Aktualności i przegląd rynku

Osady powstające podczas fosforanowania żelazowego

W trakcie procesu fosforanowania mamy do czynienia z niekorzystnym zjawiskiem powstawania osadów mających wpływ na spadek parametrów technicznych powłoki fosforanowej. Czy z tym problemem można sobie jakoś poradzić? Czy jest możliwe całkowite wyeliminowanie powstawania osadów w procesie fosforanowania? W poniższym artykule zostaną omówione przyczyny i skutki powstawania osadów, sposoby ich redukcji oraz metody postępowania z przepracowanymi kąpielami fosforanującymi.

Fosforanowanie

Fosforanowanie jest obecnie jedną z częściej stosowanych metod obróbki chemicznej (konwersji) powierzchni, ponieważ powstająca warstwa fosforanów tworzy bezpośrednią ochronę zabezpieczającą metal przed korozją oraz pozwala na uzyskanie wysokiego stopnia rozwinięcia powierzchni, co jest zjawiskiem szczególnie pożądanym w procesie nakładania farb proszkowych. Dodatkowo jest to proces szybki, łatwy do skontrolowania i powtarzalny. W przypadku fosforanowania żelazowego (zwanego również amorficznym) na powłoce metalu otrzymujemy powłoki złożone z tlenków i fosforanów żelaza o masie jednostkowej rzędu 0,15 – 1,2 g/m2, które po nałożeniu farby proszkowej dają zabezpieczenie antykorozyjne wytrzymujące powyżej 400 godzin w komorze solnej. Preparaty stosowane do fosforanowania żelazowego są niepalne, nie stwarzają szczególnego zagrożenia dla pracownika na stanowisku pracy, a cały proces jest łatwy do przeprowadzenia i skontrolowania.

Żeby osiągnąć wysoką wydajność i krótki czas prowadzenia procesu, do kąpieli fosforanującej dodawane są tzw. aktywatory (przyśpieszacze). Przyśpieszacze są to związki chemiczne, które inicjują powstawanie kryształów, przez co pozwalają znacznie skrócić czas tworzenia się powłoki fosforanowej. Obecnie większość procesów jest inicjowana za pomocą utleniaczy, takich jak azotan (III) sodu, nadtlenek wodoru czy chlorany, które oprócz bardzo dobrych właściwości technicznych mają jednak tę wadę, że są niebezpieczne dla człowieka i środowiska naturalnego. I tak np. azotan (III) sodu jest substancją o wysokim potencjale utleniającym, działa toksycznie na organizm ludzki oraz jest produktem bardzo toksycznym dla środowiska wodnego. Pozostałe aktywatory są również związkami o wysokim potencjale utleniającym, ponadto działają ekotoksycznie.Ponieważ kąpiel robocza jest rozcieńczonym roztworem preparatu fosforanującego (średnio 20 – 50-krotnie), to stężenie aktywatorów w takiej kąpieli jest niewielkie, a ryzyko stwarzane przez nie jest największe podczas procesu aplikacji koncentratu. Wytwarzanie i wykorzystywanie kąpieli zawierających tego rodzaju składniki zmusza producentów i użytkowników do stosowania zabezpieczeń minimalizujących ryzyko podczas produkcji i dozowania preparatów fosforanujących oraz do chemicznej neutralizacji zużytych roztworów. Minimalizacja ryzyka związana jest zawsze z dodatkowymi kosztami, które muszą ponieść zarówno wytwórcy, jak i dalsi użytkownicy. Oprócz działania pozytywnego (inicjowanie powstawania kryształów), przyśpieszacze przyczyniają się również do zwiększenia wytrącania się osadów w trakcie dalszego prowadzenia procesu fosforanowania. To powoduje ubytek aktywatora w roztworze, co skutkuje wydłużeniem czasu trwania procesu i może wpłynąć niekorzystnie na parametry techniczne powłoki fosforanów. Oprócz aktywatorów, na ilość osadu mają również wpływ inne czynniki, takie jak nieodpowiednio dobrane parametry fizyczne kąpieli (pH, temperatura) czy substancje pochodzące z zanieczyszczeń powierzchni (np. pozostałości po procesie trawienia lub odtłuszczania). Wytrącanie osadów jest zjawiskiem niekorzystnym, gdyż mieszanie się składników osadów z fosforanami krystalizującymi na metalu negatywnie wpływa na jakość powierzchni. Ponadto, pojawianie się osadów zmniejsza żywotność kąpieli, powoduje przestoje w pracy linii technologicznej oraz podnosi ogólne koszty fosforanowania. Całkowite wyeliminowanie osadów z powodu istoty procesu jest praktycznie niemożliwe, ale dobra znajomość jego mechanizmu i częste monitorowanie przebiegu operacji może znacząco wpłynąć na redukcje ich ilości.