Фосфатирование. Растворы фосфатирования.

 

Что такое фосфатирование?! Мажеф.

 

Не реже вместе с оксидированием применяют фосфариование. При фосфатировании на поверхности металла создается фосфорнокислая защитная пленка, соединение железа и марганца. Такое соединение получило название «Мажеф», это 3-процентный раствор фосфорных солей, железа и марганца. Эта смесь имеет следующий состав:

фосфорного ангидрида 46—50%, солей марганца не более 14% и железа не более 3%.

 

Смесь солей растворяют в воде и нагревают до 96—98° С. Затем температуру раствора снижают до 30—40° С, после чего раствору дают отстояться в течение 2—3 ч, фильтруют, снова нагревают до температуры 96—98° С и затем предварительно подготовленное к фосфатированию изделие погружают в раствор на 35—50 мин.

 

Где применяют фосфатирование?!

 

Фосфатирование применяют для защиты от коррозии деталей из стали и чугуна, а также, при покраске, оно способствует лучшему сцеплению металла с лакокрасочным покрытием. Фосфатированный слой, который получают на железе, имеет кристаллическое строение, обладает достаточно большой твердостью, но он порист и хрупок. Фофатирование имеет характерный темно-серый с зеленоватым оттенком цвет.

При растворении фосфатов металлов (соли «Мажеф») в горячей воде происходит их диссоциация:

 

М(Н₂РO₄)₂ → М²⁺ + 2НР0₄^2- + 2Н⁺

                      ↓↑

                                           2H⁺   + 2PO₄^3-

Здесь М обозначает ион железа или марганца.

 

При погружении металла в растворы для фосфатирования чугунных и железных изделий происходит его окисление и на поверхность выпадает слой из двух- и трех-замещенных нерастворимых фосфатов:

 

Fе²⁺ + НР0₄^2- → Fе HРО₄ ↓;

Мп²⁺ + НР0₄^2- → МnНРO₄ ↓;

Fе³⁺ + РO₄^3- → FеРO₄ ↓;

Мп³⁺ + РO₄^3- → МnРO₄ ↓.

 

Фосфатная пленка в результате кристаллизации образующихся солей в основном состоит из МnНРO₄·ЗН₂O и FеНРO₄·ЗН₂O.

 

Холодное фосфатирование.

 

Наряду с горячим фосфатированием применяют так называемое «холодное» фосфатирование, которое проводят в водном растворе состава:

 

1) H₃CrO₄ – 90 г/л; 2) ZnO – 17 – 18 г/л;

3) NaNO₂ – 2 г/л и  4) NaOH – 10 г/л.

 

На заранее подготовленную поверхность металла (очищенную от грязи, ржавчины и обезжиренную) разбрызгивают фосфатирующий раствор и через 30—40 мин удаляют его остатки мягкой ветошью. В лабораторных условиях фосфатирование можно провести в растворе состава:

 

1) Н₃РО₄ — 105 г/л;

2) К₂Сr₂О₇ — 30 г/л;

3) NаF — 2 г/л.

 

В приготовленный раствор, нагретый до 45—50° С, погружают подготовленную для фосфатирования пластинку (деталь) на 45—50 мин. Затем деталь вынимают и промывают 0,5-процентным раствором хромового ангидрида в течение 10 мин при температуре 18—20° С. При удачном опыте на поверхности металла образуется зеленовато-голубая пленка. Для проверки коррозионной стойкости фосфатной пленки наносят на ее поверхность каплю раствора состава: НCl — 25 мл; К₂СГ₂О₇ — 3 мл; Н₂О — 75 мл. Хорошая пленка не должна зеленеть в течение 3—5 мин. Самой трудоемкой частью при фосфатировании, а затем окраски является очистка поверхности от продуктов коррозии.

Продукты коррозии, как мы уже знаем, в основном состоят из окислов металла. Нельзя ли эти окислы, не снимая с металла, превращать в фосфатный слой? Как бы упростилась задача фосфатирования под окраску!

Учеными разработано несколько методов превращения ржавчины в фосфатный слой. Один из них состоит из раствора такого состава: 90 мл 40-процентного раствора фосфорной кислоты Н₃РO₄ и 5 г окиси цинка ZnО. Этим раствором обрызгивают ржавую поверхность, предварительно промытую слабым (0,5 – 1-процентным) раствором щелочи. Через несколько часов (4-10), в зависимости от температуры воздуха, ржавчина превращается в нерастворимый фосфат:

 

FeO + H₃PO₄ → FeHPO₄↓ + H₂O.

 

ПРИМЕЧАНИЕ: Перед фосфатированием необходимо снять грубую ржавчину, чтобы меньше тратить раствора и ускорить процесс. Этот метод удобен, например, для восстановления окраски металлических мачт телефонных и телеграфных проводов. Такую мачту, весящую тонны, не погрузишь в ванну!

Если пропитать маслом или лаком фосфатную пленку, то можно в разы увеличить её коррозионную устойчивость. Этот метод простой, поэтому его часто используют в промышленности.