Salutan fosfat diperbuat daripada lapisan kristal nipis sebatian fosfat yang melekat pada permukaan substrat logam, dan ia juga dipanggil salutan penukaran fosfat yang merupakan rawatan kimia yang digunakan untuk bahagian keluli yang mencipta lapisan melekat nipis besi, zink, atau fosfat mangan, untuk mencapai rintangan kakisan, pelinciran, atau sebagai asas untuk salutan atau pengecatan seterusnya. Hablur fosfat adalah berliang dan boleh dibentuk daripada larutan zink, mangan atau fosfat besi. Setiap daripada tiga jenis menyediakan salutan fosfat dengan sifat yang sedikit berbeza, seperti saiz kristal dan ketebalan salutan. Ini membolehkan salutan yang lebih khusus dipilih untuk aplikasi tertentu yang diperlukan untuk sebahagian daripada struktur. Salutan ini biasanya digunakan pada keluli karbon, keluli aloi rendah dan besi tuang. Salutan terbentuk dengan span, semburan, atau merendam substrat ke dalam larutan asid fosforik cair yang digabungkan dengan bahan kimia lain yang membantu dalam proses salutan. Salutan fosfat juga boleh digunakan pada zink, kadmium, aluminium, timah dan keluli tergalvani, tetapi sukar untuk digunakan pada bahan dengan aloi tinggi, yang selalunya kebal kepada asid fosforik. Komponen utama larutan fosfat ialah:
√ Asid fosforik (H3PO4)
√Ion (kation) logam bivalen: Zn2 tambah , Fe2 tambah , Mn2 tambah
√Pemecut – reagen pengoksidaan (nitrat, nitrit, peroksida) meningkatkan kadar proses salutan dan mengurangkan saiz butiran deposit.
Phosphating ialah salah satu jenis salutan penukaran yang paling biasa yang juga dipanggil salutan fosfat, phosphatization, atau phosphatizing. Ia juga dikenali dengan nama dagang Parkerizing, terutamanya apabila digunakan pada senjata api dan peralatan ketenteraan lain. Kerja terawal mengenai proses phosphating telah dibangunkan oleh pencipta British William Alexander Ross, paten British 3119, pada tahun 1869, dan oleh Thomas Watts Coslett, paten British 8667, pada tahun 1906. Coslett, dari Birmingham, England, kemudiannya memfailkan paten berdasarkan proses yang sama di Amerika pada tahun 1907, yang telah diberikan Paten AS 870,937 pada tahun 1907. Ia pada asasnya menyediakan proses fosfat besi, menggunakan asid fosforik. Permohonan paten yang lebih baik untuk fosfat mangan berdasarkan sebahagian besarnya pada proses pemfosfan besi awal British ini telah difailkan di AS pada tahun 1912, dan dikeluarkan pada tahun 1913 kepada Frank Rupert Granville Richards sebagai Paten AS 1,069,903.
Apakah proses fosfat?
Proses ini mengambil kesempatan daripada keterlarutan rendah fosfat pada pH sederhana atau tinggi, dan mandian adalah larutan asid fosforik (H3PO4), mengandungi kation besi, zink atau mangan dan bahan tambahan lain yang dikehendaki. Asid bertindak balas dengan logam besi yang menghasilkan hidrogen dan kation besi:
Fe tambah 2 H3O tambah → Fe2 tambah tambah H2 tambah 2 H2O
Tindak balas yang memakan proton meningkatkan pH larutan di kawasan berhampiran permukaan, sehingga akhirnya fosfat menjadi tidak larut dan termendap di atasnya. Tindak balas asid dan logam juga menghasilkan fosfat besi secara tempatan yang mungkin juga dimendapkan. Apabila mendepositkan zink fosfat atau mangan fosfat, fosfat besi tambahan mungkin merupakan kekotoran yang tidak diingini. Apabila panel keluli dimasukkan ke dalam larutan fosfat (contohnya zink fosfat), tindak balas topokimia berlaku di mana pelarutan besi dimulakan pada anod mikro yang terdapat pada substrat oleh asid fosforik bebas yang terdapat dalam tab mandi. Penggunaan asid fosforik untuk tindak balas menyebabkan pengurangan keasidan larutan dalam lapisan bersebelahan dengan permukaan logam. Keterlarutan zink fosfat dalam larutan yang dineutralkan diturunkan, mengakibatkan pemendakan garam dan pemendapannya pada permukaan substrat:
Apakah perbezaan antara mangan fosfat, zink fosfat dan fosfat besi?
1. Salutan Fosfat Mangan
Ia adalah salutan fosfat yang paling sukar, paling kalis karat, licin, seragam dan tahan lelasan. Ia membentuk permukaan penyerap kristal dan sesuai untuk substrat yang perlu tahan lelasan seperti galas, sesendal, pencuci tujahan dan pengikat. Ejen salutan fosfat mangan juga melincirkan permukaan yang dirawat, menjadikannya salutan fosfat yang sesuai untuk industri automotif: Enjin gelongsor dan bergerak serta bahagian transmisi mendapat manfaat daripada kesan pelinciran mangan. Ia tidak memerlukan lapisan atas, dan salutan selalunya disiapkan dengan lilin atau minyak untuk meningkatkan sifatnya. Salutan fosfat mangan digunakan apabila rintangan haus dan sifat anti-galling diperlukan, dan ia juga mempunyai keupayaan untuk mengekalkan minyak, yang meningkatkan lagi sifat anti-geseran dan memberikan rintangan kakisan kepada bahagian yang bersalut.
2. Salutan Besi Fosfat
Ia adalah pilihan yang paling menjimatkan sama ada dengan rendaman atau semburan. Ia digunakan apabila lekatan kuat lukisan berikutnya diperlukan. Berbeza dengan larutan untuk salutan zink fosfat dan mangan fosfat, di mana ion logam merupakan juzuk komposisi, dalam larutan fosfat besi ion besi disediakan oleh substrat pelarut. Keluli, zink dan aluminium semuanya adalah substrat yang sesuai untuk salutan fosfat besi, dan ia adalah pilihan yang paling fleksibel apabila ia berkaitan dengan jenis substrat. Harga fosfat besi jelas lebih rendah daripada kos perkhidmatan fosfat zink dan mangan, dan fosfat besi, seperti Zn, adalah primer biasa untuk salutan serbuk. Walau bagaimanapun, ia setakat ini tidak tahan lama walaupun rintangan kakisan dan lekatan berdekatan antara satu sama lain. Oleh itu, salutan fosfat besi hanya disyorkan untuk projek yang tidak memerlukan kualiti yang sangat tinggi dan mesti direalisasikan dalam bajet yang rendah. Dalam erti kata lain, ia tidak sesuai untuk kebanyakan projek luar pesisir dan marin yang terdedah secara berterusan kepada unsur-unsur tersebut. Faedah yang jelas adalah:
√ Kos pengeluaran fosfat terendah,
√Menyahgris permukaan biasanya berminyak pada suhu rendah,
√Kos penyelenggaraan yang rendah
√ Topcoat:Salutan serbuk, cat cecair
3. Salutan Zink Fosfat
Ia adalah yang paling biasa daripada semua kaedah prarawatan fosfat untuk keluli dan besi melalui rendaman atau semburan. Ia bukan kalis kakisan atau pelincir seperti mangan, tetapi prestasi rintangan kakisan boleh dipertingkatkan dengan lapisan atas yang berbeza. Proses zink fosfat mempunyai keupayaan untuk menukar permukaan logam kepada salutan bukan logam, polihabluran yang mengandungi besi, mangan, nikel dan zink fosfat yang memberikan rintangan alkali yang tinggi. Ia lebih disukai sebagai asas cat yang menawarkan lekatan yang sangat baik untuk cat serbuk, salutan elektroforetik atau cat cecair dan menawarkan perlindungan kakisan yang unggul, dan salutan zink fosfat dianggap sebagai primer terbaik untuk serbuk dan cat cecair, bersebelahan dengan galvanizing. Ejen salutan zink fosfat mencipta salutan yang lebih ringan daripada mangan dan oleh itu, bermanfaat untuk projek di mana berat logam tidak boleh terjejas. Salutan ini juga merupakan penyelesaian yang paling biasa untuk menyebu logam untuk salutan serbuk selepas substrat telah disembur pasir. Ia lebih mahal sedikit daripada fosfat besi, tetapi ia juga memberikan kualiti yang lebih baik untuk hayat perkhidmatan yang lebih lama. Zink fosfat digunakan untuk menghasilkan salutan tahan kakisan yang biasanya digunakan sama ada sebagai sebahagian daripada proses penyaduran elektrik atau sebagai pigmen primer. Ia bertindak balas secara sederhana dengan air dan larut asid dengan sumber zink, membolehkan ia mempunyai rintangan kelembapan yang baik dan sifat penggantian galvanik.
Dalam kebanyakan operasi di mana rintangan kakisan bahan kerja siap mestilah sangat tinggi, salutan penukaran digunakan menggunakan zink fosfat. Pendekatan ini digunakan secara meluas dalam kerja-kerja lukisan wayar, industri automotif dan dalam sektor tertentu dalam industri perkakas dan elektronik. Begitu juga, zink phosphating sering ditentukan oleh perkhidmatan bersenjata, terutamanya untuk peralatan yang mungkin terdedah kepada persekitaran yang teruk. Terdapat tiga langkah utama dalam pra-rawatan logam dengan salutan penukaran zink fosfat: pembersihan dan pengaktifan permukaan logam, penggunaan lapisan penukaran dan pengedap/pasca pasif. Kelebihan salutan zink fosfat adalah:
√ Mencegah lelasan yang disebabkan oleh geseran sebelum proses pembentukan logam seperti lukisan sejuk, penempaan sejuk, lukisan dalam.
√Tingkatkan rintangan haus dan rintangan kakisan dengan pelinciran pelindung.
√Rintangan kakisan (dalam kombinasi dengan salutan lain), filem lancar, licin dan nipis.
√Sesuai untuk lapisan atas yang berbeza: lapisan minyak, lilin anti kakisan atau pelincir (seperti fluoropolimer) pelbagai jenis salutan serbuk.
√Menyediakan lekatan yang sangat baik untuk cat serbuk, salutan elektroforesis atau cat cecair dan pengasingan elektrik.
√Prarawatan yang sesuai untuk persekitaran yang teruk seperti kawasan perindustrian luar pesisir atau pencemaran.
Proses pemfosfan zink bagibersalut zink, penggali panas tergalvaniatauterserlahproduk adalah
√ Menyediakan
√Menyahgris dan membersihkan permukaan
√Pengaktifan
√Zink Fosfat
√Membilas
√Pasif
√Pengeringan
Penggunaan salutan zink fosfat menghasilkan lapisan fosfat kristal yang tidak larut (1-20μ), yang menghasilkan lapisan berliang yang terdiri daripada sebatian harapan, fosfofilit dan sebatian zink fosfat lain yang bergabung dengan lapisan galvanisasi celup panas, zink. kot penyaduran atau kot sherardized melalui proses yang disebutkan di atas. Oleh kerana salutan zink fosfat tidak berwarna, ton kelabunya adalah hasil pantulan. Ini bermakna kot tidak terjejas oleh sinaran ultraungu; membebaskannya daripada sebarang kebimbangan tentang rintangan cuaca. Selain itu, keliangan salutan zink fosfat yang tinggi membolehkan induksi karbon dioksida dan zarah air dalam atmosfera, membolehkan ia bertindak balas untuk membentuk lapisan zink karbonat asas yang muncul sebagai ton kelabu mendap dari semasa ke semasa.
Walau bagaimanapun, kita perlu tahu bahawa walaupun salutan fosfat memberikan lekatan yang baik dan beberapa perlindungan halangan, apabila salutan menjadi rosak, kakisan berlangsung dengan cepat bermula pada permukaan logam terbuka kerana fosfat keterlarutan rendah tidak mempunyai kuasa menghalang yang mencukupi berbanding dengan kromat dan dengan itu tidak boleh menyediakan penyembuhan sendiri zon yang rosak. Namun begitu, kesan penyembuhan diri boleh diperhatikan apabila salutan fosfat termasuk fosfat larut yang boleh larut lesap daripada salutan dan mendakan di tapak yang rosak, seperti yang ditunjukkan oleh Aramaki (2003).
