يتكون طلاء الفوسفات من طبقات بلورية رقيقة من مركبات الفوسفات التي تلتصق بسطح الركيزة المعدنية ، ويسمى أيضًا طلاء تحويل الفوسفات وهو معالجة كيميائية تُطبق على الأجزاء الفولاذية التي تخلق طبقة رقيقة ملتصقة من الحديد أو الزنك أو فوسفات المنغنيز ، لتحقيق مقاومة التآكل ، أو التزييت ، أو كأساس للطلاء أو الطلاء اللاحق. بلورات الفوسفات مسامية ويمكن تشكيلها من الزنك أو المنغنيز أو محاليل فوسفات الحديد. يوفر كل نوع من الأنواع الثلاثة طلاءًا فوسفاتيًا بخصائص مختلفة قليلاً ، مثل حجم الكريستال وسمك الطلاء. هذا يسمح باختيار طلاء أكثر تخصصًا للتطبيق المحدد المطلوب لجزء من الهيكل. عادة ما يتم تطبيق هذه الطلاءات على الفولاذ الكربوني والفولاذ منخفض السبائك والحديد الزهر. يتكون الطلاء عن طريق الإسفنج أو الرش أو غمر الركيزة في محلول من حمض الفوسفوريك المخفف مع مواد كيميائية أخرى تساعد في عملية الطلاء. يمكن أيضًا تطبيق طلاء الفوسفات على الزنك والكادميوم والألمنيوم والقصدير والصلب المجلفن ، ولكن يصعب تطبيقه على المواد ذات السبائك العالية ، والتي غالبًا ما تكون محصنة ضد حمض الفوسفوريك. المكونات الرئيسية لمحلول الفوسفات هي:
√ حامض الفوسفوريك (H3PO4)
√أيونات (كاتيونات) المعادن ثنائية التكافؤ: Zn2 plus ، Fe2 plus ، Mn2 plus
√المسرع - كاشف مؤكسد (نترات ، نتريت ، بيروكسيد) يزيد من معدل عملية الطلاء ويقلل من حجم حبيبات الرواسب.
الفوسفات هو أحد أكثر أنواع طلاء التحويل شيوعًا والذي يسمى أيضًا طلاء الفوسفات أو الفوسفات أو الفوسفات. يُعرف أيضًا بالاسم التجاري Parkerizing ، خاصةً عند استخدامه على الأسلحة النارية والمعدات العسكرية الأخرى. تم تطوير أول عمل حول عمليات الفوسفات من قبل المخترعين البريطانيين ويليام ألكسندر روس ، براءة اختراع بريطانية 3119 ، في عام 1869 ، وتوماس واتس كوسليت ، براءة اختراع بريطانية 8667 ، في عام 1906. قدم كوسليت ، من برمنغهام ، إنجلترا ، براءة اختراع لاحقًا على أساس هذه العملية نفسها في أمريكا في عام 1907 ، والتي مُنحت براءة الاختراع الأمريكية 870937 في عام 1907. وفرت بشكل أساسي عملية فوسفات الحديد ، باستخدام حمض الفوسفوريك. تم تقديم طلب براءة اختراع محسن لفوسفات المنغنيز يعتمد في جزء كبير منه على عملية فوسفات الحديد البريطانية المبكرة هذه في الولايات المتحدة في عام 1912 ، وتم إصداره في عام 1913 إلى فرانك روبرت جرانفيل ريتشاردز باعتباره براءة الاختراع الأمريكية 1،069،903.
ما هي عملية الفوسفات؟
تستفيد العملية من قابلية الذوبان المنخفضة للفوسفات عند درجة حموضة متوسطة أو عالية ، والحمام عبارة عن محلول من حمض الفوسفوريك (H3PO4) ، يحتوي على كاتيونات الحديد والزنك والمنغنيز المرغوبة وإضافات أخرى. يتفاعل الحمض مع معدن الحديد الذي ينتج الهيدروجين وكاتيونات الحديد:
Fe plus 2 H3O plus → Fe2 plus plus H2 زائد 2 H2O
يرفع التفاعل الذي يستهلك البروتونات درجة الحموضة في المحلول في المنطقة المجاورة مباشرة للسطح ، حتى يصبح الفوسفات في النهاية غير قابل للذوبان ويتراكم فوقه. ينتج عن تفاعل الحمض والمعادن أيضًا فوسفات الحديد محليًا والذي قد يترسب أيضًا. عند ترسيب فوسفات الزنك أو فوسفات المنغنيز ، قد يكون فوسفات الحديد الإضافي شوائب غير مرغوب فيها. عندما يتم إدخال لوح فولاذي في محلول الفوسفات (على سبيل المثال فوسفات الزنك) ، يحدث تفاعل كيميائي فوقي يبدأ فيه انحلال الحديد عند الأنودات الدقيقة الموجودة على الركيزة بواسطة حمض الفوسفوريك الحر الموجود في الحمام. يؤدي استهلاك حمض الفوسفوريك للتفاعل إلى تقليل حموضة المحلول في الطبقة المجاورة لسطح المعدن. تنخفض قابلية ذوبان فوسفات الزنك في المحلول المعادل ، مما يؤدي إلى ترسيب الملح وترسبه على سطح الركيزة:
ما هو الفرق بين فوسفات المنغنيز وفوسفات الزنك وفوسفات الحديد؟
1. طلاء الفوسفات المنغنيز
إنه طلاء الفوسفات الأصعب والأكثر مقاومة للصدأ والأملس والموحد والمقاوم للتآكل. إنه يشكل سطحًا ماصًا بلوريًا ومثاليًا للركائز التي يجب أن تكون مقاومة للتآكل مثل المحامل والبطانات وغسالات الدفع والمثبتات. يعمل عامل طلاء فوسفات المنغنيز أيضًا على تزييت السطح المعالج ، مما يجعله طلاءًا مناسبًا للفوسفات لصناعة السيارات: يستفيد المحرك الانزلاقي والمتحرك وأجزاء ناقل الحركة من تأثير التشحيم للمنجنيز. لا يتطلب طبقة طلاء علوية ، وغالبًا ما يتم الانتهاء من الطلاء بالشمع أو الزيت لتعزيز الخصائص. يتم تطبيق طلاء فوسفات المنغنيز عند الحاجة إلى مقاومة التآكل وخصائص مضادة للالتهاب ، كما أنه يمتلك القدرة على الاحتفاظ بالزيت ، مما يحسن خصائص مقاومة الاحتكاك ويضفي مقاومة التآكل على الأجزاء المطلية.
2. طلاء فوسفات الحديد
إنه الخيار الأكثر اقتصادا عن طريق الغمر أو الرش. يتم تطبيقه عند الحاجة إلى التصاق قوي للطلاء اللاحق. على عكس محاليل فوسفات الزنك وطلاء فوسفات المنغنيز ، حيث تكون أيونات المعادن مكونًا للتكوين ، يتم توفير أيونات الحديد في محاليل فوسفات الحديد بواسطة الركيزة المذابة. يعتبر كل من الفولاذ والزنك والألمنيوم ركائز مناسبة لطلاء فوسفات الحديد ، وهو الخيار الأكثر مرونة عندما يتعلق الأمر بنوع الركيزة. من الواضح أن سعر فوسفات الحديد أقل من تكاليف خدمة فوسفات الزنك والمنغنيز ، كما أن فوسفات الحديد ، مثل الزنك ، هو أساس شائع لطلاء المسحوق. ومع ذلك ، فهي ليست متينة إلى حد بعيد على الرغم من أن مقاومة التآكل والالتصاق قريبان من بعضهما البعض. لذلك ، يوصى بطلاء الفوسفات الحديدي فقط للمشاريع التي لا تتطلب جودة عالية للغاية ويجب تحقيقها في حدود ميزانية منخفضة. بمعنى آخر ، إنها غير مناسبة لمعظم المشاريع البحرية والبحرية التي تتعرض باستمرار للعوامل الجوية. الفوائد الواضحة هي:
أقل تكلفة إنتاج الفوسفات ،
√يزيل الشحوم عادة من الأسطح الزيتية عند درجات حرارة منخفضة ،
√تكلفة صيانة منخفضة
√ معاطف علوية:مسحوق الطلاء, دهان سائل
3. طلاء فوسفات الزنك
إنها الطريقة الأكثر شيوعًا من بين جميع طرق المعالجة المسبقة للفوسفات للصلب والحديد عن طريق الغمر أو الرش. إنه ليس مقاومًا للتآكل أو مشحمًا مثل المنغنيز ، ولكن يمكن تحسين أداء مقاومة التآكل من خلال المعاطف العلوية المختلفة. عملية فوسفات الزنك لديها القدرة على تحويل السطح المعدني إلى طلاء غير معدني متعدد البلورات يحتوي على الحديد والمنغنيز والنيكل وفوسفات الزنك التي توفر مقاومة عالية للقلويات. يُفضل كقاعدة طلاء توفر التصاقًا ممتازًا للطلاء المسحوق أو الطلاء الكهربائي أو الطلاء السائل ويوفر حماية فائقة للتآكل ، ويعتبر طلاء فوسفات الزنك أفضل أساس ممكن للمساحيق والدهانات السائلة ، بجانب الجلفنة. يخلق عامل طلاء الفوسفات بالزنك طلاءًا أخف بكثير من المنغنيز ، وبالتالي فهو مفيد للمشاريع التي يجب ألا يتأثر فيها وزن المعدن. هذا الطلاء هو أيضًا الحل الأكثر شيوعًا لتجهيز المعدن لطلاء المسحوق بعد أن يتم صقل الركيزة بالرمل. إنه أغلى قليلاً من فوسفات الحديد ، لكنه يوفر أيضًا جودة أفضل لعمر خدمة أطول. يستخدم فوسفات الزنك لإنتاج طلاءات مقاومة للتآكل والتي يتم تطبيقها عادة إما كجزء من عملية الطلاء الكهربائي أو كصبغة أولية. يتفاعل بشكل معتدل مع الماء وهو قابل للذوبان في الأحماض مع مصادر الزنك ، مما يسمح له بمقاومة جيدة للرطوبة وخصائص الاستبدال الجلفاني.
في معظم العمليات التي يجب أن تكون فيها مقاومة التآكل لقطع العمل النهائية عالية بشكل خاص ، يتم تطبيق طلاءات التحويل باستخدام فوسفات الزنك. يستخدم هذا النهج على نطاق واسع في أعمال سحب الأسلاك وصناعة السيارات وفي قطاعات معينة من صناعات الأجهزة والإلكترونيات. وبالمثل ، غالبًا ما يتم تحديد فوسفات الزنك من قبل القوات المسلحة ، خاصة بالنسبة للمعدات التي قد تتعرض لبيئات قاسية. هناك ثلاث خطوات رئيسية في المعالجة المسبقة للمعادن بطلاء تحويل فوسفات الزنك: تنظيف وتنشيط السطح المعدني ، تطبيق طبقة التحويل والختم / ما بعد التخميل. مزايا طلاء فوسفات الزنك هي:
√ منع التآكل الناجم عن الاحتكاك قبل عمليات تشكيل المعادن مثل السحب على البارد والتزوير على البارد والسحب العميق.
√زيادة مقاومة التآكل ومقاومة التآكل مع التشحيم الوقائي.
√مقاومة التآكل (بالاقتران مع الطلاءات الأخرى) ، غشاء ناعم وسلس ورقيق.
√مناسبة لمختلف طبقات الطلاء: طبقات من الزيوت ، شمع مضاد للتآكل أو مواد تشحيم (مثل البوليمرات الفلورية) أنواع مختلفة من طلاء المسحوق.
√يوفر التصاقًا ممتازًا لطلاء المسحوق أو الطلاء الكهربائي أو الطلاء السائل والعزل الكهربائي.
√المعالجة المسبقة المثالية للبيئات الشديدة مثل المناطق الصناعية البحرية أو الملوثة.
عمليات فوسفات الزنكمطلي بالزنك, حفر على الساخن المجلفنأوشرارديزدالمنتجات
√ الإعداد
√إزالة الشحوم وتنظيف السطح
√التنشيط
√فوسفات الزنك
√الشطف
√التخميل
√تجفيف
ينتج عن تطبيق طلاء فوسفات الزنك طبقة من الفوسفات البلوري غير القابل للذوبان (1-20 ميكرومتر) ، مما يؤدي إلى تكوين طبقة مسامية تتكون من الأمليت والفوسفوفيليت ومركبات فوسفات الزنك الأخرى التي تتحد مع طبقة الجلفنة بالغمس الساخن ، والزنك طلاء أو طبقة شرارد من خلال العملية المذكورة أعلاه. نظرًا لأن طلاء فوسفات الزنك عديم اللون ، فإن درجاته الرمادية ناتجة عن الانعكاسات. هذا يعني أن الغلاف لا يتأثر بالأشعة فوق البنفسجية ؛ إعفائها من أي مخاوف تتعلق بمقاومة الطقس. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح المسامية العالية لطلاء فوسفات الزنك بتحريض ثاني أكسيد الكربون وجزيئات الماء داخل الغلاف الجوي ، مما يسمح لها بالتفاعل لتشكيل طبقة من كربونات الزنك الأساسية التي تظهر على شكل نغمات رمادية تستقر بمرور الوقت.
ومع ذلك ، نحتاج إلى معرفة أنه على الرغم من أن طبقات الفوسفات توفر التصاقًا جيدًا وبعض الحماية من الحاجز ، عندما يتضرر الطلاء ، يبدأ التآكل بسرعة على السطح المعدني المفتوح لأن الفوسفات منخفض الذوبان لا يمتلك طاقة تثبيط كافية مقارنة بالكرومات وبالتالي لا يمكن توفر الشفاء الذاتي للمنطقة المتضررة. ومع ذلك ، يمكن ملاحظة تأثير الشفاء الذاتي عندما يشتمل طلاء الفوسفات على فوسفات قابل للذوبان يمكن أن يتسرب من الطلاء ويترسب في المواقع المعيبة ، كما أوضح Aramaki (2003).
