Фосфатирование металла перед покраской порошковой краской

Обработка детали проводится препаратами, содержащими фосфорнокислую соль. На металле формируется плёнка с низкой электропроводностью. Основное использование метода — подготовка перед покраской полимерным порошком. Важно: на изделиях из высоколегированных марок невозможно сформировать защитный слой высокого качества. Способ наиболее эффективен при работе с низколегированной и углеродистой сталью.

Процесс состоит в нанесении плёнки, основой которой являются малорастворимые фосфаты. Технология одинакова не только для любых металлов (цветных и чёрных), но и большинства сплавов.
Какие практические задачи выполняет фосфатирование:

• предохранение деталей от окисления;
• защита от коррозии в различных средах, включая газовые;
• увеличение срока службы механизмов в неблагоприятных условиях.

Качественно обработанная поверхность выдерживает длительный контакт со смазочными материалами и промышленными маслами.

Первые эксперименты по фосфатированию провели металлурги в 1869 году. Раскалённую сталь погрузили в раствор фосфорной кислоты. И деталь оказалась защищена от ржавления на длительный срок, ранее недоступный при других способах обработки.
Внимание. Минусы фосфатного покрытия:

1. Не защищает металл от воздействия кислот и щелочей.
2. Не предназначено для сварки и пайки.
3. Не выдерживает механические воздействия — удары, изгибы, трение.

Используется метод фосфатирования во многих отраслях: автопром, машиностроение, строительство. Обычная толщина фосфатного покрытия в диапазоне от 15 до 30 мкм.
Возможности фосфатной плёнки:

1. Выдерживает кратковременное воздействие температуры до 500 °С.
2. Не меняет рабочие характеристики до -75 °С.
3. Обладает электросопротивлением до 500 В, пробивное напряжение — до 1000 В.

Для достижения качества такого уровня необходим не только технически грамотный процесс обработки, но и подготовка поверхности металла.

Перед началом фосфатирования необходимо очистить поверхность металла — удалить загрязнения, физические и химические:

• ржавчина;
• остатки краски;
• следы масла и ГСМ.

Вид подготовки зависит от состояния металла, производственных условий и назначения изделий:

1. Обработка механическая — потребуются шлифовальные инструменты, использование смеси воды и песка под напором, применение пескоструйных аппаратов.
2. Термический метод — эффективен для удаления старого слоя краски. Поверхность нагревается, а дальше выполняется обработка с помощью шпателя и других инструментов. Для листового проката такой способ не подходит — на поверхности возникают дефекты.
3. Очистка химикатами — в первую очередь удобна для устранения ржавчины. Применяются ненасыщенные кислотные растворы. Можно работать не только распылителями, но и кисточками.
4. Обезжиривание — используются различные средства, начиная от обычного керосина и заканчивая специальными составами.

Алгоритм фосфатирования зависит не только от вида металла, но от и конфигурации изделия, его размера.
Основные способы фосфатирования:
Нормальное. Проводится при температуре 97-98°С. Оптимальный вариант — раствор препарата Мажеф в концентрации 30 – 33 г/л. Если раствор более тёплый — возникает шлам, если холоднее — получаем покрытие с кристаллической поверхностью. После выделения водорода требуется выдержка порядка пяти-десяти минут. При минимальной температуре 85 °С и повышенной концентрации средства покрытие получается максимально толстым.
Холодное. Температура 20-40 °С, длительность обработки 15-40 минут; Способ экономически выгодный:

• раствор не теряет своих качеств длительное время;
• не требуется специальное покрытие ёмкостей;
• не нужна усиленная вентиляция.

Используется при устранении дефектов, основное применение — для нанесения покрытия методом распыления. Эффективен при ремонте (восстановлении покрытия).
Ускоренное — помимо обезжиривания и механической очистки применяется обработка соляной кислотой и тщательная после неё промывка, этот вариант эффективен для крупных строительных конструкций. Время обработки 10-20 минут. Алгоритм подготовки:

• очистка поверхности;
• обезжиривание щелочным составом;
• промывка;
• травление раствором соляной кислоты;
• снова промывка;
• пассивирование раствором кальцинированной соды;
• основная промывка перед фосфатированием.

Метод позволяет обрабатывать сложные элементы, включая детали, в которых требуется покрытие для проволоки с диаметром порядка 0,5 мм.
Химическое. Основное назначение метода — обработка металлов с непрочной структурой, включая цинк и алюминий. Цинковое — для фосфатирования изделий из цинка и его сплавов. Плюс метода — надёжные защитные характеристики покрытия. Минус — высокая стоимость.
С использованием нагретого раствора. Метод применяется в большинстве отраслей промышленности. Наиболее частый вариант — препарат ХисФос Fe 20-40 г/л.
Чёрное. Основная сфера применения — декоративной обработки металлов. Возникает плотная плёнка, обладающая высокой прочностью. Электрохимическое. В основе процесса — использование переменного или постоянного тока. Назначение — образование слоя грунтовки для последующей покраски металла порошковой краской Также применяется препараты, аналогичные средствам для ускоренного фосфатирования. Деталь, на которую наносится плёнка, служит электродом. Напряжение 15-20 В. После процесса фосфатирования может быть выполнено промасливание, гидрофобизированием, окраска либо обработка хромовым раствором.

Контроль состояния нанесённой плёнки можно проводить визуально. Используются простые методы проверки — протирка мелкозернистой абразивной шкуркой, соскабливание, царапание.
Надёжность созданного покрытия определяется комплексом характеристик плёнки:

• плотность;
• зернистость;
• шероховатость;
• антикоррозийность;
• защитные свойства.

Последний параметр проверяется нанесением на полученную плёнку капли раствора, содержащего медный купорос. Уровень качества характеризуется временем от попадания капли на металл до изменения её цвета. Температура металла должна быть обычная: 15-25 градусов. Капля темнеет — сначала становится тёмно-коричневой, затем чёрной.
Антикоррозионные свойства проверяют погружением в раствор NaCI на 5-15 минут. После этого деталь оставляют на воздухе. Если видимых изменений не происходит, качество покрытия соответствует стандарту.

Обработка металлических деталей возможна и в домашних условиях. Основной препарат — ортофосфорная кислота. Способ достаточно надёжный — при условии точного соблюдения пропорций раствора и чётком выполнении алгоритма обработки.
На 1 литр воды:

• до 40 граммов фосфорной кислоты;
• около 200 граммов азотнокислого цинка;
• окись цинка – 15 граммов;
• натрий сернокислый – 8 граммов.

Температура раствора должна находиться в диапазоне +18 °C — +25 °C.
Применяется домашними мастерами и электрохимический метод. В качестве электролита — Мажеф или фосфорная кислота. А роли анодов — цинковые стержни, на которые подаётся ток. Но для этого необходима надёжная ёмкость, устойчивая как к кислотам, так и электрическому воздействию.