Фосфатни премаз је направљен од танких кристалних слојева фосфатних једињења који пријањају на површину металне подлоге, а назива се и фосфатни премаз за конверзију, што је хемијски третман који се примењује на челичне делове који ствара танак приањајући слој гвожђа, цинка или манган фосфати, за постизање отпорности на корозију, подмазивање, или као подлога за накнадне премазе или фарбање. Кристали фосфата су порозни и могу се формирати од раствора фосфата цинка, мангана или гвожђа. Сваки од три типа обезбеђује фосфатни премаз са мало другачијим својствима, као што су величина кристала и дебљина премаза. Ово омогућава да се одабере специјализованији премаз за одређену примену која је потребна за део структуре. Ови премази се обично примењују на угљенични челик, нисколегирани челик и ливено гвожђе. Премаз се формира сунђером, прскањем или урањањем подлоге у раствор разблажене фосфорне киселине у комбинацији са другим хемикалијама које помажу у процесу премазивања. Фосфатни премази се такође могу нанети на цинк, кадмијум, алуминијум, калај и поцинковани челик, али их је тешко нанети на материјале са високим легурама, које су често имуне на фосфорну киселину. Главне компоненте раствора за фосфатирање су:
√ Фосфорна киселина (Х3ПО4)
√Јони (катјони) двовалентних метала: Зн2 плус , Фе2 плус , Мн2 плус
√Акцелератор – оксидациони реагенс (нитрат, нитрит, пероксид) који повећава брзину процеса премазивања и смањује величину зрна наслага.
Фосфатирање је један од најчешћих типова конверзионог премаза који се назива и фосфатни премаз, фосфатизација или фосфатизација. Познат је и под трговачким именом Паркеризинг, посебно када се примењује на ватрено оружје и другу војну опрему. Најранији рад о процесима фосфатирања развили су британски проналазачи Вилијам Александер Рос, британски патент 3119, 1869. и Томас Вотс Кослет, британски патент 8667, 1906. Кослет из Бирмингема, Енглеска, је касније поднео патент заснован на истом овом процесу у Америци 1907. године, који је добио амерички патент 870,937 1907. Он је у суштини обезбедио процес фосфатирања гвожђа, користећи фосфорну киселину. Побољшана патентна пријава за фосфатирање мангана заснована великим делом на овом раном британском процесу фосфатирања гвожђа поднета је у САД 1912. године, а издата је 1913. Френк Руперт Гранвил Ричардс као амерички патент 1,069,903.
Шта је процес фосфатирања?
Процес користи предност ниске растворљивости фосфата при средњем или високом пХ, а купатило је раствор фосфорне киселине (Х3ПО4), који садржи жељене катјоне гвожђа, цинка или мангана и друге адитиве. Киселина реагује са металом гвожђа стварајући водоник и катионе гвожђа:
Фе плус 2 Х3О плус → Фе2 плус плус Х2 плус 2 Х2О
Реакција која троши протоне подиже пХ раствора у непосредној близини површине, све док на крају фосфати не постану нерастворљиви и таложе се преко њега. Реакција киселине и метала такође ствара локално гвожђе фосфат који се такође може депоновати. Када се депонује цинк фосфат или манган фосфат, додатни гвожђе фосфат може бити нежељена нечистоћа. Када се челична плоча унесе у раствор за фосфатирање (на пример цинк фосфат), одвија се топохемијска реакција у којој се растварање гвожђа покреће на микро-анодама присутним на подлози од стране слободне фосфорне киселине присутне у купатилу. Потрошња фосфорне киселине за реакцију изазива смањење киселости раствора у слоју поред површине метала. Растворљивост цинк фосфата у неутрализованом раствору је смањена, што резултира преципитацијом соли и њеним таложењем на површини супстрата:
Која је разлика између манган-фосфата, цинк-фосфата и гвожђе-фосфата?
1. Манган фосфатни премаз
То је најтврђи фосфатни премаз који највише успорава рђу, глатки, уједначени и отпорни на хабање. Формира кристалну упијајућу површину и идеалан је за подлоге које морају бити отпорне на абразију као што су лежајеви, чауре, потисне подлошке и причвршћивачи. Средство за премазивање од манган-фосфата такође подмазује третирану површину, чинећи је погодним фосфатним премазом за аутомобилску индустрију: клизни и покретни делови мотора и мењача имају користи од ефекта подмазивања мангана. Не захтева завршни премаз, а премаз се често завршава воском или уљем како би се побољшала својства. Манган фосфатни премаз се примењује када је потребна отпорност на хабање и својства против цеђења, а поседује и способност задржавања уља, што додатно побољшава својства против трења и даје обложеним деловима отпорност на корозију.
2. Премаз од гвожђе фосфата
То је најекономичнија опција потапањем или прскањем. Примењује се када је потребна јака адхезија следећег фарбања. За разлику од раствора за превлаке од цинк фосфата и манган фосфата, у којима су јони метала саставни део композиције, у растворима гвожђе фосфата јоне гвожђа обезбеђује супстрат за растварање. Челик, цинк и алуминијум су све погодне подлоге за премазивање гвожђе фосфатом, и то је најфлексибилнија опција када је у питању врста подлоге. Цена фосфатирања гвожђа је очигледно нижа од трошкова услуге фосфатирања цинка и мангана, а фосфатирање гвожђа, попут Зн, је уобичајени прајмер за премазивање прахом. Међутим, далеко није толико издржљив, иако су отпорност на корозију и адхезија близу једно другом. Стога се премазивање гвожђе фосфатом препоручује само за пројекте који не захтевају изузетно висок квалитет и морају се реализовати у оквиру ниског буџета. Другим речима, није погодан за већину оффсхоре и поморских пројеката који су стално изложени елементима. Очигледне предности су:
√ Најнижи трошкови производње фосфатирања,
√Одмашћује уобичајено зауљене површине на ниској температури,
√Ниски трошкови одржавања
√ Завршни премази:прахом, течна боја
3. Цинк фосфатни премаз
То је најчешћа од свих метода предтретмана фосфатирања челика и гвожђа потапањем или прскањем. Није тако отпоран на корозију или подмазивање као манган, али перформансе отпорности на корозију могу бити побољшане различитим завршним премазима. Процес фосфатирања цинка има способност да претвори металну површину у неметални, поликристални премаз који садржи гвожђе, манган, никл и цинк фосфате који обезбеђују високу алкалну отпорност. Преферира се као подлога за фарбање која нуди одличну адхезију за боје у праху, електрофоретске премазе или течне боје и нуди врхунску заштиту од корозије, а цинк фосфатни премаз се сматра најбољим могућим прајмером за прах и течне боје, поред галванизације. Средство за премазивање цинка фосфатирања ствара много лакши премаз од мангана и стога је корисно за пројекте где се не сме утицати на тежину метала. Овај премаз је такође најчешће решење за прајмерирање метала за прашкасте премазе након што је подлога пескарена. Нешто је скупљи од фосфатирања гвожђа, али обезбеђује и бољи квалитет за дужи век трајања. Цинк фосфат се користи за производњу премаза отпорних на корозију који се обично наносе или као део процеса галванизације или као прајмер пигмент. Умерено реагује са водом и растворљив је у киселини са изворима цинка, што му омогућава добру отпорност на влагу и својства галванске замене.
У већини операција где отпорност готових предмета на корозију мора бити посебно висока, конверзиони премази се наносе помоћу цинк фосфата. Овај приступ се широко користи у радовима на извлачењу жице, аутомобилској индустрији и у одређеним секторима индустрије апарата и електронике. Слично томе, фосфатирање цинка често специфицирају оружане снаге, посебно за опрему која може бити изложена тешким окружењима. Постоје три главна корака у претходном третману метала цинк-фосфатним конверзионим премазом: чишћење и активирање металне површине, наношење слоја за конверзију и заптивање/пост-пасивација. Предности премаза од цинк фосфата су:
√ Спречавање абразије изазване трењем пре процеса формирања метала као што су хладно извлачење, хладно ковање, дубоко извлачење.
√Повећајте отпорност на хабање и корозију са заштитним подмазивањем.
√Отпорност на корозију (у комбинацији са другим премазима), бешавни, глатки и танки филм.
√Погодно за различите завршне премазе: слојеве уља, антикорозивног воска или мазива (као што су флуорополимери) различите врсте премаза у праху.
√Обезбеђује одличну адхезију за боје у праху, електрофоретске премазе или течне боје и електричну изолацију.
√Идеалан предтретман за тешка окружења као што су приобална или загађена индустријска подручја.
Процеси фосфатирања цинкацинкован, топло копати поцинкованоилисхерардизедпроизводи су
√ Подешавање
√Одмашћивање и чишћење површине
√Активација
√Фосфатирање цинка
√Испирање
√Пасивација
√Сушење
Примена премаза од цинк фосфата резултира слојем нерастворљивих, кристалних фосфата (1-20μ), који ствара порозни слој састављен од напеита, фосфофилита и других једињења цинк фосфата која се комбинују са премазом за топло цинковање, цинком премаз за полагање или шерардизовани премаз кроз горе поменути процес. Како је премаз од цинк фосфата безбојан, његови сиви тонови су резултат рефлексије. То значи да на капут не утичу ултраљубичасти зраци; ослобађајући га од сваке забринутости за отпорност на временске услове. Поред тога, висока порозност превлаке од цинк фосфата омогућава индукцију угљен-диоксида и честица воде унутар атмосфере, омогућавајући јој да реагује да формира слој базичног цинк карбоната који се појављује као сиви тонови који се слажу током времена.
Међутим, морамо знати да иако фосфатни премази пружају добру адхезију и одређену баријеру заштиту, када се премаз оштети, корозија брзо напредује на отвореној металној површини јер фосфати ниске растворљивости немају довољну инхибициону моћ у поређењу са хроматима и стога не могу обезбедити самоизлечење оштећене зоне. Ипак, ефекат самоизлечења се може приметити када фосфатни премаз укључује растворљиве фосфате који могу да се излуже из облоге и таложе на дефектним местима, као што је показао Арамаки (2003).
