Фосфатирование — химическая обработка цветных и чёрных металлов слоем фосфатов, в результате которой на их поверхности образуется солевое (фосфатное) покрытие, придающее необходимые характеристики (высокая адгезия, электроизоляция, повышения износостойкости, увеличения твердости и защиты от коррозии и т.д.).
Фосфатное покрытие относится к защитным, превосходя по этому параметру оксидирование. Защитные свойства улучшаются после обработки маслом или хроматирования.
Фосфатное покрытие, пропитанное маслом, обладает высокой стойкостью к воздействию горячих масел, бензола, толуола, различных газов, за исключением сероводорода.
Фосфатное покрытие, пропитанное в растворе хроматов, применяется для защиты стальных деталей от коррозии, повышения адгезии лакокрасочных материалов, клеев, а также как электроизоляционное покрытие.
Фосфатирование с промасливанием крупных деталей |
5700х850х1600 |
г/п автооператора 1,5 т |
|
г/п подвески, корзины 400 кг |
|
Фосфатирование с промасливанием крепежа |
1140х340х340 |
г/п автооператора 400 кг |
|
г/п подвески, корзины 150 кг |
|
Стандарт выполнения |
ОСТ5Р.9048 |
*. Возможность обработки изделий с размерами, превышающими указанные, определяется по согласованию |
|
Нанесение покрытий на изделия выполняется на основании нормативных документов, указанных в требованиях РКД. |
Характеристики
Основные характеристики фосфатирования приведены в таблице:
Обозначение |
Хим.Фос Хим.фос.прм Phosphate conversion coating - англ. обозначение |
Толщина |
Не нормируется (ориентировочно 15-30мкм) |
Микротвердость |
Зависит от марки сплава материала-основы |
Удельное электрическое сопротивление при 18° C |
Диэлектрик |
Допустимая рабочая температура |
300° C |
Описание
Фосфатное покрытие - это пленка нерастворимых в воде двух- и трехзамещенных солей марганца и железа или цинка и железа, нанесенная на металл-основу. Чаще всего производят фосфатирование стали, реже - цинка. Существуют также оксидно-фосфатные покрытия. Основной задачей фосфатирования является защита стали от коррозии и создание адгезионного слоя под окраску (оклеивание). Хроматирование, пропитка минеральными маслами и гидрофобизирование повышают защитную способность фосфатного покрытия. Цвет его может изменяться от светло-серого до черного, после наполнения в минеральном масле или гидрофобизирующей жидкости - от темно-серого до черного. После хроматирования возможен небольшой желтовато-зеленый оттенок. При получении фосфатная пленка может обладать как мелко, так и крупнокристаллической структурой. Поверхностная плотность: от 10 до 15 г/м2.
Электропроводность: при температуре до 500° C фосфатная пленка является диэлектриком (пробивное напряжение от 300 до 1000В).
Достоинства химического фосфатного покрытия:
- Повышает сопротивляемость стали к атмосферной коррозии.
- Является идеальным грунтом под окраску (значительно повышает прочность сцепления лакокрасочных покрытий к основному металлу).
- Фосфатирование не изменяет микротвердость, прочность и магнитную проницаемость основного металла.
- Крупнокристаллическое фосфатное покрытие облегчает процесс холодной механической деформации стали.
- В некоторых случаях может применяться как антифрикционное покрытие (износостойкость при работе на трение).
Недостатки покрытия:
- Фосфатное покрытие обладает малой износостойкостью, неустойчивостью к щелочам и кислотам.
- Фосфатная пленка механически непрочная, легко стирается. Не выдерживает ударное воздействие, изгиб.
- Покрытие хрупко.
- Фосфатное покрытие не способно к пайке и сварке.
Виды покрытия
- Фосфатное покрытие пропитанное маслом
- Обозначение: Хим.фос.прм
Тип металла: чугун, углеродистая сталь
Общепринятые термины: фосфатирование, фосфатное покрытие
Области применения: судостроительная промышленность, оборонная промышленность, машиностроение
- Фосфатное покрытие пропитанное в растворе хроматов
- Обозначение: Хим.фос.нхр
Тип металла: чугун, углеродистая сталь
Общепринятые термины: фосфатирование , фосфатное покрытие
Области применения: судостроительная промышленность, оборонная промышленность, машиностроение
История фосфатирования берет свое начало в 1869 году. Тогда раскаленная сталь была впервые погружена в фосфорную кислоту для получения пленки, защищающей ее от коррозии. В 1906 году впервые было проведено фосфатирование партии стали фосфорной кислотой без нагрева металла. Дальнейшие исследования были направлены на поиск различных соединений-фосфатов для обработки стали, а затем на уменьшение времени покрытия за счет введения ускорителей. В 1950-х годах началось промышленное применение фосфатных покрытий для подшипниковых и скользящих поверхностей.
Сегодня область применения фосфатных пленок достаточно обширна:
Наиболее часто фосфатирование металла применяется в автомобильной промышленности. Фосфаты марганца облегчают скольжение поверхностей и уменьшают износ трущихся деталей. Пленка фосфатов может использоваться как самостоятельное антифрикционное покрытие, а также способна удерживать масла и мыла в своей структуре.
Фосфатное покрытие используется для антикоррозионной защиты. Оно создает барьер, защищающий детали от контакта с окружающей средой. Для улучшения коррозионной защиты производится дополнительная обработка фосфатной пленки маслом, краской и др. В некоторых случаях защитная способность фосфатных покрытий является уникальной. Так, неодимовые магниты типа NdFeB имеют плохую коррозионную стойкость во многих агрессивных среда из-за наличия в их составе 35% неодима. Применение фосфатного покрытия является наилучшим вариантом для защиты этих магнитов.
Наличие фосфатной пленки также повышает адгезию стали к последующему ЛКП и позволяет производить окраску даже современными методами (порошково-полимерная окраска и др.). Фосфатирование вызывает значительное повышение стойкости к термическому окислению стали при температурах 300-700°С.
Фосфатное покрытие при определенных условиях является противозадирным, а также облегчает холодную штамповку стали.
Фосфаты обладают электроизоляционными свойствами. Они применяются для нанесения электроизоляционного слоя на трансформаторные, роторные и статорные пластины. Пробивное напряжение фосфатов достигает 600 В, при пропитке электроизоляционными лаками - до 1000В. Дополнительный плюс - негорючесть покрытия.
Фосфатные пленки используются в качестве абсорбирующего покрытия при лазерном упрочнении стали, а также в качестве покрытия для терморегулирования компонентов спутников.
Недостатком фосфатных пленок является:
- Низкая стойкость в кислотах и щелочах.
- Сравнительно низкая механическая прочность и неэластичность.
- Более низкая стойкость к атмосферной коррозии, по сравнению с цинком.
В последние 30 лет работы в данной области были направлены на разработку:
- низкотемпературных ванн (для уменьшения энергопотребления);
- растворов с низким содержанием цинка;
- ускоряющих добавок;
- составов с несколькими катионами тяжелых металлов.
Фосфатирование с промасливанием крупных деталей
Цинкование с фосфатной пассивацией по внешнему виду напоминает аморфное фосфатирование стали, выполненное холодным способом. Оно серое, матовое (иногда полублестящее), с радужными разводами и золотистыми отливами. Покрытие обладает повышенной коррозионной стойкостью и в сочетании с промасливанием может применяться взамен токсичных кадмиевых покрытий в тяжелых условиях эксплуатации (в том числе в солевой среде, морской воде и т.п.). В кислой среде коррозионная стойкость фосфатированного цинка в несколько раз выше, чем хроматированного. В зависимости от технического задания толщина основного цинкового покрытия может варьироваться от 6 до 50 мкм. Для замены кадмия следует наносить не менее 24 мкм. Толщина и плотность внешней фосфатной пленки обычно не регламентируется. Отличительной особенностью фосфатированного цинка является исключительная адгезия к лакокрасочным покрытиям. Скорость коррозии непассивированного цинка зависит от рН.