|
Фосфатные покрытия состоят из кристаллических слоев нерастворимых в воде металлических фосфатов с различными размерами кристаллов, которые зависят от типа используемого фосфата и состояния поверхности изделия. Фосфаты большинства металлов нерастворимы в воде, но растворяются в минеральных кислотах. Это их свойство и служит основой для химической реакции, образующей
фосфатное покрытие.
Поставляемые
фосфатные растворы – это тщательно сбалансированные растворы
металлических фосфатов в фосфорной кислоте. Когда химически активный металл погружается в раствор, на границе металла и жидкости происходит легкое травление.
Когда металл из субстрата растворяется, выделяется водород, и происходит отложение
фосфатного покрытия. По мере своего формирования и закрепления на металлической поверхности покрытие принимает ионы металла с поверхности изделия. Получается конверсионное покрытие, отличающееся от электроосаждаемых покрытий.
Фосфатные покрытие делятся на три основные группы:
-
Фосфат железа: некристаллическое покрытие, наносимое в случаях, когдатребуется слой 300-700 мг/м2.
-
Фосфат цинка: легкое покрытие (1.0-4.5 г/м2), покрытие средней величины (4.5-10 г/м2) и тяжелое покрытие (10-30 г/м2)
-
Фосфат марганца: для покрытий 10-30 г/м2.
Растворы для
фосфотирования приготавливаются на основе трехосновной кислоты, ортофосфорной кислоты H3P04 и образуют, после нейтрализации, три типа солей:
-
Первичная соль NaH2PO4.Zn(H2P04)2
-
Вторичная соль Na2HPO4.ZnHPO4
-
Третичная соль Na3PO4.Zn3(P04)2
В качестве примера реакции фосфатирования можно привести следующую реакцию:
Fe + 3Zn(H2P04)2 >FeHPO4 + Zn3(P04)2 + 3H3P04 + H2
Сам процесс довольно прост, но описывающие его теоретические уравнения весьма сложны.
Фосфотирование в простой фосфорной ванне требует слишком много времени. Для сокращения длительности процесса добавляются различные соединения, называемые ускоряющими добавками. Их можно разделить на два класса:
-
Тяжелые металлы, в частности небольшие количества меди и никеля в форме растворимых солей с концентрацией 0.002-0.010%.
-
Окислители, такие как нитраты, нитриты, хлораты и некоторые органические нитросоединения.
Кристаллическая структура покрытия может быть изменена путем наложения смешанного слоя таких элементов, как кальций или марганец.
Если процесс запатентован, то об этом, как правило, известно. Например, это процессы с использованием фосфата цинка с кальциевой добавкой и фосфата цинка с нитратной ускоряющей добавкой.
Перед нанесением покрытия необходимо очистить изделие от ржавчины. Поэтому большинство комплектов и установок включают все необходимое для подготовки поверхности к нанесению покрытия. Рекомендуется также по завершении процесса проводить дополнительную обработку для повышения коррозионной стойкости изделия.
Средства для дополнительной обработки создаются на основе хромовой кислоты или хроматов/дихроматов щелочных металлов с концентрацией хрома 0.10-0.5 г/л.
Покрытие наносится либо методом погружения, либо методом распыления реактива. Некоторые методики объединяют очистку и
фосфотирование в одну операцию.
Составы растворов
Составы всех растворов для
фосфотирования запатентованы. Основными компонентами являются фосфаты железа, цинка или марганца, растворенные в фосфорной кислоте, с небольшими добавками других металлов, таких как железо или медь и кальций. Химикаты для
фосфотирования обычно поставляются в виде жидкого концентрата. Используется 20 - 100 мл на 1 литр. Размер ванны зависит от размеров обрабатываемого изделия; обычно это не менее 1000 литров. В Таблице 2.19 даны составы некоторых из наиболее распространенных растворов для фосфотирования. В отличие от большинства других таблицы этой книги в данной таблице указаны концентрации соединений в исходном растворе. |
