تولید کننده تجهیزات سیستم های شستشو به روش اسپری در خط رنگ پودری
سیستم شستشوی اسپری
می 19, 2018
معرفی سیستم های شستشوی قطعات پیش از اعمال رنگ
سیستم های شستشوی قطعات در خط رنگ
جولای 19, 2017
نمایش همه

شستشوی دیپ یاغوطه وری

خط شستشوی دیپ یا غوطه وری

خط شستشوی دیپ یا غوطه وری

معرفی و ویژگی های سیستم شستشو به روش دیپ یا غوطه وری

 

یکی از انواع شستشو قطعات قبل از مرحله اعمال رنگ، شستشو با استفاده از روش دیپ یا همان غوطه وری است. این روش شستشو برای کارخانه هایی که ظرفیت تولید آن ها کم است گزینه بسیار مناسبی است و پیشنهاد می شود.
در این روش شستشو قطعات در داخل وان هایی حاوی مواد شستشو غوطه ور شده و مراحل شستشو به ترتیب با انتقال از یک وان به وان دیگر انجام می پذیرد.

نکته بسیار مهم در این روش آن است که قطعات به صورت دستی داخل وان های حاوی مواد شستشو قرار می گیرند و بعد از آن که مدت زمان خاصی را در دمای 50 تا 60 درجه سانتی گراد سپری کرد زیر سازی آن انجام شده و آماده انجام فرآیند رنگ آمیزی می شود.

در این روش شاهد سه بخش آب گرم، چربی گیری و فسفاته هستیم که هر یک از این روش ها به یک وان نیاز دارد که اندازه آن بر اساس اندازه و ابعاد قطعات مشخص می شود و مورد استفاده قرار می گیرد
در این سیستم وان ها با توجه به اندازه و حجم تولید قطعات، جنس آن ها و… طراحی و ساخته می شوند. سپس این قطعات با استفاده از سبد با جرثقیل سقفی به داخل وان فرو برده می شوند.

سپس با گذشت از چندین وان و سپری کردن مراحل شستشو مثل زنگ بری، چربی زدایی و فسفات فرآیند خود را طی می کنند. پس از پایان مرحله شستشو این قطعات به داخل کوره خشک کن برده می شود تا خشک شده و آماده رنگ آمیزی شوند.

اهمیت شستشو در رنگ آمیزی

طراحی خط شستشوی دیپ یا غوطه وری

اگر بخواهیم به اهمیت شستشو اشاره کنیم باید گفت که یکی از مهم ترین کارها در فرآیند رنگ آمیزی شستشو می باشد که باید در مرحله اول آن را طی کنید. چون که قطعات باید دارای سطحی صاف و صیقلی باشند تا رنگ به خوبی بر روی آن ها بشیند. فرآیند شستشو توسط وان ها و سیستم های خشک کن انجام می شود.
برای رنگ آمیزی قطعه های آهنی و آلومینیومی هم باید در مرحله اول قطعه را با مواد چربی گیر شست تا سطح آن کاملا پاک شود. این قطعات به دلیل آن که در صنایع مختلف به صورت طولانی مدت استفاده می شوند، پس از گذشت زمان بر روی آن ها چربی می

گیرد و سطح قطعات با گرد و غبار آلوده می شوند.
این مرحله به عنوان اولین گام است که باعث می شود تا مواد چربی و گرد و غبار از روی سطح قطعات پاک بشوند. برای راحتی کار این مرحله به صورت اتوماتیک انجام می شود و قطعه بدون دخالت دست آبکشی می شود.

مراحل شستشو به روش دیپ یا غوطه وری

 

مکانیزم فسفاته کردن

اگر عملیات فسفاته بر روی سطح فلزات انجام شود شاهد تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی آن ها خواهیم بود و مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی رنگ با استفاده از فسفاته شدن بهبود پیدا می کند. پوشش فسفاته بر اساس غوطه وری قطعات فولادی در محلول رقیق اسید فسفریک و ایجاد لایه فسفات آهن به وجود می آید.
این لایه محافظ سطح فولاد در ابتدا رسانا بوده و با تبدیل الکترو شیمیایی سطح در محلول که شامل فسفات فلزات سنگین است به شکل پوشش فسفاته عایق در می آید.

 

روش فرآیند فسفاته کردن

به صورت کلی انجام فرآیند فسفاته کردن قطعات به دو شکل صورت می پذیر:

  • فسفاته کردن در محلول های آبی
  • فسفاته کردن در محلول های غیر آبی

در روش اول که بیشتر از آن استفاده می شود، از محلول آبی رقیق که در آن اجزا مورد نیاز برای پوشش وجود دارد بهره می برند. در طی این فرآیند تماس سطح فلز با محلول باعث تبادل یون های بین سطح و محلول خواهد شد و این تبادل بین سطح فلز و محلول صورت می گیرد.

حمام های فسفاته دارای Ph اسیدی می باشند و مقدار این Ph بین 2 تا 3 است و یک محیط خورنده می باشد. به همین دلیل هر فلز آهنی که با این حمام فسفاته تماس دارد همانند یک مولتی الکترود عمل خواهد کرد.

به عبارت دیگر به دلیل میکرو سل های ایجاد شده بخش هایی از سطح فلز به شکل آند و بخش هایی دیگر به صورت کاتد عمل خواهند کرد. در بخش آندی فلز خورده خواهد شد و در بخش دیگر گاز هیدروژن از آن آزاد می شود.

 

بخش های اصلی حمام فسفاته

اگر بخواهیم در رابطه با اجزا اصلی موجود در حمام فسفاته صحبت کنیم، با توجه به نوع و جنس فسفاته می توانیم این اجزا را به سه قسمت تقسیم کنیم:
الف) اسید فسفریک آزاد H3PO4
ب‌) نمک فلزی اسید فسفریک
ت‌) شتاب دهنده (تسریع کننده)

فلزی که می خواهیم آن را فسفاته کنیم در محلول آبی فسفات اولیه که در آن مقدار مشخصی اسید آزاد موجود است، غوطه ور خواهد شد. (Me در آن نشان از یون دوبار مثبت آهن، منگنز و روی می باشد.)

فسفات های اولیه دو ظرفیتی آهن، منگنز و ماده روی در آب به صورت محلول هستند در حال که فسفات ثانویه به جز فسفات روی به اندازه بسیار کمی حل می شود، در آب به صورت غیر محلول می باشند.

در نتیجه این اتفاق شاهد پوششی با ویژگی انحلال بسیار کم و غیر قابل حل به وجود می آید. به همین دلیل در محلول آبی فسفات اولیه شاهد تشکیل فلز و در فصل مشترک فلز-محلول یک تعادل شیمیایی از نمک ها ایجاد می شود و کارکرد آن برای پیشرفت واکنش به سمت ایجاد نمک های نا محلول به صورت ثانویه و ثالث می باشد.

 

واکنش ها را به شکل یونی زیر می توان نشان داد و بررسی کرد:

غلظت هر یک از پارامترها مثل Me دو بار مثبت، یون هیدروژن و H3PO4 در حمام فسفاته نقش تعیین کننده ای را ایفا می کنند. با انجام شدن واکنش ها، غلظت یون هیدروژن روی سطح به شکل مرتبی بالا خواهد رفت. چون pH محیط کم می شود، محیط خاصیت اسیدی به خود می گیرد. به همین دلیل یون هیدروژن به وجود آمده باید مصرف بشود.
بخشی از یون هیدروژن که در واکنش بالا به وجود آمده و تولید می شود با حل شدن فلز پایه در اسید فسفریک خنثی خواهد شد و هیدروژن را به محیط آزاد و متصاعد خواهد کرد. البته این حجم از مصرف هیدروژن برای جلوگیری از افزایش غلظت یون هیدروژن موجود روی سطح کافی نخواهد بود و بعد از مدتی سرعت انجام این واکنش به صورت چشم گیری افت کرده و صفر خواهد شد.

در تمام مدت زمان عمل فسفاته کردن سطح فلز با روش غوطه وری آن در حمام اسید فسفریک و نمکی از فلزات با صرف زمان طولانی مدت هم امکان پذیر نمی شود. به همین دلیل با اضافه کردن مواد شتاب دهنده به این حمام، آن ها نقش اصلی را در عمل پوشش فسفاته ایفا خواهند کرد.

 

عوامل تسریع کننده (Accelerant)

در مراحل و عملیات فسفاته، عوامل و پارامترهای تعیین کننده زمان تشکیل پوشش روی سطح فلز به شرح زیر می باشند:

  • نسبت سطح اولیه آند به سطح مناطق کاتدی
  • دما
  • شرایط سطحی

سرعت انجام فسفاته شدن بعد از گذشت مدت زمان مشخصی به سمت عدد صفر میل خواهد کرد و ایجاد پوشش به اتمام می رسد. در حمام های فسفاته معمولی این عمل بین 30 تا 90 دقیقه طول خواهد کشید.

این فرآیند را با اسم عملیات کند یا بدون تسریع کننده تعریف می کنند. با افزودن مواد خاص می توانیم سرعت تشکیل این لایه را افزایش بدهیم و مدت زمان انجام عمل فسفاته را به 2 تا 15 دقیقه کاهش بدهیم که در اصطلاح به این عمل فسفاته با تسریع شونده، می گویند.

فسفاته کردن بدون استفاده از تسریع کننده

در حمام های فسفاته معمولی که همان عملیات کند می باشند شاهد استفاده از فسفات اولیه روی، منگنز یا آهن و بخشی اسید فسفریک برای ایجاد pH کافی هستیم.

رسوب این فسفات های ثانویه و ثالت تنها در محدوده و بخش خاصی از pH اتفاق می افتد و رخ می دهد. نکته مهم این است که لجنی که در طول عملیات فسفاته کردن بدون تسریع کننده در حمام رخ می دهد بسیار زیاد خواهد بود.

 

فسفاته کردن تسریع شده در دما بالا

حمام های فسفاته با سریع کننده علاوه بر آن که دارای فسفات اولیه و اسید فسفریک است، افزودنی های خاصی نیز دارد که باعث تشکیل سریع پوشش می شود. این مواد افزودنی تسریع کننده به صورت کلی مواد اکسید کننده مثل نیترات ها، نیتریت ها، کلرات ها، کرومات ها و… می باشند.

افزودن این مواد به حمام باعث می شود تا مدت زمان لازم برای تشکیل پوشش 2 تا 15 دقیقه شود. علاوه بر کاهش زمان میزان لجن تولیدی در حمام فسفاته با ماده تسریع کننده بسیار کمتر از حمام بدون ماده تسریع کننده می باشد. علت ایجاد آن هم بیشتر به دلیل رسوب فسفات فلزی است.

 

حمام کاتیونی

در طول این فرآیند مقدار کاتیونی که در محلول تسریع کننده وجود دارد پس از یک کاهش در سطح ثابتی قرار خواهد گرفته و در این سطح باقی خواهد ماند. در این حمام ها، پوشش ترکیب خود را فارغ از مساحت سطح فولاد، ثابت نگه خواهد داشت. تغییرات مقدار روی در محلول به نسبت سطح فولاد برای محلول با تسریع کننده و بدون آن در شکل زیر مشخص شده است.
تغییرات مقدار روی در محلول نسبت به سطح فولاد فسفاته شده، (۱) محلول با تسریع کننده نیترات – (۲) محلول بدون نیترات
به دلیل وجود داشتن یک ترکیب ثابت در محلول در زمان انجام عملیات فسفاته کردن با تسریع کننده، خواص مقاومت در برابر خوردگی پوشش ثابت مانده و در طول عملیات به هیچ عنوان تغییر نخواهد کرد.
باید به این نکته توجه کرد که در حمام بدون تسریع کننده پس از آن که 0.8 متر مربع بر لیتر بر روی سطح فولاد فسفاته می شود، مقاومت آن فلز در برابر خوردگی کم شده و کاهش پیدا می کند.
در شیوه جدید حمام های فسفاته از چندین ماده تسریع شده و مواد اصلاح کننده مثل ترکیبات کلسیم، اسیدهای آلی، بورات ها، فلوئوریدها و … بهره می برند.

استفاده از این مواد باعث می شود تا فرآیند و عملیات فسفاته کردن در دمای پایین تری مثل 40 تا 80 درجه سانتی گراد انجام بپذیرد. ایجاد پوشش فسفاته را می توان با روش های شیمیایی، مکانیکی یا الکتریکی سرعت بخشید.

 

فسفاته کردن با کمک تسریع کننده های شیمیایی

در هنگام عملیات فسفاته کردن برای آن که سرعت واکنش افزایش پیدا کند از تعدادی عامل اکسید کننده مثل نیترات ها، نیتریت ها، کلرات ها و … و همین طور عامل های احیا کننده ای مثل هیپو سولفیت، فسفیت، فرمالدئید، بنزآلدئید، هیدروکسیل آمین و … استفاده می کنند.
نیترات ها یکی از معمول ترین انواع تسریع کننده ها در طول فرآیند فسفاته کاری به شمار می روند. نیترات با عمل اکسید کنندگی خود حجمی از هیدروژن را متصاعد می کند.
مصرف ماده نیتریت در کنار نیترات در حمام هایی با دمای اتاق کاربردهای بسیار زیادی دارد. اما نقطه ضعف اصلی این کار در این است که در دماهای بالا آن ها بسیار ناپایدار هستند.
تجربه ثابت کرده است که تجزیه نیتریت در دمای بین 95 تا 98 درجه سانتی گراد به قدری زیاد خواهد بود که قسمت بسیار زیادی از نیتریت هدر خواهد رفت. به همین خاطر برای جلوگیری از هدر رفت مواد شیمیایی و به وجود آوردن شرایط بهداشتی کار حجم نیتریت اضافه شده در حمام هایی که دمای زیادی دارند باید به صورت متناسبی انتخاب بشوند.

 

مواد لازم برای فسفاته کردن با تسریع کننده های شیمیایی

در محلول ها و موادی که با استفاده از ماده کلرات تسریع می شوند، تشکیل پوشش با سرعت بسیار بالایی انجام خواهد شد. به گونه ای که بعد از مدت زمان 2 تا 10 دقیقه از عملیات، شاهد ایجاد 1.5 تا 5 میکرون پوشش بر روی سطح هستیم.
با وجود این که این سطح بسیار نازک است، سطح فلز از محلول حمام جدا می شود. این ماده اجازه نمی دهد که واکنش بیش از اندازه انجام شود. این اتفاق به خاطر تخلخل بسیار کم پوشش است.
به همین ترتیب می توانیم فولادهایی را که مقاومت بسیار بالایی در برابر عملیات فسفاته کردن از خود نشان می دهند را به راحتی فسفاته کنیم. استفاده از کلرات ها در محلول هایی که به شکل اتوماتیک کنترل می شوند و دارای نیترات ها و نیتریت ها هم هستند، بسیار رایج شده اند.
به شکل خاص حمام هایی که در آن شاهد تسریع کننده های نیترات-کلرات-فلوئورید هستیم برای فسفاته کردن قطعات به روش الکتروفورتیک پیش از رنگ کاری مورد استفاده قرار می گیرند و پیشنهاد می شوند.
در حمام های جدید و امروزی از ماده تسریع کننده ای مثل آب اکسیژنه یا پربورات بهره می برند. مزیت استفاده از پربورات برای بحرانی بودن مقدار تسریع کننده و اسید آزاد کمتر می باشد و در طول انجام عملیات شاهد تشکیل حجم بسیار کمی از لجن خواهیم بود.

بورات های حاصل به طور مطلوبی بر روی پایداری حمام اثر می گذارند. این حمام ها برای آماده سازی سطح به روش الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

تسریع کننده های الکترو شیمیایی در عملیات فسفاته کردن

عملیات کاتدی به صورت چشم گیری فسفاته کردن را سرعت می بخشد. این مسئله برای اولین بار توسط دو شرکت کسلت و بولاک (Bullock) و کالکوک (Calcock) در سال ۱۹۰۹ تشخیص داده شد.
چنان چه از جریان متناوب استفاده کنیم نتیجه بهتری نیز بدست می آوریم. به علاوه حضور یک ماده تسریع کننده شیمایی در محلول در کنار یک جریان متناوب زمان فرآیند فسفاته کردن را به کمتر از 2 دقیقه کاهش خواهد داد.
البته ناگفته نماند که پوشش های حاصل از الکتروفسفاته به نسبت پوشش هایی که بدون استفاده از جریان و در شرایط معمولی ایجاد می شوند، تخلخل بیشتری خواهند داشت که دلیل آن هم ضخامت کم این پوشش ها می باشد که بین 1 تا 5 میکرون است.
این پوشش های بسیار نازک بوده و بلورهای کوچکی دارند که در زمان استفاده از پوشش رنگ باعث می شود تا خاصیت چسبندگی الاستیکی کاهش پیدا نکند. در نهایت باید گفت که خاصیت حفاظتی چنین پوششی از پوشش های فسفاته بهتر می باشد.

 

تسریع کننده های مکانیکی در فرآیند و عملیات فسفاته کردن

در انجام این روش شاهد پاشش محلول های شیمایی مناسب به همراه تسریع کننده های شیمیایی بر روی قطعات و تجهیزات هستیم. با بهره بردن از روش پاشش یا اسپری زمان تاخیر حاصل از نفوذ سازنده در محلول به شکل معنی داری کاهش پیدا کرده و حذف می شود. هم زمان سطح آهنی که در محلول تمیز شده وجود دارد، اکسید خواهد شد.
مدت زمان پاشش در این روش بین 0.5 تا 2 دقیقه می باشد و پوشش حاصل شده بسیار نازک و با بلورهای ریز می باشد که برای زیر لایه رنگ گزینه بسیار مناسبی محسوب می شود.

 

عملیات فسفاته کردن با مواد تسریع کننده در دمای اتاق

اکثر از سه نوع ماده تسریع کننده در روش فسفاته کردن سرد که به فسفاته کردن در دمای اتاق نیز مشهور است، استفاده می شود. این سه ماده مورد استفاده عبارتند از:

  • نیترات
  • نیتریت
  • کلرات

به علاوه از ترکیبات آلی که در آن خواص اکسندگی وجود دارد مثل نیتروگوانیدین هم استفاده می شود. در این حالت ها علاوه بر تسریع کننده های اصلی مورد استفاده در داخل حمام، از یک تسریع کننده ثانویه هم به شکل بسیار کمی استفاده می شود.

تسریع کننده ها در محلول فسفاته سرد همان نقشی را ایفا می کنند که در حمام های با دمای بالا و گرم دارند. به طور معمول غلظت این مواد در فسفاته سرد به نسبت غلظت آن در فسفاته گرم بیشتر می باشد.

 

ساختار و ترکیب شیمیایی مورد استفاده

پوشش های فسفاته ای که روی فولاد، روی، فولاد با پوشش روی، آلومینیوم و… به وجود می آید دارای ساختمانی به شکل کریستالی است که بلورهای موجود در آن اندازه های مختلفی دارد. ابعاد و اندازه این بلورهای بین چند میکرون تا 100 میکرون قابل تغییر می باشد.
معمولا وجود بلورهایی که درشت تر می باشند باعث افزایش ضخامت این پوشش ها خواهند شد. بسته به نوع محلول فسفاته ما، دما مورد استفاده، مدت زمان انجام عملیات، نوع فولاد یا فلز پایه، روش های آماده سازی و… ضخامت پوشش ما تغییر خواهد کرد که این تغییر در محدود 1 تا 20 میکرون می باشد.
ترکیب شیمیایی استفاده شده در پوشش های فسفاته وابسته به ترکیب شیمیایی سطح فلزی می باشد که در حمام وارد شده و مورد استفاده قرار می گیرد. ترکیب شیمیایی عمومی فسفاته در جدول پایین موجود است.

 

مثال ساختار و ترکیب شیمیایی مورد استفاده

اگر بخواهیم در این حوزه مثالی بزنیم باید گفت مثلا پوشش حاصل شده از فسفات روی که بر فولاد وجود دارد شامل هوپیت Zn3(PO4)2.4 H2O و فسفوفیلیت Zn2Fe(PO4)2.4 H2O است.
فاز فسفوفیلیت در سطح تماس پوشش با فلز تشکیل شده و به وجود خواهد آمد. مقدار این فاز در پوشش فسفاته را تحت پارامتری به عنوان P – ratio نشان می دهند که تعریف آن این چنین است: پوشش حاصل از فسفات منگنز روی فولاد که شامل هورلیت Mn5H2(PO4)2.4H2O است.
علاوه بر این لایه فسفات ما این احتمال را دارد که شامل بخش کمی از ماده ویویانیت Fe3(PO4)2.8H2O و اکسید آهن نیز باشد که بر روی سطح تماس با فلز پایه تشکیل می شود.

همان طور که پیش از این بیان شد فازهای تشکیل شده در پوشش های فسفاته به خودی خود تابع زیر لایه و کاتیون دو ظرفیتی که در حمام وجود دارد، است. در جدول پایین با توجه به نوع کاتیون، فازهای تشکیل شده بر روی سطح آهن (فولاد)، روی و آلومینیوم به صورت تفکیک شده آمده است.

 

مراحل و انواع تشکیل پوشش فسفاته

به صورت معمول، رشد و ایجاد پوشش فسفاته با به وجود آمدن یک زیر لایه بلوری آغاز می شود و بعد از آن لایه بلوری فسفات های فلزی موجود در محلول به شکل شعاعی به وجود می آید. به همین دلیل در مرحله اول فسفاته کردن فقط واکنش تبدیلی صورت می گیرد.
در مرحله بعدی عملیات تشکیل اتفاق می افتد. با ادامه پیدا کردن رشد لایه، ضخامت مورد نیاز از پوشش فسفاته روی سطح فلز مورد نظر به وجود می آید. شکل و اندازه بلورها به وجود آمده به عوامل مختلفی بستگی دارد که این عوامل عبارتند از:

  • ترکیب حمام
  • دما

 

روش آماده سازی سطح

بلورهای می توانند به دو شکل مسطح و سوزنی تشکیل شوند که ابعاد آن ها می تواند در بازه مختلفی تغییر کند. به طور معمول دانه های پوششی که از حمام های فسفاته آرام یا بدون استفاده از تسریع کننده به وجود می آید درشت تر از دانه هایی است که از حمام های با استفاده از مواد سریع کننده ایجاد می شود.
نکته دیگر آن است که در حمام های تسریع شده می توان تعداد جوانه ها را با استفاده از مواد اصلاح کننده افزایش بدهیم و در نتیجه آن پوششی از بلورهای ریز را تهیه کنیم.

ضخامت و تخلخل این پوشش های فسفاته نیز مثل شکل بلور به عوامل مختلفی بستگی دارد. به طور کلی می توان کاهش تعداد تخلخل را با فزایش ضخامت پوشش مرتبط بدانیم. ناگفته نماند که غیر از ضخامت، ترکیب شیمیایی پوشش نیز یکی از عوامل موثر بر میزان تخلخل می باشد.

مقدار ضخامت پوشش بیش از هر عاملی به نوع محلول فسفاته وابسته است و اندازه ضخامت پوشش حاصل شده از محلول فسفاته آرام که بدون ماده تسریع کننده است به طور میانگین در حدود 15 میکرو متر می باشد.

نازک ترین پوششی که از حمام با مواد تسریع کننده کلرات به وجود می آید در حالت فسفاته داغ در دمای بالا ضخامتی در حدود 1.5 تا 5 میکرو متر داشته و در نوع سرد آن یا همان دما اتاق 1 تا 2 میکرو متر می باشد.

 

خاصیت های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی

به طور کلی هدایت جریان الکتریکی در پوشش های فسفاته بسیار ضعیف می باشد و از همین رو می توانیم از آن به منظور تهیه لایه عایق استفاده کنیم. این خاصیت عایق بودن پوشش را می توان با استفاده از لایه روغن و رنگ افزایش بدهیم.
زمانی که پوشش فسفاته مورد استفاده موادی مثل روغن، گریس، صابون و… را به خود جذب می کند، مقاومت آن در برابر خوردگی و کاربردهای ویژه اش افزایش پیدا می کند.
به طور مثال برای شکل دادن به سرد فولاد به عنوان پوشش روی آن فسفاته استفاده می کنند. این پوشش با جذب روغن و صابون نقش روان کنندگی خواهد داشت و در نتیجه کاربرد وسیعی در کشش سیم و پرس کردن فلزات به دلیل کاهش مقاومت اصطکاک بین سطح لغزان و اجزا ماشین ایفا می کند.
این پوشش های فسفاته به شکل قابل ملاحظه ای باعث بهبود چسبیدن رنگ بر روی سطح فلز خواهد شد و در نتیجه این کار مقاومت فلز را در برابر خوردگی به صورت چشم گیر افزایش می دهد. به علاوه فسفاته کردن از پخش زنگ از بخش خسارت و آسیب دیده جلوگیری خواهد کرد که این اتفاق به دلیل خاصیت عایق کنندگی پوشش فسفاته می باشد.
اگر پوشش فلز فسفاته شده باشد خوردگی آن به مناطق خسارت دیده تنها محدود خواهد شد زیرا بقیه سطح آن با استفاده از یک لایه عایق فسفاته به شکل قابل توجهی به زمینه چسبیده است و از محیط اطراف آن جدا شده است که در نتیجه خوردگی زیر لایه ای یا به اصطلاح Under film Corrosion در آن ایجاد نخواهد شد.

 

خاصیت های حفاظتی پوشش فسفاته

پوشش های فسفاته بدون انجام هیچ فرآیند اضافی (آب بندی) ویژگی حفاظی خوبی نخواهند داشت. در برخی از این پوشش ها مقدار حفاظت از پوشش به همراه آب بندی بسیار بیشتر از پوشش های فلزی می باشد.
بیشترین مقاومت در برابر خوردگی در پوشش های فسفاته برای فسفات منگنز می باشد که در حالت فسفاته داغ یعنی فسفاته کردن به همراه تسریع کننده در دمای بالا به وجود می آید.
از سوی دیگر کمترین مقاومت در برابر خوردگی مربوط به فسفات آهن می باشد. زیرا با اکسیژن اکسید شده و در نتیجه آن شبکه بلوری و پارامترهای وابسته به آن دچار تغییرات می شود.
با این اوصاف از آن جایی که فسفاتی مثل فسفات منگنز و روی به هیچ عنوان اکسید نمی شوند، از مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی برخوردار هستند.
یکی از مهم ترین راه ها برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی در پوشش های فسفاته انجام فرآیند روغن کاری و گریس زدن به سطح پوشش است.

البته باید به این نکته توجه داشت که اگر چه روغن زدن پوشش های فسفاته باعث افزایش مقاومت آنها در برابر خوردگی می شود. اما تنها رنگ کردن است که می تواند خواص ضد خوردگی خارق العاده ای را به سیستم شما بدهد. طبق یک نظریه مقدار حفاظت یک پوشش فسفاته با روغن تنها 2 تا 5 درصد از مقدار حفاظت یک پوشش فسفاته رنگ شده می باشد.

 

تاثیر عوامل مختلف بر روی خواص پوشش

عوامل گوناگون و مختلفی وجود دارند که می توانید با استفاده از آن ها روی خواص پوشش های فسفاته تاثیر بگذارید. از مهم ترین این عوام می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • ترکیب فولاد
  • کنترل حمام
  • دماها
  • روش آماده سازی سطح
  • ترکیب فولاد

نوع رفتار فولادهای آلیاژی در حمام های فسفاته آرام و سریع یکسان نیست و مختلف می باشد. فسفاته کرون فولادهای آلیاژی در محلول های فسفات آرام کار بسیار سخت و مشکلی است و در حالت پرآلیاژی این کار تقریبا غیر ممکن می باشد.
بهترین حالت برای فسفاته کردن در حمام های کند زمانی می باشد که از فولاد آلیاژی که در آن نیکل، سیلسیم و منگنز است استفاده کنیم. مشکل ترین حالت نیز برای این کار در زمانی است که فولادهای ما دارای مس باشند. چون در این حالت پوشش ضعیفی که دارای عنصرهای کاربیدزایی مثل کروم و تنگستن روی این مواد به وجود خواهد آمد.

از سوی دیگر اثر عناصر آلیاژی فولاد در به وجود آوردن پوشش های فسفاته و کیفیت آن ها در محلول هایی با مواد تسریع کننده، تا امروز به شکل دقیقی معلوم نشده است.

با تمامی این اوصاف می توانیم بگوییم که حضور مواد اکسید کننده، فسفاته شدن بیشتر فولادهای آلیاژی را آسان و ممکن می کند. در فرآیند فسفاته به همراه مواد تسریع کننده درصد کربن اثر بیشتری بر رشد پوشش نخواهد گذاشت، این در حالی است که عنصرهایی مثل تنگستن، کروم، نیکل، سیلسیم و… با میزان و درصد مشخص می توانند منجر به ایجاد پوشش یکنواختی بشوند.

 

کنترل و آنالیز حمام
به منظور آن که پوشش فسفاته به شکل قابل قبولی به وجود بیاید دامنه ترکیبی محلول فسفاته باید محدود شود و بر اساس قواعد منظمی آن را کنترل کرد. اولین و مقدماتی ترین کار برای کنترل حمام تیتراسیون اسید و باز می باشد که با استفاده از آن ها می توانیم غلظت اسید و باز موجود در محلول را اندازه گرفته و محاسبه کنیم.
به طور کلی مهم ترین عواملی که در داخل محلول فسفاته به شکل مرتبی باید اندازه گیری انجام شوند عبارتند از:

  • اسید آزاد
  • اسید کل
  • اسید مصرف شده
  • غلظت تسریع کننده
  • غلظت روی ( با تیتراسیون EDTA)
  • غلظت یون فلوراید (با الکترود حساس به یون) غلظت Fe3+ (با تیتراسیون محلول پرمنگنات)

در صورتی که محدود غلظت مواد گفته شده رعایت نشود، پوشش فسفاته تشکیل شده به شکل پودری، ناقص و با وزن بسیار کمی خواهد بود و میزان لجن ایجاد شده نیز در محلول بسیار زیاد می شود.

 

دمای زیاد هنگام فسفاته کاری

گرما دادن به پوشش های فسفاته بدون در نظر گرفتن هوا می تواند اثرات سو و نا مطلوبی را بر روی خواص این پوشش های بگذارد. اگر بخواهیم مثال بزنیم باید گفت در صورتی که پوشش های فسفات روی را در حدود بین 150 تا 163 درجه سانتی گراد گرما بدهیم، به خاطر انجام استحاله های فازی، شاهد تغییر ساختار آن خواهیم بود که در نهایت شاهد کاهش مقاومت آن در برابر خوردگی خواهیم بود.

در رابطه با فسفاته منگنز نیز اثر گرما دادن در دمای بین 200 تا 218 درجه سانتی گراد ظاهر خواهد شد که این افزایش دما باعث کاهش حجم پوشش و تاول زدن روی آن می شود.

پوشش های فسفاته به خاطر حرارت دیدن شکل آب ساختاری خود را از دست خواند داد و این اتفاق باعث کاهش وزن آن می شود. در صورتی که حرارت دادن در نبود اکسیژن انجام شود، پوشش های فسفاته به مقدار 10 تا 20 درصد آب کمتری را به نسبت زمانی که در حضور هوا حرارت داده می شوند، از دست می دهند.

 

آماده سازی سطوح

یکی از مراحل بسیار مهم آماده سازی سطوح است. این آماده سازی شامل چربی گیری، اسید شویی (اکسید زدایی)، پاک کردن مواد اضافی و آلودگی های سطحی و فعال کردن سطح در محلول های فعال کننده می باشد.
برای آن که بتوانیم یک پوشش فسفاته یکنواخت و با کیفیت بسیار بالا داشته باشیم لازم است تا انجام عملیات آماده سازی مناسبی را طی کنیم. به همین خاطر باید سطح قطعات را از هر شکل آلودگی مثل گریس، چربی، خوردگی و… تمیز کنیم و به همین خاطر از روش های معمول برای آماده سازی سطوح مثل تمیزکاری مکانیکی و چربی زدایی و اسید شویی استفاده می کنیم.
انجام این روش های آماده سازی تاثیر بسیار زیادی بر روی خاصیت های فسفاته می گذارد. این خاصیت ها عبارتند از:

  • ریزی بلورها
  • یکنواختی آن ها
  • جذب روغن
  • جذب رنگ
  • درجه
  • نوع تغییر شکل بلوری

 

چربی گیری از روی سطوح

به شکل کلی واکنش های شیمیایی که حاصل انجام آن رسوب پوشش فسفاته می باشد به تماس محلول فسفاته با سطوح فلزی تحت فرآیند بستگی دارد. به همین خاطر لازم است تا همیشه قطعات تمیز باشد تا محلول فسفاته بتواند سطح را به صورت یکنواخت خیس کند.

این تمیز کاری ممکن است به شکل شیمیایی، مکانیکی یا هر دو شکل به صورت همزمان باشد. از قدیم استفاده از محلول های قدرتمند قلیایی به دلیل اثر نامطلوب بر روی کیفیت پوشش مورد استفاده قرار نمی گرفت. فارغ از بر محلول های قلیایی قوی از محلول های قلیایی ضعیف و یا امولسیون های حاوی هیدروکربن ها (مثل نفت سفید) به صورت گسترده استفاده می شود.

به صورت کلی از حلال هایی با خاصیت قلیایی بسیار قوی برای به دست آوردن و ایجاد پوشش های درشت دانه استفاده می شود و از طرفی از حلال های آلی به منظور ایجاد پوشش های ریز دانه بهره می برند.

محلول های چربی زدایی قلیایی ضعیف مثل فسفات ها و پلی فسفات ها هستند که این محلول ها حاوی عوامل فعال کننده سطح مثل ترکیبات تیتانیومی در خود می باشند، در حال که در محلول های قوی قلیایی این عوامل موجود نیست و بعد از چربی زدایی سطح لازم است تا فرآیند فعال سازی صورت بگیرد.

برای سرعت بخشیدن به فرآیند تمیز کردن سطوح و همین طور افزایش تاثیر محلول های تمیز کننده، به طور معمول این محلول ها را به همراه فشار 1.1 تا 1.2 اتمسفری بر روی سطوح می پاشانند. در جدول زیر ترکیب و غلظت هر یک از این تمیز کننده های قلیایی را نشان داده ایم:

 

اسید شویی

هدف از این مرحله برداشتن پوسته اسیدی، مواد جامد و آخال های زائد موجود بر روی سطوح می باشد. انجام این کار در محیط های اسیدی و بازی صورت می گیرد.

نکته بسیار مهم آن است که باید از اسید شویی در اسیدهای معدنی قوی به صورت جدی خودداری کنیم زیرا سرعت پوسته زدایی این اسیدها به صورت چشم گیری بالا بوده و باعث ایجاد خوردگی های موضعی در سطح قطعه می شود.

تنها راه ممکن برای حذف عملیات اسید شویی مراقبت موقتی کامل از قطعات پیش از عملیات فسفاته کردن است. اگر اسید شویی با استفاده ازاسیدهای معدنی نظیر اسید سولفوریک و اسید کلریدریک انجام پذیر تاثیر نا مطلوبی روی اندازه دانه و مقاومت پوشش فسفاته در برابر خوردگی خواهد داشت.

محلول های اسید شویی سرعت فرآیند فسفاته را کاهش داده و مصرف شیمیایی آن را افزایش می دهد. با وجود توضیحات گفته شده در رابطه با تاثیر مخرب اسید شویی همچنان این فرآیند شناخته شده نمی باشد. برای مثال اسید شویی انواع خاصی از فولاد می تواند فرآیند رشد بلورهای ریز را ترغیب کند و حتی در برخی از حالات این فرآیند را به تاخیر بیاندازد.

 

فعال سازی سطوح فلزی

برای افزایش سرعت جوانه زدن برای ایجاد پوشش فسفاته یکنواخت و غیر متخلخل با بلورهای ریز می توانیم سطح فلز را فعال تر کنیم. به همین منظور معمولا فولاد را با استفاده از ترکیبات غیر آلی مشخصی تماس داده تا بتوانیم هرگونه عیب و نقص و غیر یکنواختی به وجود آمده از عملیات اسید شویی و چربی زدایی را از بین ببریم.

برای فعال سازی سطوح قطعه چربی زدایی شده در محلول قلیایی یا اسید شویی در اسیدهای معدنی به طور معمول از محلول های ارتوفسفات تیتانیوم بهره می برند. انجام این فرآیند فعال سازی از مدت زمان تشکیل پوشش به اندازه 30 تا 50 درصد کم می کند.

 

شستن قطعه

در طول عملیات فسفات کردن قطعات در چندین مرحله شستشو با آب یا محلول خاصی انجام می شود. شستن قطعات یک تا دو بار پیش از عملیات فسفاته کردن، پس از اسید شویی و یک تا دوبار پس از آن صورت می گیرد.
قطعات پس از طی کردن مراحل اسید شویی به مخزن های شستشو منتقل می شوند و در این مخزن ها با جریان آب سریع یا آب با جریان هوا فشرده متلاطم خواهند شد و سپس عملیات شستشو انجام می پذیرد.
برای آبکشی از آب با دمای 70 تا 80 درجه سانتی گراد استفاده خواهد شد چون آب داغ باعث می شود ترکیبات تمیز کاری چسبیده شده بر روی قطعات پاک شود.
پس از فسفاته کردن فلز را جهت پاک کردن سطح آن از نمک های باقی مانده که باعث تاول زدن پوشش می شود، به وسیله آب شسته می شود. این آب مصرفی باید تمیز و میزان آلودگی آن به یون های مختلف از مقادیر مشخصی کمتر باشد.

 

میزان یون های آب برای شستن قطعه

یون های موجود در آب برای شستن قطعه باید میزانی کمتر از مقادیر زیر داشته باشند.

  • جمع کلراید و سولفات ppm 70
  • کل قلیایی بودن ppm 200
  • جمع مواد 1 و 2 کمتر از ppm 225

برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و کم شدن تمایل به تاول زدن رنگ، شستشوی نهایی باید با اسید کرومیک به صورت رقیق صورت بگیرد. امروزه مرحله آب کشی به دو شکل اسپری یا غوطه وری قطعه انجام می پذیرد.
برای قطعات ساده از یک وان و یک مرحله آبکشی کافی می باشد و حداقل 30 ثانیه زمان نیاز است تا این فرآیند انجام شود اما برای قطعاتی با سوراخ های بسته و یا دارای شیارهای عمیق نیاز است یک مرحله اسپری به صورت اضافی بر روی قطعه انجام پذیرد.

 

تقسیم بندی پوشش فسفاته

 

به صورت کلی پوشش های فسفاته به شکل های مختلفی تفکیک می شود:

  • وزن پوشش
  • ضخامت پوشش
  • نوع کاتیون فلزی موجود
  • نوع فرآیند تولید
انواع پوشش فسفاته بر اساس وزن و ساختار کریستالی

در بین انواع پوشش فسفاته، فسفات روی، آهن و منگنز عمومیت بسیار بیشتری دارند، البته امروزه شاهد استفاده از فسفات سرب نیز هستیم که واکنش های آن در دمای محیط صورت می پذیرد.

پوشش های فسفات آهن (سبک وزن)

محلول های اولیه پوشش فسفات آهن دارای فسفات آهن و اسید فسفریک می باشد که در دمایی نزدیک به نقطه جوش از آن ها استفاده می شود. این پوشش های به وجود آمده با استفاده از این محلول های به رنگ خاکستری بوده و کریستال های خشنی دارند.

پوشش فسفات آهن به پوشش هایی گفته می شود که از محلول فسفات فلز قلیایی با pH بین 4 تا 5 به شکل کریستال های بسیار ریز رسوب می کند. این محلول پوشش های غیر کریستالی را به وجود می آورد که در آن اکسیدهای آهن به رنگ های آبی رنگین کمانی تا آبی مایل به غیر وجود دارد و متغیر است. به طور مثال یک نمونه از ترکیب حمام فسفات آهن در زیر قرار داده شده است.

حمام های فسفات آهن به صورت کلی دارای نمک های فسفات و مواد تسریع کننده حل شده در اسید فسفریک می باشند. اسید فسفریک در واقع تشکیل پوشش فسفاتی را روی سطوح فلزی آغاز می کند. وقتی که سطح این فلز به خاطر اسید خورده شود، مقدار اسید در سطح فلز کم شده و pH محلول در سطح افزایش پیدا می کند.

در این حالت نمک های فسفاتی با سطح فلز واکنش نشان می دهد و پوشش کریستالی بر روی آن تشکیل می شود. این پوشش های فسفاته آهن به طور کلی به شکل پایه رنگ مورد استفاده قرار می گیرند و برای به وجود آوردن سطح جذب کننده، لایه چوبی، الیافی و… به کار برده می شوند.

در این موارد پوشش فسفاته به شکل کلی چسبندگی خوبی به وجود می آورند. پوشش های فسفات آهن به صورت اسپری به وجود می آیند ولی روش غوطه وری نیز در این زمینه کاربرد دارد و عملی است. وزن پوشش قابل قبول بین 0.2 تا 0.86 گرم بر متر مربع می باشد. افزایش وزن مزیت های کمتری داشته و پوشش های سبک تر نیز غیر یکنواخت یا گسسته خواهند شد. دمای پوشش دهی فسفات آهن به شکل غوطه ور یا اسپری بین 25 تا 65 درجه سانتی گراد خواهد بود.

 

ساختار پوشش فسفات آهن

این نوع پوشش به صورت کلی ساختار بسیار ریزی داشته و عموما ظاهر بی شکلی دارند، چون این پوشش ها در ابتدا پایه رنگ بوده و برای چسباندن سطح های غیر فلزی به سطح های فلزی کاربرد دارند.

در پوشش فسفات آهن ایراد اصلی چسبندگی و پودری شدن آن می باشد و در ابعاد کریستال ها و وزن پوشش مشکل خاصی ایجاد نمی شود.

 

پوشش فسفات روی (وزن متوسط)

وزن و ویژگی کریستالی پوشش فسفات روی ثابت نبوده و دارای گستره بسیار وسیعی می باشد. این پوشش از لایه های سنگین با کریستال های خشن گرفته تا لایه های بسیار نازک ریز-کریستالی را شامل شده و متغیر است.

رنگ این پوشش خاکستری روشن یا تیره می باشد. عامل های بسیار زیادی مثل افزایش مقدار کربن فولاد پایه، افزایش مقدار آهن پوشش، حضور یون فلزات سنگین در محلول فسفاته و اسید شویی فلز پایه پیش از فرآیند فسفاته کاری بر روی تیره شدن رنگ پوشش موثر و تاثیر گذار است.

پوشش فسفات روی به صورت اسپری، غوطه وری و ترکیبی ممکن است رسوب ایجاد کند. کاربرد این پوشش در موارد مثل زیر لایه برای رنگ یا روغن، کمک به شکل دهی سرد، کشش سیم و تیوب، افزایش مقاومت به سایشی، ضد زنگ و… است.

وزن پوشش اسپری شده روی سطح فولاد بین 1.8 تا 10.8 گرم بر متر مربع متغیر بوده و در حالت غوطه وری نیز از بین وزن 1.61 تا 43 گرم بر متر مکعب است.

 

 

فسفات روی و ساختار کریستالی

پوشش فسفات روی به طور معمول به عنوان پایه رنگ یا روغن مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که جلا و صافی فیلم رنگی اهمیت پیدا کند، کریستال ریز و یکنواختی لازم است.
کریستال های درشت موجب تیره شدن رنگ پوشش خواهد شد. در این موارد برای به وجود آوردن یک پوشش رنگی صحیح باید ضخامت آن را زیاد کنیم.
به صورت کلی اگر پوشش برای خاصیت روان کاری به کار برود، کریستال های درشت تری ترجیح داده خواهد شد. در حمام هایی که به شدت اسیدی می باشد، سرعت تشکیل پوشش آرام بوده و کریستال هایی با شکل درست به وجود می آید.

در حمام هایی که با مواد تسریع کننده فعال شوند، پوشش ها به سرعت رسوب خواهد کرد و اندازه کریستال ها کوچک و ریز می شود. کیفیت سطحی قطعات که تحت پوشش دهی فسفات روی انجام می شود روی مشخصات و ویژگی پوشش تاثیر گذار است.

فیلم بسیار نازک روغن های معین، محلول تمیز کننده، بخار چربی گیری یا حلال های امولسیونی که بر روی سطح قطعات باقی می مانند به عنوان ریز کننده کریستال ها فعالیت خواهند کرد.

 

 

3 Comments

  1. محمد علوی گفت:

    سلام
    کاراتون عالیه
    فقط این که محصولاتتون گارنتی دارن یا خیر ؟

  2. followermax گفت:

    سلام.وبسایتتون خیلی خوب و مفیده.به کارتون ادامه بدین

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

For security, use of Google's reCAPTCHA service is required which is subject to the Google Privacy Policy and Terms of Use.

من موافق این قوانین هستم .

Call Now Buttonتماس مستقیم