ТЕХНОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Turkce
English
Russian
 
 
  • В каких целях производится поверхностная обработка?
  • В чем преимущество поверхностной обработки?
  • Для чего необходимо проводить обезжиривание?
  • Что такое фосфатирование?
  • Железо-фосфатирование
  • Цинк-фосфатирование
  • Для чего необходима пассивация?
  • Марганец-фосфатирование
  • Алюминий-хроматирование
 
В каких целях производится поверхностная обработка?
Поверхностная обработка используется в целях повышения эффективности всех типов порошковых и жидких лакокрасочных покрытий. В результате правильного произведения поверхностной обработки значительно улучшается качество адгезии лакокрасочной пленки к поверхности и сопротивление к коррозионным воздействиям. Наличие на покрытии коррозии и вспучивания (под воздействием агрессивной среды) является следствием неправильного проведения предварительной подготовки. Поверхностная обработка, как правило, имеет более важное значение, чем последнее покрытие.

Насколько бы нибыла хороша применяемая система окраски, в случае неполного устранения с поверхности инородных веществ, таких как  жир, ржавчина, остатки смазочного материала, оксидная пленка, и, соответственно, недостаточного обеспечения прочного сцепления между краской и поверхностью, долгосрочная защитная функция краски невозможна. Это связано с тем, что инородные вещества, оставшиеся между слоем наносимой краски и окрашиваемой поверхностью отрицательно воздействуют на ожидаемую от краски способность налипания, качество твердости, яркости и стойкости.

В чем преимущество поверхностной обработки?
Поверхность полностью очищается от жира, ржавчины и  грязи.

Благодаря нанесенному покрытию, на поверхности образуются шероховатости, площадь поверхности увеличивается и при этом обеспечваются все условия для хорошего налипания краски.

Процесс ржавения, начинающийся в незащищенной зоне из-за возможных мелких царапин и повреждения красочной пленки, который впоследствии может продолжиться под слоем краски, в значительной степени замедляется.

Металл становится более доступным к приданию формы.

Благодаря смазке против ржавения увеличивается устойчивость к коррозии.

Увеличивается скольжение и защитное сопротивление подвижных частей.

Резкиe перепады, вызванные тепловым расширением между металлом и  покрытием сведены к минимуму.

Для чего необходимо проводить обезжиривание?
Операция по обезжириванию является первым и наиболее важным из этапов процесса обработки поверхности. На поверхности металла имеется слой минеральных масел, наносимых в целях изоляции металла от взаимодействия с воздухом. Данные масла служат защитным панцирем поверхности металла, не допуская контакта с кислородом и таким образом предотвращая ржавление металла. Однако, такие защитные смазки приводят к невозможности осуществления фосфатирования и хрoматирования металла. Поэтому материал должен быть в первую очередь очищен от жира, грязи и ржавчины.

Процедура по обезжириванию производится при температуре 50-90C, методом стирания, окунания или распыления в течение 5-10 минут. В качестве материала могут использованы щелочь, кислота или нейтральный препарат. Применяемая система может изменяться в зависимости от условий предприятия и металла.

Температура, время, концентрация и система являются важными параметрами, которые необходимо соблюдать при обезжиривании поверхности. Температура, в силу логаритмического влияния на качество очистки, в совокупности с концентрацией является самым важным параметром. В случае, если температура или концентрация ниже заданной величины, положение можно исправить путем увеличения времени обработки. Чрезмерная твердость воды также отрицательно воздействует на процесс обежзиривания. Поэтому для данной процедуры рекомендуется использовать умяченную воду. Срок службы ванны прямопорционален количеству попадающего в нее масла и грязи. Чем больше погружается в ванну жирных деталей, тем скорее снижается срок службы ванны.

Наличие на металле остатков масла наилучшим образом выявляется в полоскательной ванне. Если после полоскания на поверхности металла остаются капли воды, значит металл недостаточно обезжирен.



Что такое фосфатирование?
Наиболее часто используемая первичная обработка известна, как "фосфатирование". Фосфатное покрытие образуется в результате реакции металла с определенным химическим раствором. Фосфат представляет собой форму в виде слоя, состоящего из кристаллов железа, цинка и марганца на окрашиваемой поверхности.

Различают три вида фосфатирования - железо-фосфатирование, цинк-фосфатирование, марганец-фосфатирование. На ряду с применением под покраску (грунтование), возможно использование и перед нанесением защитной смазки. Также можно использовать и для покрытия поверхности стали, железа и, в ряде случаев, алюминия. Распространенный метод нанесения - погружение и распыление. При этом важно соблюдать такие параметры, как температура, концентрация, время, уровень pH и общий объем свободной кислоты. Фосфатирование проводится при температуре от 35 до 98ºC, в течение 5-10 минут, при концентрации от 3-х до 20%, в зависимости от вида фосфата и формы процесса. Обычно, если метал входит в химическую реакцию с фосфорной кислотой, это говорит о том, что данный металл будет фосфатироваться.

Реакция фосфатирования в результате растворения фосфорной кислотой поверхности металла принимается, как кислотно-основная реакция. В процессе данного растворения наблюдается повышение уровня pH. Металлический фосфат на поверхности металла становится нерастворимым, образуя структуру металлического цвета.


Железо-фосфатирование
Данный вид фосфатирования является самым старым методом фосфатирования. Наиболее легкий тип фосфата в отношении применения, установки и контролирования. Применяется для материалов наименее подверженных коррозионному воздействию (арматура для стульев и освещения и тд.) Антикоррозионное сопротивление по сравнению с другими типами фосфата сравнительно ниже, однако экономичней. Может образовать на поверхности металла, в основном, голубой, а также оттенки от желтого до красного. Tолщина железо-фосфатного покрытия составляет примерно 0,2-1,0 гр/м². При железо-фосфатировании необходимо учесть параметры общей кислоты, уровня pH, температуры и время.

Железо-фосфатирование возможно тремя различными методами: методом стирания вручную, методом погружения и методом распыления:


Железо-фосфатирование методом стирания вручную

Данный метод фосфатирования подобен мойке посуды вручную. Для этого готовится раствор из расчета 1:10 с применением губки либо щетки. Таким образом одновременно производится и обезжиривание и фосфатирование. Воздействие температуры должно быть положительным. По окончанию процедуры предмет фосфатирования необходимо высушить воздухом или сухой материей. Данный метод является самым упрощенным и экономичным. Подходит для емкостей для хранения воды или массивных изделий.

Железо-фосфатирование методом погружения

Это классический метод, характеризуемый действием температуры, концентрации и времени. Первым этапом этого метода фосфатирования является ванна для обезжиривания. Далее, обезжиренные детали поступают в полоскательную ванну. Во избежание конвекции рекомендуется двухкратное полоскание. В силу того, что уровень pH первичной ванны 14, а уровень pH железо-фосфатной ванны 4-5, минимальная конвекция необходима для работы процесса в соответствующих условиях. Третий этап - железо-фосфатирование. Деталь погружают для фосфатирования в железо-фосфатную ванну с температурой 45-55º С  на 5-10 минут. Затем, пробыв в пасcивационной ванне 30-45 секунд, деталь сушат при температуре не выше 130º C, после чего становится готовым к покраске. Идеальное время покраски - в тот же день. В силу тонкой структуры железофосфатного покрытия, имеется риск заржавления в течение 24-48 часов, в зависимости от климатических условий. Наивысшее сопротивление железо-фосфатного покрытия к коррозионному воздействию проявляется, находясь под слоем краски.


Железо-фосфатирование методом распыления

Новейший из методов железо-фосфатирования, характеризуемый действием температуры, концентрации, давления, времени. Несмотря на высокие первоначальные инвестиционные затраты, благодаря высокому качеству и более низкому расходу химикатов, в короткий срок окупает затраты. На ряду с возможностью использования после щелочной ванны для обезжиривания, возможно применение и после нейтрального обезжиривания. При соблюдении температуры 45-55 С, давления 1,5-1,8 bar и времени выдержки не менее 1,5 минут можно получить высококачественный фосфатный слой.  В случае, если метод щелочения применяться не будет, то в фосфатную ванну можно добавить химикаты, обладающие эффектом обезжиривания. Варианты ванн и способы очистки варьируются в зависимости от условий предприятия. Фосфатированные детали,

Цинк-фосфатирование
Данный метод применяется, в основном, в условиях с повышенными требованиями антикоррозионного сопротивления. Это тип покрытия, используемый в автомобилестроительной и почти во всех сопутствующих индустриях. Также, подходит для условий внешней среды и соленого воздуха. По сравнению с железо-фосфатом, качество данного покрытия превосходит.  При использовании под покраску, толщина покрытия составляет 2-5 гр/м². Процесс цинк-фосфатирования, по сравнению с другими требует больше этапов обработки. Применение, сборка и контролирование сложнее и обходится дороже. Способ применения - погружение и распыление. При применении под покраску используется в качестве трикатиона, дикатиона и монокатиона.

Никель, марганец и такие добавки, как органические компаунды добавляют в фосфатные ванны с целью ускорения формирования покрытия, развития форм кристаллов у улучшения их эффективности. С целью уменьшения величины кристаллов фосфата перед фосфатной ванной можно применит активацию.

Цинк-фосфат является реакцией вследствии разрушения аморфной структуры. Проявляется в виде серо-черного цвета.

Для ускорения реакции ускоряющие вещества и регуляторы pH. Параметры, которые необходимо соблюсти - это температура, время, концентрация, pH и количество общей-свободной кислоты. При применении ускорителя, необходимо также проверить точку тонера.

Цинк-фосфат, толщина покрытия которого колеблется от 7 до 15 гр/м² используется при холодной формовке в качестве   несущий слой для смазки. Используется при волочении труб, проволоки и формовке методом холодного пресса. Фосфатированный металл, смазанный защитной смазкой и мылом подготавливается к следующему этапу обработки. Толстое цинк-фосфатное покрытие имеет толщину 10-40 гр/м². Погружая обработанный металл в ванну с защитной смазкой обеспечивается сопротивление к коррозии.

Цинк-фосфатные ванны, обычно со временем накапливают в себе грязь. В санитарных целях, накопившуюся на дне ванны грязь с определенным интервалом необходимо промывать с последующим восстановлением ванны либо ванна должна поддерживаться системой декантации. Если дно ванны конической формы, скопление грязи на погружаемую деталь практически не влияет.

Цинк-фосфатирование методом окунания

Требует как минимум три обработки (погружение), и если прибавить еще  кислотную и активационную ванны, в итоге, вместе с полоскательной ванной число ванных процедур составляет от 7 до 10. В случае, если обрабатываемый металл имеет ржавчину, обработка в кислотной ванне обязательна. Таким образом, качество фосфатирования металла, очищенного от ржавчины в кислотной ванне, заметно улучшится. При применении данного метода фосфатирования важно обеспечить частую смену воды полоскательной ванны. Чрезмерное количество теплообмена может отрицательно воздействовать на баланс цинк-фосфатной ванны. Если цинк-фосфат мелкокристаллический, активация может непотребоваться.  В обратном случае необходимо погружение в активационную ванну. Приготовив активационную ванну с примесью воздуха, необходимо обеспечить гомогенную структуру ванны. Таким образом, покрытие металлических деталей, пропущенных через такую ванну будет гомогенной и мелкокристаллической. Продолжительность реакции сократится. После погружения материала в цинк-фосфатную ванну на 5-10 минут, материал обрабатывается в пассивационной ванне с выдержкой 30-45 секунд с последующим высушиванием. По специфике, цинк,фосфатные ванны могут быть однокомпонентные либо трехкомпонентные, включающие нормализатор pH и ускорительное вещество. При волочении проволоки и труб; детали погружают в мыльный раствор, после чего становятся готовыми к волочению.

Цинк-фосфатирование методом распыления

В целом, данный метод сходен с методом погружения. Разница заключается в факторах концентации, продолжительности процедуры и давления. В данном случае, продолжительность процесса и концентрация меньше. Обработка производится при давлении 1,5 - 1,8 бар. В связи с тем, что в данном процессе вещества с эффектом обезжиривания не участвуют, подобно железо-фосфатной ванне, металл обезжиривают предварительно, в основном, путем щелочения. Пройдя процедуру активации, материал погружают в цинк-фосфатную ванну не менее чем на 1,5 мин., после чего подвергают пассивации и, в завершении, сушке. Во избежание скопления со временем на дне ванны грязи, рекомендуется использовать цинк-фосфатные ванны с коническим дном.

Для чего необходима пассивация?
Пассивация применяется на завершительном этапе фосфатирования. Пассивация классифицируется на хромовую и безхромовую. Пассивация используется при концентрации порядка 0,1-0,3% в условиях комнатной температуры. Структура фосфатной пленки на выходе из ванны фосфатирования негомогенна. Способствуя получению фосфатом гомогенной структуры, пассивация помогает свести количество воздуха, оставшегося под краской, к минимуму. Хромовая кислота, проникающая под фосфатный слой обеспечивает дополнительную антикоррозионную стойкость. Кроме того, анионы и катионы воды, соединяющиеся с влагой воздуха, образуют соль. В силу того, что этот слой пропускает краску, под влиянием влаги данные соли растворяются, вызывая разрыв и набухание краски. Пассивация, обладающая способностью устранять анионы и катионы, предотвращает это явление. В связи с тем, что хромовая кислота способна разрушить структуру фосфатных кристаллов, превышение нормы времени нахождения фосфатированного металла в пассивационной ванне может повредить его.

Марганец-фосфатирование
Марганец-фосфат служит оболочкой поверхности металла. В виду способности абсорбировать и удерживать в себе масло, использование данного вида фосфата получило широкое распространение в производстве поршней и огнестрельного оружия. Облегчает скольжение подвижных деталей оборудования, работающих в масляной среде. Уменьшает трение между металлическими деталями. По сравнению с цинк-фосфатом, обладает более высокой стойкостью к давлению и температуре.

Как и при других процессах, маранец-фосфатирование применимо только в условиях предварительного обезжиривания металла. Требует проведения активации. Необходимо соблюдение параметров температуры, времени, концентрации, свободной и общей кислоты. Для марганец-фосфатирования соблюдение параметров необходимо в следующих диапазонах: температуа - 70-98ºC, концентрация - 15-20% и погружение от 5 до 20 минут. Марганец -фосфатное покрытие характеризуется пленкой серо-черного цвета толщиной 4-40 гр/м². Марганец-фосфатное покрытие непригодно под покраску.

Алюминий-хроматирование
Aлюминий подвергают хроматированию, aналогично тому, как железо и сталь подвергают фосфатированию,. Возможно нанести хроматную пленку желтого, зеленого цветов, а также прозрачную. Желтый хромат образует покрытие на Cr+6, зеленый и прозрачный на Cr+3. Толщина покрытия, в зависимости от времени и разновидности хормата варьируется от 0,4 до 1,5 гр/м². Температура высушивания применительно для желтого хромата не выше 65 Cº, для зеленого и бесцветного не выше 85 Cº.

Особое внимание следует обратить на полное удаление жира с поверхности металла и правильность произведения истирания. При использовании горячего обезжиривания, для истирания можно использовать ванну с раствором едкого вещества с последующим погружением в азотно-кислотную ванну для нейтрализации. При использовании кислотного обезжиривания одновременно происходит и истирание.  Краска, наносимая на тщательно обезжиренный и истиранный алюминиевый материал, налипает значительно легче.

 2008 © ILVE Химикалии