Если фосфатирование выполняется в растворе кислоты и солей, то процесс фосфатирования протекает очень медленно (продолжительность достигает 2 часов) и сопровождается бурным выделением водорода. Прекращение выделения водорода свидетельствует о том, что процесс закончился. Это так называемый медленный способ. Главный недостаток его состоит в том, что в растворе накапливаются ионы двухвалентного железа, которые, образуя трифосфат железа, вместе с фосфатами цинка попадают в пленку, вследствие чего снижаются защитные свойства пленки. Кроме того, накопление в электролите солей железа приводит к усиленному шламообразованию и образованию на поверхности изделий трудно удаляемой корки.
Чтобы ускорить процесс фосфатирования, пользуются специальными добавками, причем наибольшее распространение
получили окисляющие добавки (нитриты, нитраты, хлораты). Механизм действия ускорителей до конца еще не выяснен. Считают, что действие ускорителей основано на связывании водорода по реакции:
2Н2 + О2 = 2Н2О или
2Fe + 4Н3РО4 + 20 = 2Fe (Н2РО4)2 + 2Н2О,
в результате чего реакции сдвигаются в сторону образования фосфатов. Одновременно окислители переводят Fe2+ в Fe3+ , которое в виде F3(PO4)2 выпадает в осадок на дно. Процесс фосфатирования по ускоренному способу продолжается 15—20 мин.
3.2 Подготовка поверхности изделий перед фосфатированием
Изделия перед фосфатированием должны быть обработаны либо механическим способом с последующим химическим обезжириванием или обезжириванием в растворителях, либо должны быть подвергнуты пескоструйной, гидропескоструйной очистке или сухой галтовке с песком. На обработанных таким образом изделиях при фосфатировании образуется тонкая мелкокристаллическая пленка толщиной 5—10 мкм.
Если детали перед фосфатированием подвергались травлению, образуется рыхлая фосфатная пленка крупнокристаллического строения толщиной 40—50 мкм. Стойкость такой пленки против коррозиипонижена. Для улучшения качества фосфатирования травленых
деталей рекомендуется удалять продукты травления промывкой деталей в 5—8 % растворе кальцинированной соды и 1—2 % растворе хозяйственного мыла при температуре 50—60 °С.
3.3 Фосфатирование трубопроводов
Для защиты от коррозии трубопроводы из углеродистой стали фосфатируют. Сущность процесса заключается в получении на поверхности стали защитной пленки из третичного фосфора цинка. Трубопроводы фосфатируют в ваннах, которые составляют из 9 частей (объемных) специального раствора и 91 части воды. Раствор содержит 140-150 г ортофосфорной кислоты, 370-380 г монофосфата цинка, 550-560 г азонокислотного цинка и 490-500 г воды. Качество защитной фосфатной пленки зависит от способа подготовки поверхности металла. Трубопроводы перед фосфатированием подвергают травлению и последующей нейтрализации в 3-5%-ном содовом растворе. Обдувка песком не рекомендуется, так как при этом возможно утоньшению стенки трубы в местах изгиба, а также наличие неудалимых остатков песка в «карманах» между трубой и деталями.
Последовательность технологических операций при фосфатировании трубопроводов:
1. Травление и нейтрализация в 3-5% растворе соды в течение 1-2 мин.
2. Помывка в горячей воде.
3. Фосфатирование при температуре ванны 95-98 ºС (не допускается фосфатирование при кипении раствора). Продолжительность операции 10-15 мин. Для получения качественной защитной пленки на внутренней поверхности трубы в процессе фосфатирования необходимо 1-2 раза сменить фосфатирующий раствор во внутренней полости трубы.
4. Промывка в холодной проточной воде.
5. Промывка теплой проточной воде.
6. Обработка в растворе хромпика. Эта операция проводится для повышения защитных свойств фосфатной пленки и выполняется в растворе, состоящем из 50-80 г/л бихромата калия. Температура раствора 70-80 ºС, продолжительность обработки 10-15 мин.
7. Промывка в теплой воде.
8. Обдувка сухим воздухом для удаления влаги из внутренней полости трубы и ускорения последующей сушки.
9. Сушка в осушительном шкафу при температуре 110-120 ºС в течение 10-15 мин для полного удаления влаги.
10. Промасливание внутренней полости трубы. Эта операция, предусматривающая повышение защитных свойств фосфатной пленки, производится путем пропускания через трубу цилиндрового масла, смешанного с бензином в отношении 1:4.
Качество фосфатной пленки контролируют после сушки трубопроводов (до промасливания). Методы контроля – внешний осмотр и проверка защитных свойств пленки. Фосфатная пленка удовлетворительного качества должна быть мелкокристаллической, иметь серый или темно-серый цвет. Защитные свойства фосфатной пленки определяют погружением контрольного образца на 15 мин в 3%-ный раствор хлористого натрия при комнатной температуре. Контрольный образец представляет собой трубку, которая фосфатируется одновременно с трубопроводом. После выдержки образца в растворе его промывают, просушивают при комнатной температуре и через 30 мин осматривают. Качество защитной пленки считается удовлетворительным, если она на поверхности образца не обнаруживаются ржавчины. Раствор ванны для фосфатирования периодически контролируют и подвергают корректировке. Для корректировки применяют раствор, содержащий 210 - 220 г ортофосфорной кислоты, 460 – 470 г монофосфата цинка, 470 – 480 г азонокислого цинка, 3 – 5 г азотнокислой меди и 520 – 530 г воды. Ванну изготавливают из керамики или нержавеющей стали. Помещение в котором находится ванна, должна иметь хорошую вентиляцию. Нагреватели монтируют у боковых стенок ванны на расстоянии 200 – 300 мм от дна. Такое расположение нагревателей исключает взмучивание осадков на дне ванны.
Список использованных источников
1. Кучер А.М. Кинематические схемы металлорежущих станков.– М.: Машиностроение, 1977.- 218с.
2. Хромченко Ф.А. Справочное пособие электросварщика. - 2-е изд., испр. / Ф.А. Хромченко. – М.: Машиностроение, 2005. - 416с.
3. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; под ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., исправленное. - М.: Машиностроение, 2004. - 512с.
4. ГОСТ 16037- 80. Соединения сварные стальных трубопроводов.; Введ. 09.03.80 - М: Изд-во стандартов, 1980. - 21 с.
5. Вайнер Я.В. Технология электрохимических покрытий / Я.В. Вайнер, М.А. Дасоян – изд. 2-е. Л., «Машиностроение», 1972, 462 с.
6. Китаев А.М. Сварка и пайка тонкостенных трубопроводов / А.М. Китаев, А.И Губин.- М.: Машиностроение, 1972. - 133с.
7. ГОСТ 2601-84.Сварка металлов. Термины и определения сновных понятий - Взамен ГОСТ 2601-74; Введ. 15.09.83. - М: Изд-во стандартов, 1984. - 34 с.