Фосфатирование металлов

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 19Следующая ⇒

Фосфатированием называется процесс нанесения на поверхность металла защитной пленки, состоящей из практически нерастворимых солей фосфорной кислоты. Благодаря простоте осуществления и дешевизне процесса, фосфатирование является одним из распространенных методов защиты металлов от атмосферной коррозии. Фосфатные покрытия имеют черный цвет, обладают значительной твердостью, но сравнительно хрупки и сами по себе еще не обеспечивают достаточной защиты изделия. Поэтому они применяются главным образом в сочетании с лакокрасочными покрытиями, а именно в качестве под-слоя перед нанесением лаков, чтобы улучшить сцепление последних с покрываемой поверхностью. Фосфатированию подвергают в основном углеродистые стали, так как в этом случае получается наиболее равномерная фосфатная пленка с хорошей адгезией покрытия с металлической поверхностью.

Фосфатирование поверхности металла происходит в результате его взаимодействия с растворами гидрофосфатов двухвалентных марганца и железа. Эти препараты имеют преимущество перед марганцовыми, т.к. дают покрытие, более устойчивое против коррозии, требуют меньшей длительности фосфатирования. Наибольшее применение получил препарат мажеф, состоящий из монофосфатов марганца и железа с соотношением между ними 10:1 15:1. Общая формула мажефа nFе(Н₂РО₄) ·mMn(H₂РО₄)₂ Для ускорения фос-фатирования предложено применять при 7080 ^оС раствор, содержащий 3035 г/л мажефа и 5070 г/л нитрата цинка. Фосфатирование может вестись холодным способом, при этом раствор мажефа должен иметь повышенную концентрацию. Возможно также использование для фосфатирования раствора монофосфата цинка Zn(H₂РО₄)₂.

Период времени, протекающего от погружения изделия в раствор мажефа до момента прекращения выделения водорода, колеблется от 60 до 100 минут и зависит не только от концентрации раствора, температуры, типа металла и состояния поверхности, но и от содержания примесей, способа подготовки поверхности, Установлено, что в некоторых условиях лучшее покрытие можно получить в несколько раз быстрее, чем требуется времени до момента полного прекращения выделения водорода, т.к. образующиеся при этом тонкие пленки обладают более высокими защитными свойствами. Очевидно, более толстые пленки, отличающиеся большим внутренним напряжением, обычно содержат трещины, сильно понижающие качество фосфатных покрытий.

Принцип метода:

При контактировании соответствующим образом подготовленной металлической поверхности с раствором мажефа поверхность металлического изделия дифференцируется на анодные и катодные участки. На катодных участках протекает процесс:

2H⁺ + 2e^- ® H₂.

Анодные участки, разрушаясь, посылают в раствор ионы железа:

Fе ® Fe²⁺ + 2е^-. (2)

При этом повышается концентрация ионов железа в растворе, граничащим с поверхностью, и, вследствие малых значений произведений растворимости фосфатов используемых металлов, пограничный раствор становится пересыщенным относительно этих солей, которые кристаллизуются на поверхности металла, образуя слоистые покрытия по реакциям:

Me²⁺ +HPO₄^2- ® MeHPO₄ (3)

3Me₂ + 2РО₄³ ® Me₃(PO₄)₂. (4)

Окончание процесса фосфатирования соответствует моменту прекращения выделения водорода из раствора.

Цель работы:

Провести фосфатирование металлических пластин в качестве средства защиты металлов от коррозии и испытать защитные свойства фосфатной пленки.

Посуда и оборудование:

Стальные пластинки 1,5 ^. 7 см².

Водяной термостат или водяная баня.

Секундомер.

Металлические щипцы для взятия образцов.

Стеклянный стакан в качестве ванны для фосфатирования.

Штатив для закрепления образцов в стакане.

Реактивы:

Раствор мажефа 2730 г/л,

серная кислота,

соляная кислота,

медный купорос.

Ход работы

1. Подготовка образцов к покрытию заключается в обезжиривании их поверхности и травлении для лучшего сцепления покрытия с поверхностью. Несколько образцов в виде железных пластинок нумеруются и обезжириваются в течение 1520 минут при 9095° С в растворе, содержащем 100 г/л едкого натра, 40 г/л кальцинированной соды и 20 г/л тринатрийфосфата. После промывки в горячей и холодной воде образцы подвергают травлению в течение 510 минут в растворе, содержащем 100 г/л серной и 20 г/л соляной кислот. После промывки в холодной воде подготовленные к фосфатированию образцы хранятся в 3%-ном растворе соды.

Примечание. Брать образцы в процессе обезжиривания и при дальнейшей работе только металлическими щипцами.

2. Фосфатирование образцов производят в стакане для фосфатирования, заполненном раствором 2730 г/л реактивом "мажеф", который помещается в термостат или водяную баню с температурой 8698 °С. Образцы подвешиваются в стакане таким образом, чтобы часть пластинки осталась непогруженной в раствор. Рекомендуемая продолжительность фосфатирования отдельных образцов для сравнения: 15, 30, 60 мин. После фосфатирования образцы промывают водой, сушат при помощи фильтровальной бумаги и испытывают на коррозионную стойкость.

3. Испытание защитных свойств покрытия. На поверхность образца при помощи капельницы наносят на некотором расстоянии одна от другой 2-3 капли раствора следующего состава: 0,8 н. раствора медного купороса 40 мл; 0,1 н. раствора соляной кислоты 1,5 мл; 10%-ного раствора поваренной соли 20 мл. Одновременно включают секундомер и наблюдают момент изменения цвета пластинки под каплей (покраснение вследствие выделения меди).

Время в минутах между нанесением капли на фосфатированную поверхность и моментом изменения цвета капли от серо-голубого до желтого или красного служит характеристикой коррозионной стойкости фосфатной пленки. В соответствии с полученными данными стойкость фосфатных покрытий принято оценивать следующим образом:

1) 5 минут и более - высокая стойкость, 2) от 2 до 5 минут - средняя стойкость, 3) от 1 до 2 минут - пониженная стойкость, 4) менее 1 минуты - низкая стойкость.

Для сравнения наносят одну каплю этого же раствора на незащищенную фосфатным покрытием поверхность образца и также отмечают момент начала выделения меди - покраснение под каплей.

Дата добавления: 2016-01-06; просмотров: 116; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!