Разработка сухой композиции для процесса нанесения аморфных фосфатных покрытий

• Автор: Гиринов, Олег Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Обзор литературы

1.1. Введение

1.2. Теоретические основы процесса фосфатирования

1.2.1. Механизм формирования фосфатных покрытий

1.2.2. Ускорители процесса фосфатирования

1.3. Аморфные фосфатные покрытия

1.3.1. Практическое применение

1.3.2. Механизм и условия формирования

1.3.3. Структура, состав и физикохимические свойства

1.3.4. Растворы для нанесения аморфных фосфатных покрытий
1.4. Способы нанесения фосфатных покрытий
1.5. Подготовка поверхности металлов перед фосфатированием
1.6. Последующая обработка фосфатных покрытий
1.7. Методы контроля защитных свойств фосфатных покрытий
2. Методика эксперимента
2.1. Приготовление сухого фосфатирующсго концентрата
2.1.1. Приготовление рабочего раствора
2.2. Аналитические методы контроля состава фосфатируюших растворов
2.2.1. Определение общей и свободной кислотности раствора
2.2.2. Определение содержания фосфатов
2.2.3. Определение моющей способности
2.3. Подготовка поверхности образцов перед фосфатированием
2.3.1. Обезжиривание
2.4. Фосфатирование
2.5. Последующая обработка фосфатированной поверхности
2.6. Определение удельной массы фосфатного слоя и удельной массы ставившегося металла
2.7. Удаление фосфатных покрытий
2.8. Ускоренный метод определения защитной способности фосфатных покоытий
2.9. Коррозионные испытания
2 Измерение стационарного потенциала
3. Экспериментальная часть
3.1. Выбор состава фосфатирующей композиции
3.2. Влияние концентрации фосфат иона на основные характеристики
ипопесса ЬосЬатипования
3.3. Влияние природы однозамещенного фосфата на основные
хаоактепистики поонесса
3.4. Влияние природы и концентрации ускорителя на основные
хаоактсоистики поопесса
3.5. Поляризационные исследования процесса фосфатирования
3.6. Подбор специальных добавок
3.6.1. Органические кислоты
3.6.2. Поверхностно активные вещества
3.7. Отработка режима корректировки
3.8. Исследование влияния температуры
3.9. Коррозионные циклические испытания
ВЫВОДЫ
Литература


С, не уступающие по основным характеристикам слоям, сформированным в растворах на основе жидких композиции аморфного фосфатирования. Показано, что в сухих композициях аморфного фосфатирования в качестве источника фосфат-ионов следует использовать однозамещенные фосфаты щелочных металлов или аммония и концентрированную до -% ортофосфорную кислоту, ускоритель, не изменяющий агрегатного состояния смеси, органическую кислоту из класса полиосновных или оксикислот, мелкодисперсный диоксид кремния. Процессы фосфатирования находят широкое применение в различных отраслях промышленности для решения различных технических задач, что обусловлено уникальными функциональными свойствами фосфатных покрытий. Фосфатированию подвергают углеродистые и низколегированные стали, чугун, цинк, кадмий, медь, алюминий и др. Высоколегированные стали плохо подвергаются фосфафатированию. Фосфатные слои химически связаны с металлом и состоят из сросшихся между собой мельчайших кристаллов, разделенных порами микроскопических размеров и образующих высокоразвитую шероховатую поверхность. Эти технически ценные свойства фосфатных слоев, а также простота их получения и сравнительно низкая стоимость обусловили широкое распространение процессов фосфатирования. Техническое значение применения фосфатных покрытий для защиты стали от коррозии в сочетании с ЛКП обусловлено в немалой степени следующими обстоятельствами. После изготовления или сборки изделие перед нанесением органического покрытия обезжиривается и промывается в водных растворах. При этом в процессе сушки влажных деталей перед окрашиванием возникает опасность образования на очищенной поверхности ржавчины. Благодаря фосфатироваиию, эта опасность устраняется. Кроме того, фосфатные покрытия вследствие их прочного срастания с поверхностью изделия, шероховатости и пористости обуславливают хорошее сцепление органического покрытия с поверхностью изделия, улучшают адгезию антикоррозионного покрытия с металлической основой. Считается, что вклад фосфатного покрытия в улучшение адгезии ЛКП обусловлен увеличением площади окрашиваемой поверхности, приводящей к увеличению количества образующихся химических связей между основой и ЛКП, а также поглощением краски микропорами фосфатного слоя и химическими реакциями между ненасыщенными смолами лакокрасочного материала и фосфатами, составляющими фосфатное покрытие[1]. Наконец, вследствие низкой электропроводности, фосфатные пленки хорошо защищают металл от подпле-ночной коррозии - распространения очагов коррозии, возникающих под слоем ЛКП, например, при механическом его повреждении. Технологии нанесения фосфатных покрытий сравнительно просты в реализации. Однако, сущность процессов, происходящих при формировании фосфатных слоев, достаточно сложна. Ортофосфорная кислота, является трёхосновной кислотой. В водных растворах Н3РО4 подвергается электролитической диссоциации ступенчато: легко диссоциирует первый атом водорода, заметно труднее - второй и весьма трудно - третий. Уже в первой ступени диссоциации - Н3РО4 + Н ^ Н3О4 + Н2Р‘ - (К| = 7 • '3) - фосфатная кислота выступает как электролит лишь средней силы. Второй протон от иона Н2Р‘ отщепляется гораздо труднее: Н2Р‘ + Н Н+ + НР2‘ (К2 = 7, • '8). НР ’ + Н Н3О’ + Р ' (К3 = 4,8 • "). По третьей ступени диссоциации Н3Р можно отнести к слабейшим кислотам. Определение теплоты и свободной энергии ионизации показало, что первая ступень диссоциации Н3Р протекает с экзотермическим, а последующие две - с эндотермическим эффектом [2]. В растворах Ы3Р наряду с диссоциированными частицами присутствуют и недиссоциированные молекулы Н3РО4. Соотношение продуктов диссоциации Н3Р определяет значение pH раствора. Фосфорная кислота особенно при нагревании энергично реагирует с большинством металлов и их окислов, образуя фосфаты. При взаимодействии разбавленных растворов (1 - 3%) Н3Р с некоторыми металлами (железо, цинк, кадмий) на их поверхности образуется тонкий слой нерастворимых фосфатов в виде пленки. Указанное свойство растворов Н3Р и ее кислых солей и обусловливает практическое использование их для фосфатирования.