Грунтовые противокоррозионные покрытия

Грунтовые противокоррозионные покрытия бывают следующих видов:

- наносимые перед окраской, для получения требуемых защитных свойств и повы­шения адгезии лакокрасочных покрытий;

- противокоррозионные покрытия для временной (при хранении) защиты деталей, работающих обычно - в контакте с маслом или смазкой или подвергающихся относительно слабому кор­розионному воздействию среды (инструмент, пружины, кре­пежные изделия и т. п.);

- антифрикционные покрытия, снижающие коэффициент тре­ния совместно работающих деталей, сокращающие время при­работки пар трения, увеличивающие сопротивляемость заеда­нию и обладающие хорошими защитными свойствами.

Грунтовые фосфатные покрытия. Они обладают хорошими за­щитными свойствами вследствие низкой пористости слоя. По­крытие защищает металл основания кузова от действия кисло­рода и водных паров, проникающих через окраску. Ввиду того что эти покрытия наносятся непосредственно на холодноката­ную сталь, важным требованием к ним является их устойчи­вость к механическим деформациям основания.

Сцепляемость фосфатных покрытий с металлом получается выше при использовании мелких кристаллов фосфата. Таким' образом, грунтовые фосфатные покрытия должны быть как можно менее пористыми при обеспечении мелкокристаллической структуры. Этим требованиям отвечают покрытия, основным компонентом которых являются фосфаты цинка. Фосфатные цинковые покрытия обычно наносятся тонкими слоями, толщи­ной 1-3 мкм. Реже наносятся покрытия фосфата железа, тол­щина которых обычно 0,3—0,8 мкм. Применяемый тер ми ч «по­крытие из фосфата железа» не является вполне точным, так как покрытие содержит большое количество окислов железа. Покрытия из фосфата цинка и фосфата железа имеют аморф­ный характер.

Противокоррозионные покрытия. Имеют в своем составе фос­фаты 'цинка или марганца. Покрытия обладают относите.-ыо большой удельной массой и высокой гигроскопичное.".те. По­этому целесообразно получать средне- или крупнокристалличе­ские покрытия плотностью 10—45 г/м².

Антифрикционные фосфатные покрытия. Эти покрытия наносятся на де­тали, работающие при трении. Они обладают хорошими за­щитными свойствами, так как оказывают пассивирующее воз­действие на металлическую поверхность. Антифрикционные свойства покрытия определяются равномерностью кристалличе­ской структуры, размерами кристаллов, а также объемом полостей, в которых располагается смазка. Лучшие антифрикци­онные свойства получаются в покрытиях, которые имеют дос­таточный объем емкостей для смазки. Однородные кристал­лические покрытия получили наибольшее распространен среди них широко применяются покрытия из фосфата марганца Фосфатные антифрикционные покрытия позволяют сокра­тить время приработки трущихся поверхностей детален при трении скольжения. Кроме того, при этом практически исклю­чается возможность заклинивания или заедания деталей.

Фосфатные антифрикционные покрытия. Эти покрытия способствуют уменьшению коэффи­циента трения сопрягаемых деталей при трении скольжения. Механизм действия антифрикционных покрытий связан с раз­делительными свойствами покрытия на стыке металлов, а так­же с адсорбцией масла в порах покрытия.

Как правило, применяются однофазные покрытия фосфата марганца с мелкокристаллической структурой, получаемые в процессе ускоренного фосфатирования. Фосфатирование проводится последовательным погружением в ванны с раст­вором или в специальные агрегаты. Технология процесса пре­дусматривает: обезжиривание, промывку, фосфатирование, про­мывку и сушку. Пассивацию фосфатного покрытия заменяет операция насыщения покрытия эмульсией масла в воде. Таким способом защищаются детали на период хранения.

Обезжиривание проводится только в эмульсионных растворах или органических растворителях. Щелочное обезжиривание и травление не позволяют получать покрытия с требуемой кристал­лической структурой. Примером деталей, которые фосфатируются таким образом, являются распределительные валы двигате­лей, ведомые валы и зубчатые колеса коробок передач, ступицы ведомого диска сцепления и зубчатых колес, поршневые кольца, летали задних мостов грузовых автомобилей.

Фосфатные грунтовки под лакокрасочные покрытия. Грунтовочные фосфатные покрытия наносятся в ос­новном на кузова легковых и кабины грузовых автомобилей, автобусов и специальных машин, т. е. на детали, выполненные из холоднокатаного стального листа. Это чаще всего покрытия цинкового фосфата, мелкокристалли­ческие, малой пористости.

Качество фосфатных покрытий определяется их структурой. Чем больше число центров кристаллизации, возникающих на поверхности металла основания, тем мелкозернистей будет структура слоя и тем меньше время, необходимое на образова­ние фосфатного покрытия. Кроме того, покрытия на основе фосфата цинка содержат гопеит (ортофосфат цинка) и фосфсфиллит. Особенно благоприятное воздействие оказывает фосфофиллит, так как он запол­няет пространство между относительно большими кристаллами гопеита. Пористость фосфатного покрытия уменьшается также после обработки в растворе ангидрида хромовой кислоты.

Технология нанесения, покрытий включает в себя группу подготовительных операций и работы, выполняемые после по­лучения фосфатного слоя. Независимо от вида фосфатировапня, технологическим процессом предусматривается выполнение следующих операций: обезжиривание, промывка, фосфатирование, промынка, пассивация и сушка.

Для обезжиривания применяются, как правило, щелочные растворы. Это дешевые средства, хорошо очищающие поверх­ность от большинства загрязнений.

После обезжиривания детали тщательно промываются к про­точной воде. Непосредственно перед фосфатированием детали промываются еще раз в теплой воде. Это необходимо для выравнивания температуры детали с температурой раствора, находящегося в ванне, а также для активации поверхностного слоя детали с целью получения мелкокристаллической структуры покрытия. В этом случае теплая вода содержит добавку акти­вирующих солей, которыми чаще всего являются соли титана и полифосфаты натрия. Активация необходима для получения мелкокристаллических покрытий на протравленных или обез­жиренных в сильнощелочных растворах (рН>10) поверхно­стях.

Непосредственно перед фосфатированием выполняется пред­варительная обработка, которая включает не более пяти самос­тоятельных операций, не считая вспомогательных работ, к ко­торым относится предварительная протирка поверхности кузова шлифовальной шкуркой или ветошью, смоченной в органиче­ском растворителе, с целью ускорения обезжиривания. Пра­вильный выбор предварительной обработки имеет существенное значение для получения качественного фосфатного покрытия и обеспечения длительной работоспособности раствора для фосфатирования. Важную роль играет процесс ополаскивания деталей перед фосфатированием, выполняемый с целью исклю­чения загрязнения ванны посторонними ионами, содержащимися в водопроводной воде.

Обработка деталей после фосфатирования также начинается с промывки. Как правило, это интенсивная промывка в проточ­ной холодной воде, зачастую деминерализованной. Иногда пос­ле промывки в холодной воде проводится дополнительная про­мывка в теплой воде. На тщательность выполнения этой опера­ции обращается большое внимание, так как остатки соли в растворе фосфатного покрытия приводят к быстрому образованию пузырей под лакокрасочным покрытием.

После промывки фосфатное покрытие уплотняется пропо­ласкиванием в сильно разбавленном растворе СгО₃ или Сг0₃+НзР0₄ для пассивации открытой поверхности металла в микропорах покрытия. После промывки в холодной проточ­ной воде детали сушат, а затем покрывают слоем грунта.

Таким образом, учитывая все проделываемые при фосфатировании операции, можно считать, что число их доходит до одиннадцати. Однако процесс фосфатирования при нанесении грунтовых слоев под лакокрасочные покрытия из фосфатно-цинковых растворов состоит из 5 -7 операций.

Процесс фосфатирования распылением осуществляется в проходных камерах, снабженных подвесными транспортными средствами. Кроме того, широко применяется фосфати­рование методом погружения, который позволяет тщательно нанести покрытие в труднодоступных местах, подвергаемых на­иболее сильному коррозионному разрушению. Однако установ­ки для фосфатирования кузовов методом погружения очень дороги и применяются только при больших программах выпус­ка автомобилей.

В зависимости от габаритных размеров кузова применяются два типа установок для фосфатирования.

Для относительно небольших кузовов, например микроавтобусов, применяются однокамерные агрегаты периодического действия. В таких агрегатах используется сокращенный цикл обработки, включающий 3 - 4 операции: обезжиривание, опо­ласкивание, фосфатирование и промывка. Растворы, применяе­мые для образования конверсионного покрытия, содержат фосфаты аммония или щелочных металлов. Поэтому в получаю­щемся покрытии, кроме фосфатов, имеются также окислы же­леза. Защитные свойства покрытия относительно невелики из-за малой удельной массы. Однако оно обеспечивает тщательное удаление загрязнений с поверхности металла и хорошую ад­гезию лакокрасочного покрытия.

Фосфатирование автобусов производится на специальных стендах. Там, где очистка сточных вод не представляет особых трудностей, применяется распыление теплых бифосфатных растворов под большим давлением с присадкой, поверхностно-активных веществ (ПАВ). Не­которое применение для этих же целей имеют препараты с обезжиривающим и пассивирующим действием, преобразующие одновременно продукты коррозии. Эти препараты распыляются при температуре окружающей среды или наносятся кистью.

Фосфатирование проводится в проход­ной камере с механизированным перемещением деталей. Следу­ет добавить, что этот раствор может быть использован при фосфатировании и методом погружения.

Покрытия из раствора фосфата цинка погружением наносят­ся на отдельные части автомобилей.

Фосфатные слои, являющиеся грунтовкой для лакокрасочных покрытий, получаемых методом электрофореза, должны обла­дать специфическими особенностями. Как известно, изделие, покрываемое посредством электрофореза, в процессе осажде­ния служит анодом. При прохождении тока металл анода раст­воряется и переходит как в осажденное покрытие, так и в раствор, находящийся в ванне. Это приводит к изменению цвета покрытия, ухудшению его антикоррозионных свойств и сниже­нию прочности краски, разбавляемой водой. Фосфатное покры­тие должно быть достаточно плотным и нерастворяемым.

Фосфатные противокоррозионные покрытия. В качестве противокоррозионного слоя применяются покрытия фосфата цинка и марганца с относительно большой удельной массой (в основном 10-45 г/м²). Покрытия, имеющие крупно- или среднекристаллическую структуру, получаются последовательным погружением и растворы. Такая технология используется для защиты деталей, хранящихся на складах, инструментов, а также изделий, кото­рые нецелесообразно покрывать дорогостоящими защитными по­крытиями ввиду относительно слабого коррозионного воздейст­вия среды. Примерами таких изделий являются пружины н различные детали подвески. К наиболее часто употребляемым в РФ отечественным растворам относятся соли Мажеф.