Фосфатирование

Технология процесса фосфатирования проста. Фосфатирование применяют для черных и цветных металлов, и оно состоит в обработке металлических деталей (например стальных) в горячем растворе фосфорно-кислых солей некоторых металлов, главным образом марганца, железа, цинка. При этом на поверхности изделия образуется пористая пленка, состоящая из труднорастворимых фосфатов этих металлов. Благодаря большой пористости пленка хорошо удерживает масло, краску и служит отличным грунтом под лакокрасочное покрытие. Сама фосфатная пленка не обладает высокими антикоррозионными свойствами и используется в качестве защитной в сочетании с лакокрасочными покрытиями или после пропитки ее маслом. В этом случае она надежно защищает сталь от коррозии. Иногда применяют обработку фосфатированного изделия в 7—9% растворе бихромата натрия, который заполняет поры и пассивирует нефосфатированные участки поверхности металла.

Обычно фосфатирование проводят при температуре 96—98° С погружением стальных изделий в раствор, содержащий 20—35 г/л препарата «Мажеф». В его состав входят фосфаты марганца и железа —Мn(Н₂РО₄)₂, МпНРO₄, Fe(H₂PO₄)₂. Используют также раствор на основе дигидрофосфата цинка Zn(H₂P0₄)₂. Продолжительность фосфатирования 0,5—2 ч.

Основан метод на свойствах солей фосфорной кислоты. Фосфорная кислота — Н₃РО₄ — может образовывать три вида солей:

1) однозамещенные - дигидрофосфаты Ме (Н₂РО₄)₂;

2) двухзамещенные- гидрофосфаты Ме Н РО₄;

3) трехзамещенные - фосфаты Ме₃ (РО₄)₂ (где Me — двухвалентный металл).

В воде растворяются только фосфаты аммония и щелочных металлов. Двух- и трехзамещенные фосфаты железа, марганца и цинка малорастворимы. Следовательно, если создать условия для их образования, то они будут оставаться на поверхности металла.

При взаимодействии металла с фосфорной кислотой первоначально образуются дигидрофосфаты:

Me + 2Н₃РО₄ = Ме (Н₂РО)₂ + Н₂

_.

При снижении концентрации фосфорной кислоты получают вторичные и третичные соли:

Ме (Н₂РО₄)₂ Û Ме НРО₄ + Н₃РО₄;

3 Ме (Н₂ РО₄)₂ Û Ме₃ (РО₄)₂ + 4Н₃РО₄

В образовании фосфатной пленки участвуют продукты взаимодействия фосфорной кислоты с металлом и вещества, входящие в состав раствора для фосфатирования.

Предполагается, что образованию фосфатной пленки предшествуют реакции ионизации железа на анодных участках:

Fc Û Fe²⁺ + 2е

и выделение водорода на катодных участках

2Н⁺ + 2е Û Н₂ ↑

Железо, переходящее в раствор, связывает фосфорную кислоту, и равновесие реакций смещается вправо. Выпадающие в осадок ди- и трифосфаты кристаллизуются на поверхности стального изделия, образуя плотную кристаллическую пленку.

Фосфатирование заканчивается после того, как вся поверхность покроется сплошной пленкой и выделение водорода прекратится. Фосфатирование используют для изделий, которые эксплуатируют в морской воде, в тропических районах. Недостатком фосфатных пленок являются низкая прочность и эластичность. Они имеют короткий срок эксплуатации.

Дата добавления: 2015-05-08