Metālsfosfāta ārstēšana, pazīstams arī kā fosfatācija, ir būtisks virsmas apstrādes process, kas gadu desmitiem ilgi tiek plaši izmantots dažādās nozarēs. Šis process ietver fosfāta pārveidošanas pārklājuma veidošanos uz metāla substrātu virsmas, izmantojot ķīmisku reakciju. Iegūtais pārklājums ne tikai nodrošina izturību pret koroziju, bet arī kalpo kā lielisks pamats nākamajiem pārklājumiem, piemēram, krāsām un līmēm.
Fosfātu ārstēšanas vēsturi var izsekot līdz 20. gadsimta sākumam. 1907. gadā vācu ķīmiķim Alberts Monika tika piešķirts pirmais fosfācijas patents. Sākotnēji process galvenokārt tika izmantots automobiļu rūpniecībā, lai uzlabotu metāla detaļu izturību pret koroziju. Gadu gaitā, nepārtraukti attīstot tehnoloģiju, fosfātu apstrāde ir attīstījusies un atklājusi pielietojumu plašā nozarē, ieskaitot kosmisko, elektroniku un sadzīves tehniku.
Fosfātu apstrādes princips ir balstīts uz ķīmisku reakciju starp metāla virsmu un fosfātu saturošu šķīdumu. Kad metāls ir iegremdēts fosfācijas vannā, notiek virkne reakciju, kā rezultātā uz virsmas veidojas nešķīstoša fosfāta plēve. Filmas sastāvs un struktūra ir atkarīga no dažādiem faktoriem, piemēram, metāla veida, fosfācijas šķīduma sastāva un noapstrādātparametri.
Piemēram, dzelzs un tērauda gadījumā fosfācijas process parasti ietver šādas darbības: pirmkārt, metāla virsma tiek iztīrīta, lai noņemtu netīrumus, eļļu vai rūsu. Pēc tam tas ir iegremdēts fosfācijas šķīdumā, kas satur fosforskābes un metāla fosfātus, piemēram, cinka vai mangāna fosfātus. Skābe reaģē ar metāla virsmu, izraisot neliela daudzuma metāla izšķīšanu un ūdeņraža gāzes veidošanos. Tas noved pie vietēja pH palielināšanās, kas veicina metāla fosfātu nokrišņus uz virsmas, veidojot aizsargājošu plēvi.
Fosfātu apstrādes procesu ietekmē vairāki faktori, kas ir rūpīgi jākontrolē, lai nodrošinātu pārklājuma kvalitāti un veiktspēju. Viens no vissvarīgākajiem faktoriem ir fosfācijas šķīduma temperatūra. Dažādiem fosfācijas procesu veidiem nepieciešami atšķirīgi temperatūras diapazoni. Piemēram, auksto fosfāciju veic istabas temperatūrā, savukārt karstai fosfācijai šķīdumu jāuzsilda līdz augstākai temperatūrai, parasti no 60 līdz 90 grādiem pēc Celsija. Augstāka temperatūra var paātrināt reakcijas ātrumu, kā rezultātā rodas biezāks un blīvāks pārklājums, taču tiem ir nepieciešama arī vairāk enerģijas un var palielināt šķīduma iztvaikošanu.
Vēl viens kritisks faktors ir fosfācijas šķīduma koncentrācija. Fosforskābes un metāla fosfātu koncentrācija šķīdumā ietekmē plēves veidošanās ātrumu un pārklājuma īpašības. Ja koncentrācija ir pārāk zema, plēve var būt plāna un nevienmērīga, savukārt pārāk augsta koncentrācija var izraisīt pārmērīgu nokrišņu un sliktu pārklājuma kvalitāti.
Risinājuma pH vērtība ir arī svarīgs parametrs. PH vērtība ietekmē metāla fosfātu šķīdību un ķīmiskās reakcijas ātrumu. Parasti fosfācijas šķīdumu uztur ar nedaudz skābu pH, parasti no 2 līdz 7, atkarībā no īpašā procesa.
Turklāt apstrādes laiks, metāla virsmas veids un stāvoklis, kā arī piedevu klātbūtne fosfācijas šķīdumā var ietekmēt fosfāta apstrādes iznākumu. Piemēram, dažas piedevas var izmantot, lai uzlabotu pārklājuma izturību pret koroziju vai paātrinātu reakcijas ātrumu.
Fosfāta pārklājumam, kas izveidots šajā procesā, ir vairāki svarīgi pielietojumi. Viens no galvenajiem pielietojumiem ir korozijas aizsardzībā. Fosfāta plēve darbojas kā barjera, novēršot kontaktu starp metālu un apkārtējo vidi, piemēram, mitrumu, skābekli un kodīgas ķīmiskas vielas. Tas palīdz pagarināt metāla komponentu kalpošanas laiku, īpaši skarbā vidē.
Automobiļu rūpniecībā fosfātu apstrāde tiek plaši izmantota korpusa paneļiem, šasijas komponentiem un motora detaļām. Pārklājums ne tikai nodrošina izturību pret koroziju, bet arī uzlabo krāsas saķeri, nodrošinot ilgstošu un pievilcīgu apdari.
Vēl viens svarīgs pielietojums ir sagatavošanās turpmākajiem pārklājumiem. Fosfāta plēve nodrošina raupju un porainu virsmu, kas palielina mehānisko savienojumu starp metālu un pārklājumu, piemēram, krāsas vai pulvera pārklājumu. Tā rezultātā ir labāka pārklājuma sistēmas saķere un izturība.
Elektronikas rūpniecībā komponentu virsmas apstrādei izmanto fosfātu apstrādi, lai uzlabotu to izturību pret koroziju un elektriskajām īpašībām.
Salīdzinot ar citām virsmas apstrādes tehnoloģijām, piemēram, galvanizāciju un anodizēšanu, fosfātu apstrādei ir vairākas priekšrocības. Viena no galvenajām priekšrocībām ir tā rentabilitāte. Iekārtas un materiāli, kas nepieciešami fosficēšanai, ir salīdzinoši lēti, un process ir samērā vienkāršs un viegli ieviests.
Vēl viena priekšrocība ir tā daudzpusība. Fosfātu apstrādi var pielietot plašam metālu klāstam, ieskaitot tēraudu, dzelzi, alumīniju un cinku. To var izmantot arī ar dažādām komponentu formām un izmēriem, padarot to piemērotu dažādām nozarēm un lietojumiem.
Fosfātu apstrāde piedāvā arī labu izturību pret koroziju, it īpaši, ja to apvieno ar citiem pārklājumiem. Fosfāta plēves poraina struktūra var absorbēt un saglabāt korozijas inhibitorus, vēl vairāk uzlabojot aizsardzību pret koroziju.
Tomēr fosfātu ārstēšanai ir arī daži ierobežojumi. Piemēram, pārklājuma biezums ir salīdzinoši plāns, parasti svārstās no 1 līdz 10 mikrometriem, kas var nebūt pietiekams dažām vidēm ar augstu koroziju. Šādos gadījumos var būt nepieciešami papildu pārklājumi.
Pēdējos gados, pieaugot uzsvaram uz vides aizsardzību, ir mēģināts attīstīt vairāk videi draudzīgiem fosfātu ārstēšanas procesiem. Piemēram, netoksisku vai zemu toksisku piedevu izmantošana un notekūdeņu un enerģijas patēriņa samazināšana ir svarīgi turpmākās attīstības virzieni.
Vēl viena tendence ir integrācijafosfāta ārstēšanaar citām virsmas apstrādes tehnoloģijām, lai sasniegtu labāku sniegumu. Piemēram, fosfācijas apvienošana ar nanotehnoloģijām vai virsmas modifikācijas metodēm var izraisīt jaunu veidu pārklājumu veidus ar uzlabotām īpašībām.
Noslēgumā jāsaka, ka metāla fosfāta apstrāde ir būtisks virsmas apstrādes process, kas piedāvā daudzas priekšrocības korozijas izturības un adhēzijas pārklājuma ziņā. Ar pastāvīgiem tehnoloģiskiem sasniegumiem un vides apsvērumiem fosfātu ārstēšanas nākotne izskatās daudzsološa, turpinot uzlabojumus procesa efektivitātē un pārklājuma veiktspējai.