Фосфатная пленка улучшает защитные свойства и удлиняет срок службы лакокрасочных покрытий; образуется при обработке металлических поверхностей специальными фосфатирующими растворами и представляет собой солевой слой нерастворимых в воде фосфатов. Фосфаты обладают низкой электропроводностью и способностью увеличивать адгезию лакокрасочного покрытия; препятствуют распространению под пленочной коррозии.
Для фосфатирования наиболее широко используют растворы на основе солей цинка. Фосфатирование ускоряется введением в фосфатирующие растворы ускорителей (нитрита или нитрата натрия).
Корректировку фосфатирующих растворов производят добавлением в них небольших количеств концентрата, что позволяет поддерживать параметры в требуемых пределах.
Кристаллические фосфатные слои и процесс их получения имеют некоторые недостатки: чувствительность процесса к колебаниям температуры ванны; шламообразование; необходимость частого контроля кислотности ванн и содержания нитрита натрия. Состав и режимы нанесения фосфатных растворов приведены в табл. 6.
Оборудование для фосфатирования. В зависимости от принятого технологического процесса подготовки поверхности под окраску фосфатирование проводят в ваннах (окунанием) или в проходных струйных камерах (распылением). Перед фосфатированием изделия должны быть обезжирены и очищены от окалины и ржавчины.
После фосфатирования изделия промывают, пассивируют и сушат.
При фосфатировании в струйных камерах уменьшается длительность процесса, снижается расход реактивов и энергии, образуются более тонкие, чем при окунании равномерные фосфатные пленки. При струйном фосфатировании качество фосфатного слоя зависит от количества раствора, подаваемого на единицу фосфатированной поверхности, и типа струи.
Ван и а для фосфатирования имеет двойные металлические стенки 1 с теплоизоляцией между ними, нагревательные трубы, штанги для навески изделий и бортовые отсосы.
На внутренней поверхности ванны сделана кислотоупорная футеровка (резина, пластик, диабазовые плитки и др.) или же ванны изготовляют из нержавеющей стали, а змеевики — из освинцованных стальных труб, или свинца, или из труб из нержавеющей стали, латуни, меди. Латунные и медные змеевики лучше проводят тепло, чем стальные, кроме того, накипь с этих труб удаляется легче, чем со стальных. Ванны для пассивирования изготовляют из листовой стали и оборудуют бортовыми отсосами и змеевиками для подогрева раствора хромового ангидрида. Чаще применяют выносные теплообменники для подогрева растворов. В этом случае рабочий раствор ванн фосфатирования или других ванн забирается насосом, прогоняется под давлением через теплообменник, обогреваемый паром, и подогревается до необходимой температуры.
Агрегат непрерывного действия (рис. 23) предназначен для ускоренного фосфатирования (бондеризации) изделий перед нанесением на них лакокрасочных материалов в цехах заводов массового или крупносерийного производства.
Агрегат представляет собой закрытую камеру туннельного типа, имеющую зону щелочного обезжиривания с ванной, зону первой промывки горячей водой с ванной, зону второй промывки горячей водой с ванной, зону фосфатирования (бондеризации) с ванной, зону промывки деминерализованной водой с ванной и зону пассивирования с ванной. Каждая из ванн имеет трубы с соплами-насадками или форсунками и центробежные насосы с индивидуальными приводами от электродвигателей. Зона фосфатирования оборудована насосом из кислотостойкого материала. Ванна для фосфатирующего раствора имеет внутреннюю обшивку и змеевики 19 для подогрева раствора, выполненные из нержавеющей стали; ванна снабжена специальным люком 20 для чистки и удаления шлама и крышкой. Промежутки между ваннами перекрываются лотками для стока раствора в нужном направлении; кроме того, зоны разделены металлическими диафрагмами, чтобы уменьшить попадание раствора в соседнюю ванну. Обрабатываемые изделия передвигаются в подвешенном состояний с помощью подвесного конвейера, прикрепленного к перекрытию камеры.
Корпус камеры 2 обшит металлическими панелями в виде щитов с двойными стенками, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом 18. Все остальные ванны также тепло-изолированы. Для удаления паровоздушной смеси в тамбурах имеются зоны, соединенные воздуховодами с вентилятором 3, размещенным над камерой. Количество отсасываемой паровоздушной смеси регулируется j дроссельными клапанами 1, установленными на отсасывающих воздуховодах. В настоящее время корпус камеры собирают из сборно-разборных панелей.
Потери воды автоматически восполняются поступлением ее из водопровода через клапаны. Отработавшие растворы сливаются через трубу.
Для обезжиривания, промывки, фосфатирования и пассивирования применяют различные виды форсунок. На рис. 24 приведены некоторые из них. Форсунка, представленная на рис. 24, ат имеет внутренний канал, свободный от каких-либо стержней и лопастей, и сравнительно большой диаметр выходного отверстия, обеспечивающие хорошее распыление жидкости.
Форсунка, изображенная на рис. 24, б, формирует плоскую дробную струю, ее применяют при фосфатировании. Распылительные контуры с форсунками располагают в струйной камере так, чтобы обеспечить одинаковую доступность всего обрабатываемого изделия. Расстояние от изделия до контура с форсунками составляет 300—500 мм, а между форсунками 250—300 мм.
В процессе эксплуатации ванна обезжиривания постепенно засоряется, поэтому проводят постоянную фильтрацию обезжиривающего раствора. Часть шлама (нерастворимого осадка), образующегося при фосфатировании изделий, частично осаждается на обрабатываемой поверхности, что при неполной его отмывке может вызывать под пленочную коррозию. В агрегате бондеризации шлам из раствора удаляется с помощью непрерывно действующих фильтровальных установок, в которых фильтрация производится на движущейся ленте.
На рисунке показана автоматическая фильтрующая установка для очистки фосфатирующего раствора от шлама, состоящая из каркаса, поддона и штангового конвейера. Поддон имеет патрубок 8 для отвода очищенного раствора. Загрязненный раствор поступает в фильтр через распределительный питающий коллектор 4, установленный на каркасе. К концам штанг 11 конвейера прикреплены сетки. Штанги с сетками перемещаются по направляющим 5, закрепленным на внутренних стенках каркаса. На приваренной к каркасу подставке установлен рулон 3 с фильтровальной бумагой 2. Смоченная жидкостью бумага, разворачиваясь, укладывается на штанги и сетку и, плотно прилегая к ним, образует корытообразную емкость. Загрязненный фосфатирующий раствор заполняет емкость и, проходя в поддон, фильтруется. По мере загрязнения пропускная способность бумаги снижается и уровень жидкости в емкости повышается. По достижении предельного заполнения ванны реле времени включает привод конвейера, который перемещает загрязненный участок фильтровальной бумаги с осевшим шламом в специальную тележку-сборник, а на освободившееся место подается чистая бумага. Затем реле времени включает привод и цикл работы фильтра автоматически повторяется.
Очень важно осуществлять регулярный контроль ванн агрегата фосфатирования; по результатам контроля производить корректировку растворов, а также выполнять регулярную профилактику всех ванн.
Большое значение имеет повторное использование щелочных моющих растворов после их слива из ванн обезжиривания. Установка, изображенная на рис. 26, а, предназначена для регенерации отработанных щелочных моющих растворов, загрязненных минеральными маслами и механическими частицами (песок, металлическая стружка и т. п.). Принцип действия основан на ультрафильтрации раствора через полимерные мембраны со строго определенным размером пор.
Установка состоит из следующих основных элементов: фильтрующей установки, расходной емкости, блока фильтрующих патронов, бака-сборника ультрафильтрата, насосов, системы трубопроводов и запорной арматуры, электрооборудования, контрольно-измерительных приборов (КИП) и автоматики.
Отработанный обезжиривающий раствор с содержанием масла около 10—20 г/л центробежным насосом подается из ванны обезжиривания через фильтрующую установку в расходную емкость, которая является рабочей емкостью установки ультрафильтрации.
Из расходной емкости раствор насосом подается в ультра-фильтрационные элементы. Ультра-фильтрационные элементы представляют собой пучок из 7 параллельных трубок диаметром 12 мм, длиной 2000 мм; концы их помещены в металлические стаканы и залиты эпоксидной смолой. Весь пучок заключен в винипластовый кожух, в нем собирается отделяемый ультра-фильтрат, который по отводящим трубкам поступает в бак-сборник. Ультра-фильтрационные мембраны находятся на внутренней поверхности трубок.
Возврат ультра-фильтрата в ванну обезжиривания осуществляется центробежным насосом порциями по 100 л синхронно с подачей такого же количества обезжиривающего раствора из ванны
в расходную емкость. Таким образом в ванне обезжиривания поддерживается постоянный уровень обезжиривающего раствора.
Концентрированный раствор после прохождения ультра-фильтрационных элементов поступает обратно в расходную емкость. Рециркуляция обезжиривающего раствора через ультрафильтр ационные элементы производится до достижения концентрации масла в расходной емкости, соответствующей сбросу всего раствора на сжигание. Концентрат масла периодически сливается на сжигание.
При использовании установки регенерации создается замкнутый цикл обезжиривания, что позволяет: исключить сброс высокотоксичных составов в водоемы; увеличить срок службы применяемого моющего состава с 1—2 до 10—12 недель; снизить расход химикатов на обработку 100 м2 поверхности с 0,5—1 до 0,2—0,5 кг; улучшить качество обезжиривания.
