абразивные круги, бесконечную абразивную ленту, игольчатые пистолеты).

При галтовке или виброабразивной обработке применяют абразивные насыпные материалы.

Галтовка — обработка мелких деталей во вращающихся барабанах. Она может быть сухой только с применением абразива или мокрой с использованием специальных жидких средств и абразива. В результате галтовки происходит очистка изделий, с поверхности снимаются окалина, заусенцы, неровности, уменьшается шероховатость изделий.

Виброабразивная обработка представляет собой механический или химико-механический процесс удаления мельчайших частиц металла и его оксидов с обрабатываемой поверхности, а также сглаживания микронеровностей в результате нанесения абразивом большого количества микроударов.

Среди различных методов механической подготовки поверхности под покраску широкое распространение получила струйная очистка с применением абразивных материалов. К ним относятся сухая абразивная очистка, водная абразивная очистка, водная струйная очистка. Эти виды обработки проводят с применением специального оборудования. В качестве абразивов чаще всего используют металлические песок или дробь, стеклянные шарики, шлаки.

Струйную абразивную обработку изделий проводят при толщине металла не менее 3 мм, обработка тонкостенных изделий допускается лишь в том случае, если при этом не нарушается их геометрическая форма. После сухой абразивной обработки изделия следует обеспылить и при необходимости обезжирить.

Нужно отметить, что обработанный механическими методами металл очень активен и во избежание появления вторичной коррозии должен быть немедленно окрашен или загрунтован. По этой же причине рекомендуется проводить механическую обработку при относительной влажности ниже 85%, при этом температура металла должна быть выше точки росы не менее чем на 3 ºС.

К несомненным достоинствам механических методов подготовки поверхности под покраску следует отнести возможность обработки изделий любых размеров, особенно крупногабаритных, как из черных, так и из цветных металлов, непосредственно на рабочих местах.

Недостатки механической обработки — значительная стоимость, высокая трудоемкость, невозможность обработки тонкостенных изделий сложной конфигурации.

Механическая подготовка поверхности под покраску решает задачу улучшения адгезии лакокрасочного покрытия за счет создание оптимальной шероховатости поверхности, но не придает поверхности антикоррозионных свойств. Одновременно эти задачи можно решить только с помощью подготовки поверхности под покраску химическими способами.

Какие материалы и технологии применяют для химической подготовки поверхности?

Технологический процесс химической подготовки поверхности под покраску проводится с использованием водных растворов специальных составов и состоит из ряда стадий.

Число этих стадий зависят от таких факторов, как тип металла, состояние поверхности, условия эксплуатации окрашенных изделий.

Обычно процесс химической подготовки поверхности состоит из следующих стадий.

1. Обезжиривание и очистка. 2. Удаление продуктов коррозии или окислов. 3. Активация. 4. Конверсионная обработка. 5. Финальная обработка (пассивация, промывка обессоленной водой). 6. Сушка.

Между всеми стадиями подготовки поверхности под покраску проводится промывка водой, лучше в два этапа.

Для жестких условий эксплуатации покрытий (открытая атмосфера), необходимо применять полный технологический процесс подготовки поверхности под покраску с нанесением защитных конверсионных покрытий. Если окрашенные металлические изделия эксплуатируются внутри помещения при нормальной влажности, то можно ограничиться только обезжириванием.

В нашем институте разработан широкий ассортимент слабо- и средне щелочных составов марки КМ для обезжиривания, состоящих из смеси солей (фосфаты, бораты, кальцинированная сода, силикаты) и ПАВ. Они могут применяться в ваннах окунания или в установках распыления.

Для обезжиривания стали рекомендуются составы: КМ-1, КМ-19, КМ-17, КМ-22; для цветных металлов — КМ-25, КМ-18М. Для обезжиривания и межоперационного хранения стальных и чугунных деталей — КМ-27, ХОС-3.

Если для подготовки поверхности черных металлов под покраску используется только обезжиривание, то для предотвращения вторичной коррозии при сушке необходимо проводить пассивацию. Хороший результат дает применение растворов на основе хрома (трех или шестивалентного).

Отметим, что недопустимо применять для пассивации перед окраской металла растворы нитрита натрия, три- и моноэтаноламина.

Перечень всех стадий процесса подготовки поверхности под покраску, включая конверсионную обработку, зависит от типа металла.

Какая конверсионная обработка применяется для черных металлов?

Стальные изделия перед окраской фосфатируют. В процессе фосфатирования на металлической поверхности образуется неорганическое покрытие из трудно-растворимых фосфорнокислых солей тяжелых металлов.

Фосфатные покрытия по своему составу делятся на кристаллические (цинкфосфатные) и аморфные (железофосфатные). Цинкфосфатные Пк превосходят железофосфатные покрытия по коррозионной стойкости, поэтому рекомендуются для подготовки поверхности изделий под покраску, эксплуатируемых в жестких климатических условиях.

Цинкфосфатирование применяется для подготовки поверхности кузовов автомобилей, сельхозтехники, строительных конструкций; железофосфатирование — для металлической мебели, бытовых приборов, светильников и т.п.

Полный технологический процесс фосфатирования состоит как минимум из 5 — 6 стадий и может осуществляться методами погружения и распыления.

Операцию железофосфатирования можно совмещать с обезжириванием, тогда количество стадий обработки сокращается до трех-четырех.

Промышленностью выпускаются разработанные нашим институтом современные фосфатирующие составы для подготовки поверхности перед всеми видами окраски.

Создание новых фосфатирующих составов идет по пути улучшения потребительских свойств формируемых фосфатных покрытий и экологических характеристик процесса фосфатирования. Это достигается за счет введения в рецептуры дополнительно катионов никеля и марганца и снижения концентрации цинка.

В автомобильной промышленности успешно применяются составы для кристаллического фосфатирования КФ-12, КФ-14, КФ-15, КФ-16, созданные взамен КФ-1, КФ-3.

Для одновременного обезжиривания и аморфного фосфатирования разработан новый состав КФА-10, формирующий утолщенные железофосфатные слои повышенной коррозионной стойкости взамен КФА-8.

Особенность подготовки поверхности под окраску металлов, относящихся к группе цветных

Из цветных металлов чаще всего окрашивают оцинкованную сталь и алюминий, а также их сплавы.

Если условия эксплуатации изделий позволяют ограничить подготовку поверхности под покраску процессом обезжиривания, то необходимо учитывать особую нестойкость этих металлов к воздействию щелочных моющих средств.

При обработке в сильно щелочных водных составах они травятся и темнеют, поэтому для их обезжиривания рекомендуется использовать специальные моющие композиции.

Если необходимо провести полный технологический процесс подготовки поверхности алюминия с нанесением конверсионного (хроматного или бесхроматного) покрытия, то с поверхности алюминия под покраску необходимо травлением в сильнощелочных или в кислых растворах удалить оксидную пленку.

При небольшой зажиренности изделий процесс травления можно совмещать с обезжириванием.

У отечественных производителей изделий из окрашенного алюминия и оцинкованной стали бытует ошибочное мнение, что эти металлы не требуют полной подготовки поверхности под покраску с нанесением конверсионных покрытий.

Практика эксплуатации изделий из этих металлов во влажных условиях показала, что в отсутствие конверсионной обработки (хроматирования, пассивации, фосфатирования) под слоем лакокрасочного покрытия образуется легкая белая коррозия, вызывающая потерю адгезии вплоть до отслаивания покрытия.

На сегодняшний день наиболее эффективным методом подготовки поверхности металла под окраску является хроматирование.

На практике используются процессы желтого хроматирования (Алькон-1, Экомет А-001) и зеленого хроматирования (Алькон-4). Однако применение хроматирования ограничено из-за высокой токсичности соединений хрома. В нашем институте разработан и внедрен процесс беспромывочной экологически безопасной хроматной обработки в составе Формихром для обработки рулонного металла.

Ведущие европейские фирмы начинают внедрять бесхроматную обработку цветных металлов. Для этих целей используются химические средства на основе комплексных фторидных соединений циркония, титана или обработка с получением покрытий из сложных окислов никеля, кобальта, оксисиланов.

Для обработки цинка и оцинкованной стали вместо хроматирования с успехом может применяться фосфатирование, особенно если одновременно обрабатывается сталь.

Какие технологии применяют при подготовке поверхности неметаллических поверхностей: полимеров, древесины, бетона, шифера, асбоцемента?

Наша лаборатория занимается разработкой технологии и составов для химической подготовки поверхности металлов под покраску.

На практике мы сталкивались с подготовкой поверхности изделий из пластмасс, и хорошие результаты были получены при использовании кислого обезжиривающего состава КИМОС-5.

Однако выбор состава и технологии подготовки поверхности под покраску должен проводиться конкретно для каждого типа полимеров.

Какими методами контролируют качество подготовки поверхности под покраску?

Поскольку процесс подготовки поверхности под покраску многостадийный, то контроль его качества должен проводиться после каждой стадии обработки. На практике используется, прежде всего, визуальный контроль поверхности.

Качество обезжиривания оценивается протиркой поверхности белой ветошью или по смачиваемости поверхности водой при последующей промывке. Степень очистки от ржавчины и продуктов коррозии определяется осмотром поверхности при пятикратном увеличении.

Если используется конверсионная обработка, то контроль качества фосфатных и хроматных покрытий проводится на образцах-свидетелях: определяются масса покрытия на единицу поверхности, размер кристаллов.

Самый главный показатель эффективной подготовки поверхности под покраску — хорошие характеристики лакокрасочного покрытия: коррозионная стойкость и физико-механические свойства.

Как влияет подготовка поверхности на свойства лакокрасочных покрытий?

Определенная сложность состоит в том, что влияние качества подготовки поверхности на свойства комплексного лакокрасочного покрытия проявляется не всегда сразу после окраски. И часто за нарушения, связанные с подготовкой поверхности под подготовку, расплачивается потребитель.

Например, на плохо обезжиренную поверхность плохо наносится ЛКМ, остатки масла могут быть причиной кратерообразования. При плохом качестве обезжиривания покрытие имеет плохую адгезию.

Некачественная окончательная промывка или использование жесткой воды вызывают осмотическое вспучивание, особенно порошковых полиэфирных покрытий при эксплуатации во влажных условиях.

Причиной осмотического вспучивания лакокрасочных покрытий, образования пузырей, нарушения адгезии является ручная подготовка поверхности под покраску с использованием водорастворимых обезжиривающих средств без промывки и горячей сушки.

Долговечность лакокрасочного покрытия, защита от нитевидной и подпленочной коррозии напрямую связаны с такими стадиями подготовки поверхности, как фосфатирование, хроматирование и пассивация.

Плохо проведенная подготовка поверхности под покраску или неправильный выбор ее стадий обязательно проявятся в разрушении лакокрасочного покрытия тем быстрее, чем жестче условия его эксплуатации.

Как правильно выбрать материалы и технологию подготовки конкретных окрашиваемых поверхностей?

Выбор технологии подготовки поверхности под покраску зависит от трех основных факторов: условий эксплуатации окрашенных изделий, типа металла и состояния исходной поверхности. Гост 9.402-2004 «ЕСЗКС». Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию предусматривает десятки различных схем подготовки поверхности для разных металлов и условий эксплуатации.

Именно условия эксплуатации определяют, будет ли процесс подготовки поверхности под покраску полным с включением конверсионной обработки или достаточно ограничиться только очисткой.

Тип металла определяет вид конверсионной обработки (фосфатирование, хроматирование, пассивация). Состояние исходной поверхности (наличие ржавчины, окалины, оксидных слоев) диктует необходимость использования операций травления или механической очистки.

Кроме того, необходимо учитывать тип применяемого ЛКМ, габариты изделия, производственные площади, имеющееся оборудование, финансовые возможности.

Способы нанесения и тип ЛКМ предъявляют требования к качеству конверсионных покрытий, особенно при использовании электроосаждения или нанесения порошковых ЛКМ.

Габариты изделия, программа производства обусловливают способ нанесения составов:

погружение в ванны или распыление в камерах;
циклический или непрерывный конвейер.

К сожалению, из-за отсутствия финансовых возможностей часто отказываются от оптимальной технологии в ущерб качеству окраски.

Материалы для подготовки поверхности выбирают, когда известны технологии и оборудование для подготовки поверхности под покраску.

Сейчас на рынке представлен широкий ассортимент отечественных и зарубежных составов, при выборе которых нужно обязательно быть уверенным, что эти материалы обеспечат необходимое качество подготовки поверхности под покраску, а их цена соответствует качеству.

В заключение хочется отметить, что выбор технологии подготовки поверхности и используемых материалов под покраску является ответственным этапом и должен производиться индивидуально для каждого конкретного случая с привлечением квалифицированных специалистов. Обращайтесь к нам — всегда поможем.

Вернуться в список

www.niilkp.ru

Фосфатирование

Фосфатирование – процесс получения покрытий на изделиях из цветных и черных металлов, в результате которого ионы обрабатываемой поверхности становятся частью образующейся на ней плёнки, состоящей в основном из нерастворимых солей фосфорной кислоты.

Фосфатированию подвергаются: чугун, низколегированные и углеродистые стали, кадмий, цинк, медь и её сплавы, алюминий. Фосфатированию плохо поддаются высоколегированные стали. Пленка фосфатов не только предотвращает коррозию металла, но и является отличным грунтом под лакокрасочные покрытия. Она не только повышает адгезию краски к металлу, но и существенно замедляет подпленочную коррозию при повреждении краски, поэтому часто используется в автомобильной промышленности

Фосфатирование с последующим нанесением лакокрасочного покрытия является эффективным, надежным и сравнительно недорогим методом защиты металлической поверхности от коррозии. Состоит метод защиты в создании труднорастворимой поверхностной пленки солей железа и цинка.

Возникновение такой пленки всегда связано с реакцией травильной коррозии металла. Техническое и экономическое значение имеют такие методы фосфатирования с использованием водных растворов, которые могут быть осуществлены путем орошения изделий или их погружения в соответствующие растворы.

В зависимости от механизма формирования фосфатных покрытий различают т.н. «некроющее фосфатирование» и «фосфатирование с образованием плёнки». Строго говоря, такая классификация не является однозначно корректной, поскольку плёночные покрытия образуются в обоих случаях. Однако, по сравнению с покрытиями, полученными по второму механизму, пленки «некроющего фосфатирования», как правило, значительно тоньше.

Результат и качество фосфатирования зависят от большого числа влияющих факторов — например, первичного материала, очистки, процесса ополаскивания, а также используемого контрольного оборудования.

Фосфатирование с образованием плёнки

Такой тип фосфатирования подразумевает образование кристаллических покрытий. Примерами могут служить процессы, проводимые обработкой растворами, содержащими: цинковый фосфат, цинково-железный фосфат и цинково-марганцевый фосфат.

В случае взаимодействия стальной поверхности с цинкфосфатным раствором, результирующее уравнение химической реакции можно записать следующим образом: Fe + 5Zn(h3PO4)2 → Zn3(PO4)2↓ + Zn2Fe(PO4)2↓+ 6h4PO4 + h3↑

Образовавшиеся нерастворимые соли, кристаллизуясь, захватывают по 4 молекулы воды, образуя гопеит Zn3(PO4)2*4h3О и фосфофиллит Zn2Fe(PO4)2*4h3О, которые в основном и формируют покрытие. На отдельных участках поверхности образуются центры кристаллизации, поверхность металла постепенно покрывается кристаллами, растущими до взаимного смыкания. Затем доступ раствора к металлу прекращается, что приводит к окончанию роста слоя. Критерием завершённости процесса является прекращение роста массы плёнки. Практическая ценность фосфатных слоёв максимальны, когда их рост прекратился.

Отметим, что в действительности процесс образования фосфатного слоя значительно сложнее. Согласно «теории растворения и первичной пассивации металлов» поверхность рассматривают как совокупность анодных и катодных участков, а растворение металла является результатом совместного протекания анодной ионизации металла и катодного восстановления окислительного компонента агрессивной среды.

В силу ряда причин, продолжительность образования фосфатного слоя может достигать 40 – 60 минут и более. Наиболее эффективные способы ускорения основаны на использовании соединений-ускорителей, вводимых непосредственно в фосфатирующий раствор.

Так называемые ускорители являются, как правило, окислителями. Они, в частности, устраняют механическое блокирование поверхности металла пузырьками водорода. Окислители заменяют реакцию образования водорода на другие процессы, непосредственно участвуя в электродных превращениях на границе металл/раствор.

Наиболее распространёнными ускорителями являются нитраты, нитриты, хлораты и молибдаты.

Для того чтобы фосфатированное изделие обладало оптимальными свойствами для дальнейшего нанесения порошкового лакового покрытия, должны быть выполнены следующие требования:

Фосфатное покрытие должно иметь на всей поверхности обработанного изделия равномерную тонкокристаллическую структуру и тем самым постоянный низкий вес, соотнесенный с единицей площади поверхности.

Это может быть достигнуто в частности следующим:

Выбор подходящего метода фосфатирования, соответствующего используемому органическому покрытию, а также металлическому составу изделия

Соблюдение установленных условий проведения метода фосфатирования на отдельных участках предварительной обработки — таких, как температура электролита, концентрация компонентов, время обработки, напор при орошении изделия или условия движения потоков в электролите.

Особенно важную роль для получения фосфатных покрытий с тонкокристаллической структурой играет активация металлической поверхности перед фосфатированием. С помощью предварительной обработки изделия специальными водными растворами, содержащими фосфат титана, на металлической поверхности возникают особенно благоприятные условия для дальнейшего фосфатирования. Увеличивается число мест, где могут возникнуть центры кристаллизации, в результате этого при последующем фосфатировании кристаллизация проходит в форме гораздо более плотной сетки, чем это имело бы место без предварительной активации поверхности. Достигается также более быстрое формирование плотного фосфатного слоя замкнутой структуры, причем можно получить в конце процесса очень малый размер кристаллов и тем самым оптимально малую толщину фосфатного слоя.

Коррозионные свойства покрытия напрямую зависят от грамотной подготовки металлической поверхности фосфатированного изделия. Например, следует тщательно смыть все водорастворимые вещества.

Чтобы предотвратить высыхание на поверхности металла используемой для ополаскивания воды, а также перенос на поверхность посторонних веществ из других ванн, необходимо на последнем этапе ополаскивания использовать полностью деминерализированную воду.

Дополнительное ополаскивание фосфатированных поверхностей содержащими хромовую кислоту водными растворами может обеспечить заметно более высокую коррозионную защиту окрашенных изделий. По причинам, связанным с соблюдением законов об охране окружающей среды и гигиеной труда, были разработаны новые, не содержащие хрома и хромовой кислоты ополаскивающие растворы для дополнительного ополаскивания фосфатированных поверхностей, представляющие собой экологическую альтернативу ранее использовавшимся хромовым растворам. Эти системы в большинстве случаев созданы на основе титановых и/или циркониевых соединений.

Аморфное фосфатирование («некроющее фосфатирование»)

Термин «аморфное», в данном типе фосфатирования подчёркивает очень слабо выраженную кристаллическую структуру образующегося слоя.

Как уже было сказано выше, исторически сложившееся определение «некроющее» не отражает реальную ситуацию. Основной отличительной чертой в данном случае является тот факт, что процесс проводят в растворах фосфатов щелочных металлов или аммония (без применения солей тяжелого металла). Поскольку такие фосфаты хорошо диссоциированны в водных растворах, катион не вносит вклад покрытие.

Так как создаваемый на поверхности стали слой состоит в основном из фосфата железа, этот метод очень часто называют также «железным фосфатированием».

Механизм образования слоя условно разделяют на два этапа реакции:

реакция травления и коррозии
реакция слоеобразования

Реакция травления — например, на стальной металлической поверхности: Fe + 4Nah3PO4 → Fe(h3PO4)2 + 2Na2HPO4 + h3

Первичный фосфат железа (II) в свою очередь может вступать в следующие реакции: 2Fe(h3PO4)2 + 2Na2HPO4 + 1/2О2 → 2FePO4 + 4Nah3PO4 + h3O 2Fe(h3PO4)2 + 4Na2HPO4 + 3/2О2 + h3O → 2Fe(OН)3 + 8Nah3PO4

Наряду с названными здесь типами слоев можно обнаружить и другие фазы. Это, например, железо(II)-фосфат оксид железа (II). На цинковых поверхностях получают тонкие покровные слои цинкового фосфата, в то же время на алюминии слоеобразования не происходит. Рабочие растворы для аморфного фосфатирования содержат, как правило, от 2 до 20 г/л гидрофосфата аммония или щелочей. Для регулирования величины pH используется фосфорная кислота. Наряду с фосфатами эти растворы содержат также окислители, чтобы ускорить процесс слоеобразования. Наиболее часто используемыми окислителями являются хлораты, броматы, нитраты, молибдаты или нитриты. Кислые растворы щелочных фосфатов используются, как правило, вместе с поверхностно-активными веществами (тензидами). Эти растворы обладают очень хорошим обезжиривающим действием. Концентрация ПАВ составляет от 0,1 до 1 г/л.

Железное фосфатирование находит наиболее частое применение в связи с достаточно простым способом использования и сравнительно низкой стоимостью в отношении затрат на технологическое оборудование как средство предварительной обработки перед нанесением лаковых покрытий на сталь. Для фосфатирования используются однокамерные и многокамерные моечные установки (установки поточного типа). Масса покрытия на единицу поверхности составляет , составляющему от 0,1 до 1,0 г/м2

Преимущества этого метода предварительной обработки можно вкратце изложить следующим образом:

очень хорошие свойства в отношении коррозионной защиты на стали;
возможность автоматического дозирования на основе величины pH
простое регулирование и контроль состояния ванны с помощью величины pH, по концентрации и электропроводности.

Обезжиривание и железное фосфатирование возможно проводить комбинированно в одну технологическую операцию, в результате чего отпадает необходимость в отдельном предварительном щелочном обезжиривании.

Чтобы полностью использовать преимущества этой предварительной обработки в отношении коррозионной защиты, необходим заключительный этап ополаскивания деминерализированной водой (электропроводность < 50 мкСм/см). Кроме того, необходимо при наличии высоких требований к показателям коррозионной защиты проводить пассивацию получаемого слоя железного фосфата с использованием не содержащих хром пассивирующих растворов.

www.alufinish.ru

Современные методы подготовки поверхности металла перед окраской

Подготовка поверхности является очень важным этапом в получении защитного лакокрасочного покрытия по металлу. Ведь лакокрасочные покрытия для металла в первую очередь играют защитную роль. Степень защиты напрямую зависит от адгезии лакокрасочного покрытия, т.е. от степени скрепления его с поверхностью металла. Все процессы подготовки поверхности направлены как раз на повышение адгезии.

Про традиционные составы для подготовки поверхности водными растворами все уже известно, технологии отработаны и успешно работают на многих предприятиях. Но ничто не стоит на месте, и постоянно ведутся разработки новых инновационных составов.

Одним из основных вопросов сейчас является вопрос экологической безопасности производства. Подготовка поверхности металла перед окраской часто связана с применением водных растворов, а это влечет за собой необходимость в очистке сточных вод, это приводит к сильному удорожанию процесса подготовки поверхности, с соответственно процесса окраски в целом. В связи с этими всеми трудностями многие окрасчики вообще отказываются от подготовки, тем самым сильно снижают качество своей продукции.

Последние разработки в области водных растворов для подготовки поверхности позволяют, во-первых сократить количество зон обработки, а значит уменьшить, общее количество сточных вод, во-вторых – обеспечить безопасность производства за счет исключения из состава растворов ядовитых веществ.

Теперь можно рассмотреть какие на сегодняшний день есть новые разработки в этой области.

Одним из важных этапов подготовки поверхности является ее обезжиривание. На некоторых предприятиях на этом этапе процесс подготовки поверхности и заканчивается. В некоторых случаях этого достаточно, например, если не требуется высокая антикоррозионная стойкость или долговечность покрытия. Однако важно, чтобы это процесс был проведен тщательно и не во вред, что к сожалению часто бывает.

Химическое обезжиривание основано на растворении, эмульгировании и разрушении жиров и масел. В качестве обезжиривающих веществ на наших заводах нашли применение органические растворители, водные моющие растворы и эмульсии растворителей в воде. Часто процесс обезжиривания можно совместить с фосфатированием или травлением.

Водные растворы для обезжиривания традиционно применяли сильно щелочные, процесс велся при высокой температурой. Современные средства для обезжиривания чаще всего слабо щелочные или даже нейтральные, они более экологичные и менее опасные для здоровья человека.

Все новые составы обладают деэмульгирующим дествием, т.е. масла и жиры всплывают на поверхность и их легко можно оттуда удалить. Для этого придумано большое количество маслоотделителей. За счет деэмульгирующего эффекта, раствор долгое время остается рабочим, увеличивается его срок службы, снижается количество сточных вод. Многие современные растворы содержат добавки, пассивирующие поверхность металла, они позволяют какое-то время 3 – 6 месяцев хранить изделия между процессами подготовки поверхности и окраски. Однако, в этом случае, непосредственно перед окраской изделия необходимо промыть чистой водой.

При процессах обезжиривания на предприятиях часто возникают проблемы, которые одинаковы для всех. Это порошковый налет или пятна, остающиеся после обработки. Обильная пена. Короткий срок службы раствора ванной. Потенциальный вред для здоровья работников, работающих с растворами. Необходимость использования большого количества различных наименований растворов для различных целей, например, для различных моющих установок, или для очистки различных металлов. И конечно недостаточное качество очистки поверхности.

Часто на небольших предприятиях обезжиривание металла производится вручную. Для экономии средств для обезжиривания используют дешевые растворители, очищенный бензин, уайт-спирит, 646 растворитель и другие, на что хватит фантазии. Такое обезжиривание часто дает неудовлетворительный результат, приводящий к браку. При этом производителя часто грешат на краску, не понимая что все дело в некачественном обезжиривании.

Сейчас на рынке появились европейские и российские материалы, представляющие собой эмульсии растворителей в воде. Компоненты данных составов подобраны таким образом, что они легко растворяют и удаляют любые жировые и масляные загрязнения, в том числе устойчивые. Некоторые из этих составов содержат компоненты для травления и фосфатирования или для пассивации. В любом случае, эти составы позволяют достаточно качественно подготовить поверхность без использования какого-либо оборудования и служат хорошей альтернативой традиционно применяемым растворителям. Разница в цене с лихвой окупается отсутствием брака и высокой адгезией, что особенно заметно при окраске алюминия.

Для изделий, эксплутация которых предполагается в на улице, в морском климате, в тропиках и в других агрессивных в коррозионном плане местах одного этапа обезжиривания в качестве подготовки поверхности недостаточно. Необходимо производить дополнительные преобразования поверхности металла, повышающие ее сцепление с лакокрасочным покрытие.

Первым делом остановимся на последних разработках в области подготовки поверхности стали.

Традиционными методами подготовки поверхности стали в зависимости от требуемой степени коррозионной стойкости покрытия было фосфатирование: аморфное или железофосфатирование и кристаллическое – это цинкофосфатирование.

В последние годы для обоих процессов были разработаны новые компоненты, позволяющие сделать процесс подготовки поверхности более технологичным и эффективным. Многие из Вас уже наверняка знакомы с такими разработками.

Для обезжиривания и аморфного фосфатирования разработаны составы с пониженным шламообразованием, с пониженной рабочей температурой, для применения с помощью аппаратов высокого давления, универсальные составы для подготовки черных и цветных металлов на одной линии.

Для цинкофосфатирования разработаны составы с минимальным количеством цинка, что позволяет снизить шламообразование и загрязнение сточных вод.

Однако, процессы фосфатирования всегда сопряжены с некоторыми трудностями, в частности, требуется применение повышенных температур (минимум 40 град.), реакции, проходящие на поверхности металла приводят к большому образованию шлама, растворы необходимо достаточно часто менять, также необходимо часто обновлять промывочные воды, которые довольно быстро загрязняются все тем же шламом. Поэтом все разработки велись с целью снизить шламообразование, рабочую температуру раствора, повысить коррозионную стойкость без увеличения количества рабочих зон.

На сегодняшний день в качестве составов, замещающих процессы фосфатирования, можно выделить составы на основе соединений цирконий. В зависимости от условий производства применяются различные типы составов, однако идея везде приблизительно одинаковая. За счет химических реакций в растворе на поверхности металла образуется очень тонкий по сравнению с фосфатным слой из оксидов металлов. При небольших ограничениях этого метода подготовки, которые мы разберем позже, данная технология позволяет достичь больших преимуществ по сравнению с традиционным фосфатированием.

1. Более высокая защита от коррозии, по сравнению с аморфным фосфатированием. В зависимости от технологии возможно добиться результатов от 500, а в некоторых случаях и от 1000 часов испытаний в соляном тумане менее 0,5 мм от разреза. Для сравнения: аморфное фосфатирование дает обычно не более 240 часов.

2. Процесс получения конверсионного слоя может вестись при комнатной температуре, это позволяет снизить затраты на электроэнергию, требующуюся на нагревание раствора.

3. В связи с тем, что концентрация активных компонентов в растворе невелика, количество образующегося в процессе промывки шлама значительно ниже, чем при фосфатировании. Это позволяет менять рабочий раствор и соответственно чистить оборудование достаточно редко, промывные воды также загрязняются гораздо меньше. Расход воды также снижается.

4. При одинаковой и более высокой степени коррозионной защиты возможно снижение количества рабочих зон по сравнению с традиционным цинкофосфатированием.

Типичная технология цинкофосфатирования подразумевает как минимум 7 рабочих зон и сложную схему очистки сточных вод.

При применении новых составов на основе циркония количество зон может быть уменьшена до 5-6. Схема очистки сточных вод также упрощается.

Контроль процесса цинкофосфатирования достаточно сложен, необходимо контролировать большое количество параметров. Контроль раствора на основе соединений циркония намного проще.

Сейчас мы рассмотрим несколько вариантов технологического процесса с использованием таких растворов.

1. Технологический процесс для обезжиривания и травления стали и оцинкованной стали с последующей пассивацией.

Обезжиривание в слабощелочном растворе
Промывка чистой водопроводной водой
Промывки деминерализованной водой. Проводимость воды не должна превышать …
Конверсия DECORRDAL ZT 700
Промывка деминерализованной водой.

Такой технологический процесс подготовки поверхности позволяет достичь антикоррозионной стойкости лакокрасочного покрытия (порошкового) до 480 часов в соляном тумане. Данный процесс подходит для подготовки поверхности не только стали, но и алюминия. Хорошие результаты по антикоррозионной защите дает такой процесс подготовки для оцинкованной стали. Такая подготовка дает до 480 часов в соляном тумане.

В обеих описанных технологиях перед конверсией необходимо проводить обезжиривания или обезжиривание и травление. Состав DECORRDAL ZT не предполагает совмещение этих процессов в одной зоне.

Однако, часто линии аморфного фосфатирования не превышают 3 – 4 зон. При этом фосфатирование совмещается с обезжириванием в первой зоне. Для таких случаев разработаны составы, позволяющие совместить обезжиривание и нанесение конверсионного слоя в одной зоне.

Для таких линий возможны следующие типы техпроцессов:

1. DECORRDAL 730 + NETZMITTEL

2. Промывка деминерализованной водой, проводимость менее 1000 мС/см

3. Промывка деминерализованной водой, проводимость менее 100 мС/см

Преимущества данных технологий налицо, при неизменном количестве рабочих зон коррозионная стойкость получается намного выше, если сравнивать с результатами испытаний после аморфного фосфатирования.

Вы должно быть заметили, что во всех рассмотренных нами технологиях фигурирует деминерализованная вода. Это не просто желательное условие, это обязательное условие. Все концентраты необходимо разбавлять до рабочей концентрации в деминерализованной воде, вода в промывочной зоне также должна быть определенной степени очистки. Это можно считать некоторым ограничением данного метода подготовки. Это связано с тем, что все соли, находящиеся в водопроводной воде, в зависимости от региона они различаются, губительно влияют на раствор, остаются на поверхности металла и сильно снижают результат подготовки, иногда сводя его на нет.

Еще одним из альтернативных путей подготовки поверхности металла сейчас являются составы на основе силанов. Данная технология также может заменить фосфатирование, как и составы на основе циркония, однако в растворах отсутсвуют тяжелые металлы. При использовании данной технологии количество рабочих зон может быть уменьшено. Также образуется мало шлама и в зоне пассивации не требуется нагрев.

Процесс образования пассивирующего слоя происходит на поверхности металла путем взаимодействия гидролизованного силана непосредственно с металлом. Поэтому очень важно, что поверхность была предварительно тщательно очищена от жировых загрязнений, а потом тщательно промыта в деминерализованной воде.

Такую технологию можно использовать как замену процесса фосфатирования, так и для пассивации после фосфатирования. В этих случаях различается лишь концентрация раствора, для пассивации после фосфатирования она естественно намного ниже.

Процесс требует минимум рабочих зон при максимальном результате. Промывка после последней зоны не требуется. Здесь приведены испытания для различнх металлов на стойкость к соляному туману после 240 и 504 часов.

Если к ЛКПК предъявляются крайне высокие требования по коррозионной стойкости, сравнимые с цинкофосфатированием, то возможно применения комбинированной технологии на основе и силаном и циркония. У компании KLUTHE данный состав идет под торговой маркой DECORRDAL VP 5.

Данная технология подразумевает также 5 зон обработки с последней промывкой деми водой.

Коррозионные тесты сравнимы с результатами, получаемыми после цинкфосфатирования. Данная технология, при всего лишь 5 рабочих зонах позволяет получать такие хорошие результаты.

Мне бы хотелось рассказать еще об одной новой разработке в области подготовки поверхности.

Любые составы, о которых мы говорили до этого предполагают чистую и обезжиренную поверхность. С обезжириванием обычно нет никаких проблем, всегда можно подобрать соответствующее средство. Проблемы начинаются, если металл начал коррозировать. Удаление ржавчины химическими методами всегда было связано с применением сильно-кислотных средств.

Этот способ связан со многими недостатками. При остановке конвейера, что часто бывает на производствах, изделия очень быстро покрываются налетом ржавчины. Кислота вместе с ржавчиной растворяет также и сам металла и его частицы оказываются в растворе, сильно засоряют промывочную воду. Необходима тщательная нейтральная промывка перед следующими стадиями подготовки поверхности. Также кислота, входящая в состав травящего состава воздействует на детали всего оборудования.

Кислотное травления дает хорошие результаты, металл выходит чистый и время воздействия растворов обычно невелико.

В связи с тем, что кислотное травление связано с такими большими трудностями, были разработаны нейтральные составы для удаления ржавчины.

Нейтральные составы позволяют мягко очистить поверхность от ржавчины. Может использоваться для очистки металла после различных воздействий, например лазерной резки, удаления заусенцев. Не требует дополнительное нейтральной промывки. После обработки на поверхности остается временно защищающий от коррозии бесцветный слой. Т.е. очищенное изделие может до 6 месяцев спокойно хранить на складе или перевозить на большие расстояние на боясь появления ржавчины.

Нейтральное травление может использоваться как самостоятельный процесс для удаления отслаивающейся ржавчины, а также интегрироваться в технологический процесс подготовки поверхности металлов перед окраской. Данный процесс можно совместить с обезжириванием и использовать как подготовительный перед нанесением какого-либо конверсионного покрытия, будь то цинкфосфат или покрытие на основе циркония. С таким же успехом можно использовать его для комбинированной обработки на основе циркония и силанов. В этом случае последняя промывка не требуется.

Иногда на одной линии необходимо, например, очистить оцинкованную сталь от белой ржавчины и одновременно обезжирить железо. Это было бы невозможно выполнить в одной зоне при традиционном кислотном травлении. В этом случает нейтральное травление было бы приемлемым решением.

При этом нет необходимости в образовании различных стоков для сточных вод. Нейтрализацию и коагуляцию можно производить всех растворов одновременно в одной емкости.

Процесс контроля ванны достаточно простой. Необходимо как и везде измерять концентрацию и проводимость, мерять рН. Также следует следить за концентрацией ПАВ, без которых данный процесс невозможен.

Рекомендуется также следить за концентрацией железа в растворе.

В последнее время широко распространяется порошковая окраска алюминия. В основном окрашиваются детали строительных конструкций, которые впоследствии будут эксплуатироваться в атмосферных условиях. Это и еще то, что порошковое покрытие обладает к алюминиевой поверхности гораздо меньшей адгезией, влечет за собой необходимость в тщательной подготовке поверхности алюминия перед окраской.

Международным стандартом по окраске алюминия и его сплавов считается стандарт Qualicoat. В этом стандарте описываются требования к исходному материалу, к методам подготовки поверхности перед окраской, к методам испытаний лакокрасочных покрытий, а также к материалам, которые можно использовать для процесса окраски и подготовки.

Также существует ГОСТ по подготовке металлических поверхностей к окрашиванию № 9.402 – 2004.

Стандартная схема подготовки поверхности алюминия включает в себя стадии обезжиривания, травления и нанесения какого-либо конверсионного покрытия.

Современные составы позволяют уменьшить количество зон за счет совмещения процессов обезжиривания и травления, обезжиривания и нанесения конверсионного покрытия.

Наиболее традиционным способом нанесения конверсионного слоя на алюминий – это желтое хроматирование. Данный метод заключается в обработке поверхности раствором 6-ти валентного хрома. Составы для желтого хроматирования содержат оксид хрома, кислоты. Желтое хроматирование позволяет улучшить адгезию лакокрасочного покрытия, снижает скорость распространения подпленочной коррозии, может применятся для подготовки не только алюминия, а также оцинковки. Качество лакокрасочного покрытия после хроматирования позволяет использовать его для наружного применения. В соляном тумане покрытие выдерживает более 1000 часов.

До недавнего времени не было найдено достойной замены этому методу, поскольку ничего не могло сравниться с пассивирующим действие хрома. При этом методе ядовитый 6-ти валентный хром находится на только в растворе, но также он остается на поверхности подготовленный изделий. Из-за этого возникают проблемы со вторичным использованием или переработкой хроматированного алюминия. Для того, чтобы исключить присутствие 6-ти валентного хрома на поверхности обработанных изделий было разработано так называемое зеленое хроматирование.

При зеленом хроматировании кроме оксидов хрома в состав материала входят фосфорная кислота и фтороводородная кислота. Из-за наличия фосфатов образуется слой зеленоватого цвета. При этом в образующемся слое присутствует только 3-х валентный хром, который не опасен для человека.

Для того чтобы полностью избавится от хрома в процессе подготовки поверхности алюминия был разработан новый метод получения конверсионного покрытия - бесхромовая пассивация. Этот метод прекрасно подходит для подготовки поверхности алюминия, его сплавов, магниево-алюминиевых сплавов и магния. Он может полностью вытеснить Хроматирование за счет того, что не требуется замена оборудования, технологический процесс аналогичен процессу хроматирования, просто стадия именно хроматирования заменяется на бесхромовую пассивацию, достаточно заменить только один раствор. Качество же подготовки поверхности, т.е. защитные свойства лакокрасочного покрытия, полученного с предварительной бесхромовой подготовкой поверхности аналогичны свойствам лакокрасочного покрытия полученного на хроматированной поверхности. Это мы увидим далее на таблице сравнительных испытаний.

Процесс бесхромовой пассивации заключается в обработке алюминия раствором, содержащим фтороводородную кислоту, соли титана, циркония и водорастворимый полимер. Эти соединения реагируют с алюминием и создают на его поверхности очень тонкий конверсионный слой, способствующий повышению адгезии лакокрасочного покрытия и придающий покрытию прекрасные антикоррозионные свойства.

Все эти преимущества можно достичь с помощью продуктов, производства компании KLUTHE.

Технологический процесс бесхромовой пассивации включает в себя следующие стадии:

Обезжиривание
Промывка
Травление
Промывка – деминерализованная вода.
Бесхромовая пассивация
Промывка деминерализованной водой.

Последняя промывка не обязательна

Процесс позволяет получать очень высокие показатели стойкости покрытия к различным средам, сравнимые с хроматированием.

Также проводились испытания для алюминиево-магниевых сплавов

Конечно нельзя сказать, что процессы хроматирования и бесхромовой пассивации идентичны, есть некоторые отличия, которые иногда можно назвать ограничениями метода.

Во-первых перед бесхромовой пассивацией и после травления необходима обязательная промывка деминерализованной водой и если есть промывка после пассивации она должна проводится также деминерализованной водой. Это было определено путем проведения многих испытаний в лаборатории.

Во-вторых поверхность после подготовки необходимо как можно быстрее, а желательно немедленно окрашивать, тогда как при хроматировании окраску можно производить по истечение времени. Это связано с тем, что конверсионный слой, получаемый при бесхромовой пассивации очень тонкий.

В-третьих – образующийся конверсионный слой не имеет цвета, поэтому его сложно контролировать, при этом желтое и зеленое хроматирование образует на поверхности алюминия слои желтого и зеленого цвета. Существуют методы определния наличия слоя, однако все они разрушающие.

Раствор для бесхромовой пассивации не требует какого-то сложного контроля, достаточно делать титрование и измерять рН раствора. Раствор для бесхромовой пассивации может служить очень долго, при хорошем контроле качества промывной воды до стадии бесхромовой пассивации.

Процесс утилизации данного раствора не сложнее процесса очистки сточных вод после процесса, например, аморфного фосфатирования.

Хотелось бы также коснуться еще одного инновационного направления в области подготовки поверхности перед окраской.

Эта технология позволяет очистить обезжирить и нанести конверсионное покрытие на металл за одну ступень. Состав работает при комнатной температуре. И не требует промывки водой. При производственном процессе не образуется отходов и состав не требует утилизации. Состав содержит растворители, однако они имеют настолько низкое давление паров, что не считаются пожароопасными и легколетучими.

Данный состав используется на простом и экономичном оборудовании окунанием или распыление.

Технологический процесс состоит из 3-х стадий: это непосредственно обработка раствором окунанием или распылением в течение 1 минуты при комн. Тем-ре. Затем необходимо дать раствору стечь в течение 3 – 5 минут. Потом необходимо произвести сушку при 130 – 150 град. С.

Металл, обработанный по такой технологии может быть немедленно окрашен, либо может храниться на складе 2 – 3 месяца, или пару дней на улице.

Один из такого типа материалов имеет торговую марку TORAN 3 и производится в Италии.

Подготовка поверхности с помощью материала TORAN 3 дает превосходную адгезию для жидкий и порошковых ЛКМ. Степень защиты от коррозии 400 часов с соляном тумане для стали и покрытием из порошковой краски. Также дает высокую адгезию для цветных металлов. Состав полностью соответствует европейскому законодательству по правилам безопасности в рабочей зоне. TORAN 3 основан на растворителях с экстремально низким давлением паров и специально подобранных полимерах, растворенных в этих растворителях. Он поставляется полностью готовым к использованию и не требует разбавления водой.

Состав работает оче6нь просто. Специально подобранные растворители растворяют все масляный и жировые загрязнения, твердые загрязнения удаляются механически. В процесс испарения растворителей в печи, на металле формируется сплошное полимерное покрытие.

Почему же эта технология является безотходной? То органическое покрытие, которое формируется в печи при испарении растворителей капсюлирует масла в свою трехмерную структуру и масло становится из отхода частью самого процесса. Состав TORAN 3 стабилен и не теряет своих свойств, если содержание масла не превышает 4% от массы что соответствует среднему количеству масляных загрязнений на металле 1,5г/кВ.см.

С точки зрения защиты окружающей среды материал на связан с использованием воды, не требует разбавления и не загрязняет водные ресурсы.

Он не образует твердых отходов. Не содержит галогенсодержащих и ароматических растворителей, а также веществ, приносящих врем озоновому слою.

Испарения в атмосферу, которые происходят в печи минимальны и быстро разлагаются до углекислого газа и воды. Исследования показали, что количество углекислого газа, выделяющегося при использовании технологии TORAN 3 минимум на 50% меньше, чем количество этого газа, выделяющееся при подготовке поверхности с помощью водных растворов. Также Торна не выделяет газов азота и серы.

Из-за простоты процесса необходимое оборудование проще и дешевле оборудования, которое используется для водной подготовки. Стоимость вложения в оборудование на 30 – 70% меньше, чем вложения в линию водной подготовки. Следовательно, окупаемость процесса происходит намного быстрее.

С экономической точки зрения сравнение данной технологии с водной технологией дающей аналогичное качество идет в зависимости от количество обрабатываемого материала. Самые большие экономические преимущества показывает данная технология, если производство небольшое, подготавливается менее 1000 кв.м. в день. Если на производстве обрабатывается более 1500 кв.м. в день, то более выгодной оказывается водная подготовка поверхности.

Как и все технологии, данный процесс имеет свои ограничения. Он не позволяет очистить поверхность от оксидов или ржавчины. Также невозможно удалить воск, стеараты, силиконовую смазку и масла высокой вязкости. В случае присустсвуя таких зарязнений необходимо предусмотреть предварительное обезжиривание. Обычно экструдированный алюминиевый профиль требует предварительной обработки.

Для каждого случая рекомендуется проводить предварительное тестирование.

Целевыми пользователями такой технологии можно назвать тех, кто предъявляет такие требования как не самая высокая возможная защита от коррозии, это где-то 400 часов в соляном тумане для стали. Хотя этот процесс и не прошел еще одобрение Qualicoat, на алюминии он дает очень хорошие результаты, до 800 часов стойкости в кислом соляном тумане при покрытии из порошковой краски.

Производится обработка менее, чем 1500 кв.м. металла в день

На поверхности отсутствуют загрязнения, которые TORAN 3 удалить не может.

Такой процесс можно рекомендовать для следующих производств:

Металлическая мебель

Окраска на заказ

Сельскохозяйственная техника

В автомобильной индустрии

Электромонтажное оборудование

Станки

Нагревательные приборы и кондиционеры

Небольшисм производителям различных металлических изделий, и многих других.

ralpowder.ru

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.

технология против ржы

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:

Повышенной влажности.
Воздействию моторных масел.
В среде органических растворителей.
В электроустановках с напряжением до 1000 В.
В качестве грунта под лакокрасочным покрытием.

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.

Методы фосфатирования

Получение защитной фосфатной плёнки на поверхности можно различными способами, целесообразность которых зависит от габаритов обрабатываемой детали, а также от области применения защищённых таким способом металлических деталей и конструкций.

В промышленности наиболее часто используются следующие методы фосфатирования металлической поверхности:

1. Использование препарата «Мажеф».

фото соли мажеф

Наиболее распространённый способ фосфатирования, который осуществляется в специальных фосфатирующих ваннах, наполненных раствором препарата «Мажеф» в концентрации до 40 г/л. Для образования устойчивой фосфатной плёнки, металлическое изделия помещают в раствор препарата, доводят его до кипения и при периодическом помешивании кипятят в течение 15 — 20 минут. Этого времени достаточно для покрытия металла защитным слоем.

Для того чтобы фосфатная плёнка образовалась надлежащего качества с толщиной защитного слоя до 5 — 10 мкм, поверхность изделия необходимо зачистить с помощью пескоструйного аппарата или абразивного круга.

Фосфатирование металла с помощью препарата «Мажеф» может быть использовано для покрытия низкоуглеродистой стали, особенно часто данный метод используется для получения качественного антикоррозийного грунта под покраску.

Видео:

2. Применение фосфорной кислоты.

Данный метод позволяет получить холодное фосфатирование металла, но толщина защитного слоя, в данном случае, будет не более 5 мкм.

картинка фосфорной кислоты

Для протекания стабильного процесса фосфатирования данным методом температура раствора должна быть в диапазоне от +18 до +25 градусов. Для получения высококачественного защитного слоя, необходимо чётко соблюдать процентное соотношения действующих веществ входящих в состав раствора.

Концентрация химикатов должна быть следующая:

Фосфорная кислота — 40 г/л.

Азотнокислый цинк — 200 г/л.

Сернокислый натрий — 8 г/л.

Окись цинка — 15 г/л.

Продолжительность обработки таким раствором составляет около 30 минут.

3. Использование монофосфата цинка.

фото монофосфат цинка

Данный способ применяют для защиты стали применяемой в электрике и машиностроении. Защищаемую поверхность помещают в раствор следующих химикатов:

Монофосфат цинка — 20 г/л.

Нитрат натрия — 35 г/л.

Процесс фосфатирования осуществляется в растворе при температуре около +60 градусов. Продолжительность данной операции составляет 15 — 20 минут.

4. Применение фосфатирующей пасты.

борьба с ржавчиной

Данный способ может быть использован при комнатной температуре. Рабочий состав пасты состоит из фосфатирующего раствора и наполнителя в соотношении 3/2. В качестве наполнителя может быть использован тальк или каолин. На обрабатываемую поверхность раствор наносится с помощью кисти.

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.

схема электрохимической обработки

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.

Видео:

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.

Видео:

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.

Видео:

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.

Детали из алюминия после обработки таким методом надёжно защищаются от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды, при этом на поверхности образуется голубоватый налёт, который может иметь декоративное назначение. Данная технология широко используется при изготовлении сувенирной продукции, но прежде всего применяется для защиты алюминия, при его размещении в помещениях с высоким уровнем влажности.

Источник

stroymaster-base.ru

Химическая и механическая подготовка поверхности под покраску. Фосфатирование металла перед покраской

Фосфатирование

Фосфатное покрытие

Толщина и структура фосфатного покрытия

Цвет фосфатного покрытия

Свойства фосфатного покрытия

Суть процесса фосфатирования

Фосфатирование черных металлов

Холодное фосфатирование

Нормальное фосфатирование

Ускоренное фосфатирование

Электрохимическое фосфатирование

Фосфатирование цветных металлов

Улучшение защитных свойств фосфатных пленок

Фосфатирование металла перед покраской - процесс химической обработки поверхностей из стали

Достоинства процесса фосфартирования

Методы фосфатирования поверхностей из стали перед покраской

Процесс фосфатирования

2.2 Фосфатирование металлов

Подготовка поверхности металла под покраску

Что включает процесс подготовки поверхности под покраску?

Что представляют собой конверсионные покрытия?

Как влияет тип окрашиваемой поверхности на ее подготовку под покраску?

Какие существуют методы механической подготовки поверхности под покраску?

Какие материалы и технологии применяют для химической подготовки поверхности?

Какая конверсионная обработка применяется для черных металлов?

Особенность подготовки поверхности под окраску металлов, относящихся к группе цветных

Какие технологии применяют при подготовке поверхности неметаллических поверхностей: полимеров, древесины, бетона, шифера, асбоцемента?

Какими методами контролируют качество подготовки поверхности под покраску?

Как влияет подготовка поверхности на свойства лакокрасочных покрытий?

Как правильно выбрать материалы и технологию подготовки конкретных окрашиваемых поверхностей?

Фосфатирование

Фосфатирование с образованием плёнки

Аморфное фосфатирование («некроющее фосфатирование»)

Современные методы подготовки поверхности металла перед окраской

Методы и составы для фосфатирования металлов |

Фосфатирование: действие защитного механизма

Методы фосфатирования

Фосфатирование в домашних условиях

Товар добавлен к сравнению

Товар добавлен в корзину

Вы заказали товар.

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время.