Химическое фосфатирование черных металлов. Сущность химического фосфатирования заключается в гидролизе однозамещенных фосфатов металлов с образованием свободной фосфорной кислоты, взаимодействующей с основным металлом, при этом образуется труднорастворимая пленка, состоящая из двух и трех-замещенных фосфатов. На качество и свойства полученных пленок оказывает сильное влияние состав раствора, так как его составляющие могут входить в покрытие. С этой целью иногда вводят специальные добавки, приводящие к легированию полученных пленок.
Фосфатные покрытия обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем оксидные, имеют высокие электроизоляционные свойства и адгезионную способность, не смачиваются расплавам-и металлов, но имеют малую механическую прочность и износостойкость, процесс нанесения сопровождается на водороживанием металла.
Для фосфатирования черных металлов наиболее распространены растворы на основе препарата «Мажеф» следующего состава (г/л): препарат «Мажеф» — 30—40; цинк азотнокислый— 50—60; режим обработки: кислотность (в точках) общая— 28—30, кислотность свободная — 3—4, температура — 96—98 °С, время—10—15 мин. Окончание процесса определяют по выделению пузырьков водорода, после этого детали выдерживают в ванне 10—15 мин. Толщина фосфатной пленки достигает 11—12 мкм.
Кислотность фосфатирующих растворов измеряют в точках, т. е. количеством миллилитров 0,1 н. раствора едкого натра, затраченного на титрование 10 мл фосфатирующего раствора. Кислотность подразделяют на общую (Ко) и свободную (Кс); Ко определяют в присутствии фенолфталеина, а Кс — препарата метилового оранжевого.
На толщину и структуру фосфатных пленок большое влияние оказывают природа металла и способ подготовки поверхности, например травление в кислотах приводит к укрупнению кристаллов, образующих фосфатную пленку, а гидроабразивная обработка обеспечивает получение мелкокристаллической структуры пленки. От структуры пленки зависят и ее свойства.
Наиболее перспективным направлением в фосфатировании является использование концентратов, содержащих все необходимые компоненты для проведения процесса. К таким концентратам относят КФ-1, КПФ, КФЭ-1, НК-11 и др. Использование их позволяет более экономично и качественно проводить процесс фосфатирования.
Дефектные фосфатные покрытия удаляют в растворе серной или соляной кислот.
Фосфатирование цветных и легких металлов. Сущность протекания процесса и назначение полученных пленок те же, что и пленок, полученных при обработке черных металлов. Состав же растворов имеет некоторое отличие. Для фосфатирования цинковых и кадмиевых покрытий можно использовать раствор следующего состава (г/л): препарат «Мажеф» — 60—65, цинк азотнокислый — 50—60, оксид цинка—10—15; режим обработки: pH — 3—3,2, температура—15—30 °С, время—15—25 мин. Обработку алюминия проводят в растворе, ^содержащем (г/л) ортофосфорную кислоту — 40—50, хромовый ангидрид — 7—8, фтористоводоводную кислоту — 4—5; режим обработки: температура — 15—30 °С, время —5—20 мин. Покрытия, полученные в этом растворе, имеют голубоватый цвет.
Повышение коррозионной стойкости фосфатных покрытий. Для увеличения коррозионной стойкости фосфатных покрытий их обрабатывают в растворах шестивалентного хрома, например в 10%-ном растворе бихромата калия (натрия) при температуре 50—80 °С в течение 5—15 мин. Кроме того, осуществляют промасливание или гидрофобизирование покрытий.
Промасливание проводят в веретенном, авиационном или индустриальном масле при температуре 100—110 °С в течение 20—30 мин. Если используют растворы масла в органическом растворителе, операцию уплотнения ведут при комнатной температуре в течение 5—15 мин, если водный раствор «Укринола», то при температуре 60 °С.
Для повышения защитных свойств фосфатных пленок широко используют и растворы кремне-органических соединений, в частности 10%ные растворы ГКЖ94, ГКЖ49М. Обработку проводят в течение 5—7 мин с последующей сушкой при температуре 110—130°С в течение 40—50 мин. Эти пленки обладают хорошими водоотталкивающими свойствами и надежно защищают изделия.