Фосфатування

Зброя з фосфатованими (паркеризованими) поверхнями металевих деталей

Фосфатува́ння (англ. Phosphate coatings) — оброблення основного металу і покриттів хімічним або електрохімічним способом, внаслідок якого на поверхні утворюється плівка з кристалів фосфорнокислих солей (заліза, мангану або цинку), що збільшує адгезію лакофарбових покриттів і є доброю основою для їх нанесення на поверхні металевих виробів. Застосовуються фосфатні покриття (плівки) також для захисту від корозії, для зменшення тертя та для електроізоляції.

Властивості фосфатних плівок

Фосфатуванню піддають головним чином вуглецеву і низьколеговану сталь та чавун, а також кадмій, цинк, мідь та її сплави, алюміній. Фосфатуванню погано піддаються високолеговані сталі. Колір фосфатного покриття коливається від світло-сірого до темно-сірого, майже чорного.

Плівка (завтовшки 2…5 мкм) добре утримує рідке мастило, що знижує коефіцієнт тертя; завдяки високому питомому електричному опору фосфатні покриття витримують напругу 300…500 В і зберігають стійкість за температур до 400…500 °С. За твердістю фосфатна плівка переважає мідь і латунь, але вона м'якша за сталь. Розчинність у воді при кімнатній температурі 1,5 мг/л, при 90°С — 10,6 мг/л.

Технологія нанесення

Фосфатування здійснюється зануренням виробів у нагрітий до 90…100°С розчин фосфатів заліза, марганцю, цинку і кадмію. Промисловість випускає готовий концентрат солей під назвою «мажеф» (скорочено від рос. МАрганец, ЖЕлезо, Фосфор). Зазвичай процес триває близько 1 год. Після фосфатування й сушіння виріб зазвичай пасивується в слабкому хроматному розчині.

При холодному фосфатуванні використовують такий розчин, частин за масою:

Мажеф…………………2,5

Азотнокислий цинк…3,5

Нітрит натрію…………3,04

Вода……………………100

або:

Мажеф……………………3

Азотнокислий цинк……4

Фтористий натрій………1

Вода……………………100

Однією з технологій покращення антикорозійної стійкості металевих виробів шляхом утворення на їхній поверхні тонкого шару з нерозчинної суміші фосфорнокислих солей оксиду й закису заліза є так звана паркеризація (англ. Parkerizing). Назва технології виникла від назви американської компанії «Паркер» (Parker R. Р. С.), що запатентувала методику у 1918 року. Метод отримання покриття полягає у зануренні виробу в гарячу суміш розчину ортофосфатної кислоти та фосфатів заліза, цинку або мангану.

Електрохімічний спосіб (на змінному або постійному струмі) фосфатування чорних і кольорових металів як при кімнатній, так і при підвищених (до 65…70°С) температурах має тривалість обробки 15…20 хв, підвищення температури і густини струму скорочує час фосфатування до 5…8 хв.

Хімія процесу

Утворення фосфатної плівки — складний фізико-хімічний процес. Формування плівки починається з електрохімічного процесу, при якому на анодних ділянках поверхні залізо (цинк) переходить в розчин у вигляді іонів, а на катодних ділянках виділяється водень:

на аноді:

Fe → Fe²⁺ + 2e^-; Fe²⁺ + HPO₄^2- → FeHPO₄

3Fe²⁺ + 2PO₄^3- → Fe₃ (PO₄)₂

Zn²⁺ + HPO₄^2- → ZnHPO₄

3Zn²⁺ + 2PO₄^3- → Zn₃ (PO₄)₂

на катоді:

2H⁺ + 2e^- → H₂

З ростом фосфатної плівки швидкість процесу зменшується і після закриття всієї поверхні плівкою фосфатування припиняється й припиняється виділення водню.

Утворені дво- і тризаміщені фосфати створюють фосфатну плівку на поверхні металу. Між фосфатною плівкою і металом існує тісний кристалохімічний зв'язок — іони металу, який фосфатується і є складовою частиною фосфатної плівки.

Див. також

• Хромування
• Азотування
• Ціанування
• Цементація сталі

Джерела

• Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. — М.: Металлургия, 2006. — 352 с.
• Коррозия. Справочник под редакцией Л. Л. Шрайера. — М.: Металлургия, 2004. — 632 с.
• Лебедев В. П., Колдма Р. Э., Авраменко В. А. Справочник по противокоррозионным лакокрасочным покрытиям. — Харків: Прапор, 2008. — 364 с.
• Малахов А. И., Тютина К. М. Коррозия и основы гальваностегии. — М.: Химия, 2007. — 238 с.

Посилання

• Фосфатування // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 203-204. — ISBN 978-966-7407-83-4.
• «Фосфатування» в УРЕ