Фосфатное конверсионное покрытие

Покрытие с фосфатом - это химическая обработка, применяемая к стальным деталям, которая создает тонкий прилипый слой железа , цинка или марганца фосфатов , для достижения коррозионной устойчивости, смазки или в качестве основы для последующих покрытий или живописи. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Это один из наиболее распространенных типов конверсионного покрытия . Процесс также называется фосфатным покрытием , фосфатизация , ^{[ 4 ]} фосфатирование , или фосфалирование . Это также известно под торговым названием Parkerizing , особенно при применении к огнестрельному оружию и другой военной технике . ^{[ 5 ]}^: 393

Фосфатное покрытие обычно получают путем применения к стальной части разбавленного раствора фосфорной кислоты , возможно, с растворимым железом, цинком и/или солями марганца. Раствор может применяться путем губки, распыления или погружения. ^{[ 6 ]} Покрытия по обращению с фосфатом также могут использоваться на алюминии , цинке , кадмие , серебре и олова . ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

История

Фосфатизация огнестрельного оружия было обнаружено около 1910 года, когда было обнаружено, что поверхность стали, если изменена на фосфат, приобретает значительную коррозионную стойкость. ^{[ 5 ]}^: 393 До 1940 -х годов он был очень популярен в США, пока не были введены более современные, но подобные методы отделки металла. ^{[ 5 ]}^: 393

Типы

Основными типами фосфатных покрытий являются марганцерие, железо и цинк. ^{[ 9 ]}

Манганцевые фосфатные покрытия используются как для коррозионной устойчивости, так и для смазки, и применяются только путем погружения.
Железные фосфатные покрытия обычно используются в качестве основания для дальнейших покрытий или покраски и наносятся путем погружения или распыления.
Цинко-фосфатные покрытия используются для коррозионной устойчивости, в качестве слоя смазки, а также в качестве основания для краски/покрытия, а также могут применяться путем погружения или распыления. Они также могут быть применены к оцинкованной стали . ^{[ 1 ]}^{[ 6 ]}

Процесс

Процесс использует низкую растворимость фосфатов при среднем или высоком рН . Ванна представляет собой раствор фосфорной кислоты ( H ₃ PO ₄ ), содержащий желаемый железо, цинк или марганцевые катионы и другие добавки. ^{[ 10 ]} Кислота реагирует с металлом железа, продуцирующим водород и катион железа:

Fe + 2 часа
₃ O. ⁺
→ Fe ²⁺
+ H
₂ + 2 ч
₂ o

Протоны, потребляющие реакцию, повышают рН раствора в непосредственной близости от поверхности, пока в конечном итоге фосфаты не станут нерастворимыми и не станут нанесены на него. Реакция кислоты и металлов также создает железо фосфат локально, который также может быть осажден. При отложении цинка фосфата или фосфата марганца дополнительный железо фосфат может быть нежелательной примесей.

Ванная часто включает окислитель, такой как нитрит натрия ( Nano ₂ ), чтобы потреблять газ водорода ( h
₂ ) - который в противном случае образовал бы слой крошечных пузырьков над поверхностью, замедляя реакцию. ^{[ 10 ]}

Основной стадии фосфалирования может предшествовать «активационная» ванна, которая создает крошечные частицы титановых соединений на поверхности. ^{[ 10 ]}

Эффективность фосфатного покрытия зависит от его кристаллической структуры , а также от его толщины. Плотная микрокристаллическая структура с низкой пористостью , как правило, лучше всего подходит для коррозионной стойкости или последующей живописи. Грубная зерновая структура, пропитанная маслом, может быть лучше для износостойкости. Эти факторы можно контролировать путем изменения концентрации ванны, состава, температуры и времени. ^{[ 6 ]}

ПАРКЕРИЗАЦИИ

Parkerizing - это метод защиты стальной поверхности от коррозии и повышения ее сопротивления к износу путем применения химического переоборудования фосфата. Обычно это применялось к огнестрельному оружию. ^{[ 5 ]}^: 393 Паркиризация обычно считается улучшенным процессом фосфатирования цинка или марганца , а не для улучшения процесса фосфатирования железа, хотя некоторые используют термин , парковый в качестве общего термина для применения фосфалирования (или фосфатизирующих) покрытий, который включает в себя процесс фосфалирования железа.

Бондеризация , фосфалирование и фосфатизация - это другие термины, связанные с процессом паркаризации, но часто использовались для отделки автомобильных деталей, поскольку он давал более тонкое зерно на поверхности. ^{[ 5 ]}^: 394 Он также был известен как маринован в контексте кованого железа и стали . ^{[ 11 ]}

Parkerizing обычно используется на огнестрельном оружии как более эффективную альтернативу сильщику , которая представляет собой ранее разработанное химическое преобразование . Он также широко используется на автомобилях для защиты незавершенных металлических деталей от коррозии.

Процесс паркаризации не может быть использован для защиты нерухозных металлов, таких как алюминий , латунь или медь , но вместо этого может использоваться для химической полировки или травления. Точно так же не может быть применено к сталям, содержащим большое количество никеля или на нержавеющую сталь . Пассивация может быть использована для защиты других металлов.

Ранняя история

Развитие процесса была начата в Англии и продолжилась семьей Паркер в Соединенных Штатах . Термины Parkerizing , Parkerize и Parkerized - все это технически зарегистрировано американские товарные знаки Henkel Adhesives Technologies , хотя терминология в значительной степени превратилась в общее использование в течение многих лет. Процесс был впервые использован в больших масштабах при изготовлении огнестрельного оружия для военных Соединенных Штатов во время Второй мировой войны . ^{[ 12 ]}

Самая ранняя работа по процессам фосфалирования была разработана британскими изобретателями Уильямом Александом Россом, британским патентом 3119, в 1869 году, и Томасом Уоттсом Кослеттом, британским патентом 8667, в 1906 году. Кослетт из Бирмингема, Англия , впоследствии подал патент, основанный на том же. Процесс в Америке в 1907 году, который был предоставлен патентом США 870 937 в 1907 году. Он по существу обеспечил процесс фосфатирования железа с использованием фосфорной кислоты .

Улучшенное патентное заявление на фосфалирование марганца, основанное в значительной степени в этом раннем британском процессе фосфалирования железа, было подано в США в 1912 году и выпущено в 1913 году Фрэнку Руперту Гранвиллю Ричардсу в качестве патента США 1 069 903 .

Кларк У. Паркер приобрел права на патенты Кослетта и Ричардса США и экспериментировал на семейной кухне с этими и другими ржавными составами. Конечным результатом было то, что Паркер вместе со своим сыном Уайманом С. Паркером, работающим вместе, создал защищенную от ржавой фосфалирующей компании Parker America Company из Америки в 1915 году.

Rd Colquhoun из Parker Rust Phoshating Company of America затем подала еще одно улучшенное заявление на фосфалирующее патент в 1919 году. Этот патент был выдан в 1919 году в качестве патента США 1311 319 , для улучшенного метода фосфалирования марганца (Parkerizing).

Аналогичным образом, Бейкер и Дингман из компании-защищенной от ржавчины Parker подали улучшенный патент на процесс фосфатирования марганца (Parkerizing) в 1928 году, который сократил время обработки до 1 ⁄ 3 из исходного времени, которое требовалось путем нагрева раствора до температуры в точно контролируемом диапазоне от 500 до 550 ° F (от 260 до 288 ° C). Этот патент был выпущен в качестве патента США 1761 186 в 1930 году.

Фосфалирование марганца, даже с этими улучшениями процесса, все еще требовало использования дорогих и трудных для обездоленных соединений марганца. Впоследствии компания Parker Company разработала альтернативную технику для использования более простых соединений за меньшие расходы, используя фосфалирование цинка вместо фосфалирования марганца. Патент на этот процесс фосфатирования цинка (с использованием стратегических соединений , которые остаются доступными в Америке во время войны) был предоставлен изобретателю Ромига из американской компании по химической краске в 1938 году в качестве патента США 2132 883 , непосредственно перед потерей легкого доступа к соединениям манганец. Это произошло во время Второй мировой войны .

Несколько аналогично улучшенным улучшениям процесса фосфатирования марганца, обнаруженными Baker и Dingman, был обнаружен аналогичный улучшенный метод для улучшения процесса фосфалирования цинка. Это улучшение было обнаружено Дарси из компании Parker Rust Proof Company, которая подала патент в феврале 1941 года, который был предоставлен в августе 1942 года, патент в США 2293 716 , который улучшился на процессе цинка (Parkerizing). Он обнаружил, что добавление меди уменьшает потребность в кислотности по сравнению с тем, что потребовалось, и это также добавление хлората к уже используемым нитратам позволило бы дополнительно запустить процесс при гораздо более низкой температуре в диапазоне от 115 до 130 ° F (46 до 54 ° C), снижение стоимости запуска процесса дальнейшего. С этими улучшениями процесса, конечным результатом заключался в том, что низкотемпературный (энергоэффективный) процесс фосфатирования цинка (паркаризации) с использованием стратегических материалов, к которым Соединенные Штаты имели готовый доступ, стал наиболее распространенным процессом фосфатирования, используемых во время Второй мировой войны для во Второй мировой войне. Защитите американские военные материалы, такие как огнестрельное оружие и самолеты от ржавчины и коррозии.

Более поздние события

Glock Ges.mbh , австрийский производитель огнестрельного оружия, использует черный процесс паркаризации в качестве верхнего слоя до процесса Tenifer для защиты слайдов пистолетов изготовленных ими . После применения процесса TENFER применяется черная паркаризованная отделка, и слайд защищен, даже если паркаризованная отделка должна была изнашиваться. Таким образом, Parkerizing, используемой техникой защитной и декоративной отделки, которая используется по сравнению с другими базовыми улучшенными методами защиты от металлов.

Различные сходные рецепты для плиты Kitchen Parkericizing иногда распространяются в публикациях с оружием, а наборы паркируются крупными дистрибьюторами с оружием, такими как Brownells.

Использование

Рисовать учебник

Фосфатные покрытия также обычно используются в качестве эффективного подготовки поверхности для дальнейшего покрытия и/или покраски, обеспечивая отличную адгезию и электрическую изоляцию. ^{[ 6 ]}

Коррозионная стойкость

Фосфатные покрытия часто используются для защиты стальных деталей от ржавчины и других типов коррозии. Тем не менее, они несколько пористые, поэтому это использование требует пропитывания покрытия маслом, краской или каким -то другим запечатанным веществом. Результатом является плотно прилипший диэлектрический (электрически изолирующий) слой, который может защитить часть от электрохимической и недостаточной коррозии. ^{[ 6 ]}

Износостойкость

Цинк и марганцевые покрытия используются, чтобы помочь разрываться в компонентах, подверженных износу ^{[ 1 ]} и помогите предотвратить раздражение . ^{[ 6 ]}

Смазка

В то время как цинкофосфатное покрытие само по себе несколько абразивно , его можно превратить в смазывающий слой для операций с образованием холода путем обработки стеаратом натрия ( мыло ). Мыло реагирует с кристаллами фосфата, образующими очень тонкий нерастворимый и гидрофобный слой из цинка , который помогает удерживать непрореагированный стеарат натрия даже при экстремальной деформации детали, такой как в проводном чертеже . ^{[ 1 ]}^{[ 13 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} «Цинк и марганцевые фосфаты» . www.parkerhq.com . Паркер-ржаво-защищенная из Кливленда . Получено 2014-09-30 .
^ «Фосфалирование; усовершенствованная защита от коррозии» . surfacepretreatment.com . Архивировано из оригинала 2011-07-16.
^ TSN Sankara Narayanan (2005): «[Поверхностная предварительная обработка покрытиями фосфата - предварительная обработка обзорной поверхности покрытиями фосфата - обзор]» rev.adv.mater.sci , том 9, страницы 130-177.
^ W. Meisel (1986): «Исследования фосфатизации стали и ее коррозионных продуктов». Глава промышленного применения эффекта Мессбауэра . doi : 10.1007/978-1-4613-1827-9_15
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Dunlap, Roy F. (2003). Отрельтив: Руководство по проектированию огнестрельного оружия, строительства, изменения и реконструкции: для любителей и профессиональных оружейников и пользователей современного огнестрельного оружия (2 изд.). Гаррисберг, Пенсильвания: Stackpole Co. ISBN 0-8117-0770-9 Полем OCLC 59667928 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон Джим Дюфур (2006): Введение в металлургию , 5 -е издание, страницы IX 11–12.
^ Джозеф Эдвардс (1997): системы покрытия и обработки поверхности для металлов . Финиша Publications Ltd. ISBN 0-904477-16-9
^ Дж. Скар, М. Уолтер и Д. Олбрайт (1997): « Нехроматные конверсионные покрытия для отливок магния ». SAE Техническая бумага 970324, doi : 10.4271/970324
^ «Фосфатное покрытие: цинк, железо или фосфат марганца» . United Talting, Inc. Архивирована с оригинала 2011-07-17.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Stauffer, JL (1993). Проектирование и реализация отделочных систем: руководство для параметров продукта, покрытий, процесса и оборудования . Малый С. 132–134. ISBN 9780872634343 .
^ Pheiffer, J. (18 июля 1933 г.). «Замаскивание кованого железа и стали с помощью фосфорной кислоты» . 1-й Всемирный нефтяной конгресс, Лондон, Великобритания, июль 1933 г. (WPC-1122).
^ «Просто факты» . Calvan.com . Получено 12 апреля 2014 года .
^ «Проволочный рисунок фосфат» . Архивировано из оригинала 28 февраля 2009 года . Получено 3 января 2009 г.

Источники

MIL-HDBK-205, фосфатное и черное оксидное покрытие железных металлов : стандартный обзор на покрытиях фосфата и черного оксида (синей)
Будинский, Кеннет Дж. (1988), Поверхностная инженерия для износостойкой устойчивости , Энглвуд Клиффс, Нью -Джерси : Прентис Холл, с. 48
Брими, Марджори А. (1965), Электрофинирование , Нью -Йорк, Нью -Йорк : American Elsevier Publishing Company, Inc., с. 62–63 .

Внешние ссылки

Henkel Surface Technologies -текущий владелец Parco-Lubrite (процесс фосфатирования марганца) и других парковочных покрытий, продюсирования ржавчины. (Parco является зарегистрированным товарным знаком Henkel Surface Technologies.)
Коралловая химическая компания - текущий владелец Coral Eco Create (процесс покрытия ванадиевого конверсии)
Паркер Rust-Rupe of Cleveland -оставшиеся из четырех оригинальных лицензиатов Parker Chemical в настоящее время предлагает услуги фосфалирования

[park2014-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} «Цинк и марганцевые фосфаты» . www.parkerhq.com . Паркер-ржаво-защищенная из Кливленда . Получено 2014-09-30 .

[surf2011-2] «Фосфалирование; усовершенствованная защита от коррозии» . surfacepretreatment.com . Архивировано из оригинала 2011-07-16.

[nara2005-3] TSN Sankara Narayanan (2005): «[Поверхностная предварительная обработка покрытиями фосфата - предварительная обработка обзорной поверхности покрытиями фосфата - обзор]» rev.adv.mater.sci , том 9, страницы 130-177.

[meis1986-4] W. Meisel (1986): «Исследования фосфатизации стали и ее коррозионных продуктов». Глава промышленного применения эффекта Мессбауэра . doi : 10.1007/978-1-4613-1827-9_15

[:0-5] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Dunlap, Roy F. (2003). Отрельтив: Руководство по проектированию огнестрельного оружия, строительства, изменения и реконструкции: для любителей и профессиональных оружейников и пользователей современного огнестрельного оружия (2 изд.). Гаррисберг, Пенсильвания: Stackpole Co. ISBN 0-8117-0770-9 Полем OCLC 59667928 .

[dufo2006-6] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон Джим Дюфур (2006): Введение в металлургию , 5 -е издание, страницы IX 11–12.

[edwa1997-7] Джозеф Эдвардс (1997): системы покрытия и обработки поверхности для металлов . Финиша Publications Ltd. ISBN 0-904477-16-9

[skar1997-8] Дж. Скар, М. Уолтер и Д. Олбрайт (1997): « Нехроматные конверсионные покрытия для отливок магния ». SAE Техническая бумага 970324, doi : 10.4271/970324

[unit2011-9] «Фосфатное покрытие: цинк, железо или фосфат марганца» . United Talting, Inc. Архивирована с оригинала 2011-07-17.

[stau1993-10] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Stauffer, JL (1993). Проектирование и реализация отделочных систем: руководство для параметров продукта, покрытий, процесса и оборудования . Малый С. 132–134. ISBN 9780872634343 .

[pheiffer33-11] Pheiffer, J. (18 июля 1933 г.). «Замаскивание кованого железа и стали с помощью фосфорной кислоты» . 1-й Всемирный нефтяной конгресс, Лондон, Великобритания, июль 1933 г. (WPC-1122).

[12] «Просто факты» . Calvan.com . Получено 12 апреля 2014 года .

[surf2009-13] «Проволочный рисунок фосфат» . Архивировано из оригинала 28 февраля 2009 года . Получено 3 января 2009 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]