Фосфатирование металу: технологія, методи і склади (розчини)

Проблемою захисту металу від корозійного руйнування людство стурбоване з тих пір, як навчилося виплавляти з руди мідні вироби.

З тих пір виробництво сталі значно покращився, розроблені і нові способи захисту від корозії. Але незважаючи на значні досягнення в цій галузі, забезпечити 100% несхильність руйнування подібних виробів, в умовах земної атмосфери, практично неможливо.

Одним з найбільш досконалих способів запобігання заліза від впливу несприятливого середовища і надання його поверхні підвищеної зносостійкості є фосфатування.

Фосфатирование: дія захисного механізму

Фосфатирование металу являє собою процес покриття поверхні кольорових і чорних сплавів найтоншої фосфатной плівкою, яка надійно захищає поверхню від іржі.

У вузлах, робота яких пов’язана з постійним процесом тертя, дана технологія дозволяє значно збільшити зносостійкість контактируемих поверхонь. Процесу фосфатування піддаються практично всі сплави, за винятком високолегованої сталі, на якій фосфатна плівка утворюється дуже низької якості.

Цей спосіб захисту металу від руйнування дозволяє протягом дуже тривалого часу експлуатувати вироби в наступних умовах:

  • Підвищеної вологості.
  • Впливу моторних масел.
  • У середовищі органічних розчинників.
  • В електроустановках з напругою до 1000 В.
  • В якості грунту під лакофарбовим покриттям.

Фосфатна плівка відмінно захищає основний матеріал в перерахованих умовах, але в лужному і кислотному середовищі швидко руйнується. Тому перш ніж приступати до покриття металу для захисту від руйнування, необхідно точно знати склад середовища, де буде експлуатуватися виріб, поверхня якого зазнало процесу фосфатування.

методи фосфатирования

Отримання захисної фосфатної плівки на поверхні можна різними способами, доцільність яких залежить від габаритів оброблюваної деталі, а також від області застосування захищених таким способом металевих деталей і конструкцій.

У промисловості найбільш часто використовуються наступні методи фосфатирования металевої поверхні:

1. Використання препарату «Мажеф».

Найбільш поширений спосіб фосфатування, який здійснюється в спеціальних фосфатирующих ваннах, наповнених розчином препарату «Мажеф» в концентрації до 40 г / л. Для утворення стійкої фосфатной плівки, металеве вироби поміщають в розчин препарату, доводять його до кипіння і при періодичному помішуванні кип’ятять протягом 15 – 20 хвилин. Цього часу достатньо для покриття металу захисним шаром.

Для того щоб фосфатная плівка утворилася належної якості з товщиною захисного шару до 5 – 10 мкм, поверхню виробу необхідно зачистити за допомогою піскоструминного апарату або абразивного круга.

Фосфатирование металу за допомогою препарату «Мажеф» може бути використано для покриття низьковуглецевої сталі, особливо часто даний метод використовується для отримання якісного антикорозійного грунту під фарбування.

Відео:

2. Застосування фосфорної кислоти.

Даний метод дозволяє отримати холодну фосфатирование металу, але товщина захисного шару, в даному випадку, буде не більше 5 мкм.

Для протікання стабільного процесу фосфатування даним методом температура розчину повинна бути в діапазоні від +18 до +25 градусів. Для отримання високоякісного захисного шару, необхідно чітко дотримуватися процентне співвідношення діючих речовин входять до складу розчину.

Концентрація хімікатів повинна бути наступна:

  1. Фосфорна кислота – 40 г / л.
  2. Азотнокислий цинк – 200 г / л.
  3. Сірчанокислий натрій – 8 г / л.
  4. Окис цинку – 15 г / л.

Тривалість обробки таким розчином становить близько 30 хвилин.

3. Використання монофосфата цинку.

Даний спосіб застосовують для захисту стали застосовуваної в електриці і машинобудуванні. Поверхню, що захищається поміщають в розчин наступних хімікатів:

  1. Монофосфат цинку – 20 г / л.
  2. Нітрат натрію – 35 г / л.

Процес фосфатування здійснюється в розчині при температурі близько +60 градусів. Тривалість даної операції складає 15 – 20 хвилин.

4. Застосування фосфатується пасти.

Даний спосіб може бути використаний при кімнатній температурі. Робочий склад пасти складається з фосфатується розчину і наповнювача в співвідношенні 3/2. В якості наповнювача може бути використаний тальк або каолін. На оброблювану поверхню розчин наноситься за допомогою пензля.

Фосфатирование в домашніх умовах

У домашніх умовах можуть використовуватися методи захисту металів, які не отримали широкого застосування на виробництві. Одним з таких способів покриття поверхні захисної фосфатується плівкою є електрохімічна обробка.

Для нанесення на поверхню захисної плівки застосовується змінний або постійний струм. В якості електроліту використовуються розчин фосфорної кислоти або препарату «Мажеф».

Заготівля, на яку планується нанести захисний шар встановлюється на електрод, який буде опущений в ванну з електролітом, в якості анода використовуються цинкові стрижні, до яких також підводиться електрику.

Для якісної обробки металу досить 25 В постійного або змінного струму. Процедура нанесення захисного шару займає близько 30 хвилин. Даний спосіб фосфатирования ідеально підходить для захисту деталей прямолінійної форми.

Якщо геометрія вироби піддається таким способом обробки складніше, то фосфатується шар лягає недостатньо рівномірно, що значно знижує захисні властивості даного методу нанесення фосфатной плівки.

Відео:

Багато методи фосфатирования, які використовуються на виробництві, можуть бути застосовані в домашніх умовах, за умови дотримання техніки безпеки при поводженні з хімічними речовинами, а також точного проходження методики нанесення захисного шару.

Препарат «Мажеф» може бути використаний в домашніх умовах. Застосування даного хімічної сполуки дозволяє нанести на поверхню виробу фосфатную плівку, яка є ідеальним грунтом для забарвлення.

Відео:

Фосфатирование металу перед фарбуванням, надійно захистить кузов автомобіля від впливу іржі, навіть в тих місцях, де фарба буде видалена в результаті механічної дії. Перед тим як приступити до нанесення захисного шару, з поверхні видаляється пил і бруд, також необхідно ретельно знежирити поверхню металу.

Можна обійтися без самостійного приготування робочої суміші, для цього можна придбати готові розчини в аерозольній упаковці, за допомогою яких можна здійснити рівномірне розпилення речовини. Фарбування можна буде робити тільки після того, як оброблену ділянку повністю висохне.

Деякі фосфатуючі склади для захисту металу, можна наносити пензлем. При такому варіанті нанесення захисної плівки, необхідно стежити за рівномірністю розподілу фосфатується грунтовки по поверхні виробу.

Якщо оброблювана деталь невеликого розміру, то в домашніх умовах можна здійснити гарячий спосіб нанесення захисного покриття. Для цієї мети використовується «Мажеф» або суміш фосфорної кислоти і азотнокислого цинку. При проведенні такої операції слід бути обережними і використовувати захисні окуляри, а роботу робити в добре провітрюваному приміщенні.

Відео:

P.S. Застосування фосфатирования металу дозволяє уникнути виникнення іржі, тому не варто нехтувати таким способом захисту поверхні. Незважаючи на те, що даний спосіб застосовується, найчастіше для запобігання чорних сплавів від руйнування, його можна використовувати і для покриття міді, кадмію і алюмінієвих виробів.

Деталі з алюмінію після обробки таким методом надійно захищаються від впливу несприятливих факторів навколишнього середовища, при цьому на поверхні утворюється блакитний наліт, який може мати декоративне призначення. Дана технологія широко використовується при виготовленні сувенірної продукції, але перш за все застосовується для захисту алюмінію, при його розміщенні в приміщеннях з високим рівнем вологості.