Fosforanowanie cynkowe z następującym po nim powlekaniem elektroforetycznym nadal stanowi standardowy proces spełniający wysokie wymagania jakościowe
Niskotemperaturowe cynkowanie fosforanowe z automatyczną kontrolą procesu
Wysoka jakość aplikacji, niski potencjał ryzyka oraz optymalizacja kosztów procesów – takie są cele zrównoważonego rozwoju w chemicznej technologii powierzchniowej. Dobrym przykładem jest tu zastosowanie niskotemperaturowego cynkowania fosforanowego w powiązaniu z automatyczną kontrolą procesu.
W ciągu ostatnich 40 lat chemiczna technologia obróbki powierzchni przeszła trzy etapy innowacji. Najpierw celem było niezawodne osiągnięcie i utrzymanie na stałym poziomie jakości wymaganej przez użytkowników. Wtedy pojawiła się idea zrównoważonego rozwoju, ponieważ wysokiej jakości i stabilne procesy zmniejszają między innymi koszty przeróbek i reklamacji. Następnie na pierwszy plan wysunęło się bezpieczeństwo obchodzenia się z chemikaliami i ochrona środowiska. Ograniczenie i unikanie substancji niebezpiecznych i mających znaczenie dla środowiska stanowiło kolejny wkład w zrównoważony rozwój.
Po osiągnięciu i ustabilizowaniu tych innowacyjnych celów skupiono się na optymalizacji kosztów procesów, aby umożliwić użytkownikom przetrwanie w globalnej walce konkurencyjnej. Zatem zrównoważony rozwój w dziedzinie chemicznej technologii obróbki powierzchni oznacza obecnie procesy zoptymalizowane pod względem kosztów, obejmujące produkty chemiczne o wysokiej jakości zastosowania i niskim potencjale ryzyka. Dobrym przykładem jest stosowanie fosforanowania cynkowego w niskiej temperaturze w połączeniu z automatyczną kontrolą procesu.
Problem: szlam fosforanowy
Fosforanowanie cynkowe z następczą powłoką elektroforetyczną jest nadal standardowym procesem spełniającym wysokie wymagania jakościowe, na przykład w przemyśle motoryzacyjnym lub w sektorze maszyn rolniczych. Warstwa fosforanu cynku chemicznie związana z powierzchnią podłoża zapewnia więcej punktów kotwiczenia dla farby dzięki znacznie większej powierzchni niż metal bazowy, co oznacza, że przyczepność warstwy farby do podłoża jest znacznie zwiększona.
W zależności od systemu fosforanowanie cynkowe powoduje powstawanie szlamu fosforanowego, który musi być usuwany z systemu w sposób jak najbardziej ciągły, na przykład poprzez częściową filtrację za pomocą prasy płytowej. Szlam pozostający w instalacji osadza się głównie w poziomych strefach o spokojnym przepływie i czasami musi być usuwany w sposób złożony, chemicznie i/lub mechanicznie. Konieczne było zatem opracowanie metody fosforanowania cynkowego, która przy dostępnych czasach obróbki wymaga tylko 35°C zamiast 45–50°C. Należało jednak zachować zrównoważony stosunek nowoczesnego fosforanowania cynkowego o niskim stopniu trójwartościowości pod względem stężenia kationów cynku, niklu i manganu względem siebie oraz w stosunku do głównych anionów azotanowych i fosforanowych.
Porównanie SEM fosforanowania cynku w temperaturze 35°C (po lewej) i 50°C (po prawej)
Automatyczna kontrola procesu zapewnia utrzymanie ważnych parametrów procesu na stałym poziomie oraz wibracje systemu wyłącznie w zakresie bardzo małych amplitud koncentracji
Prawidłowe tworzenie się warstwy podczas procesu zanurzania osiąga się dzięki zastosowaniu środka aktywującego na bazie fosforanu cynku i specjalnie dostosowanej receptury procesu fosforanowania. Oprócz oszczędności energii grzewczej rzędu 25–30% i odpowiedniego zmniejszenia śladu węglowego system generuje około 25% mniej i bardziej miękkiego szlamu fosforanowego, który jest łatwiejszy do usunięcia. Dodatkowo potrzeba o 8–12% mniej roztworu uzupełniającego do fosforanowania, co znacznie przyczynia się do oszczędzania zasobów i obniżenia kosztów procesu.
Stałe parametry dzięki automatycznej kontroli procesu
Zastosowanie automatycznej kontroli procesu zapewnia utrzymanie istotnych parametrów procesu na stałym poziomie oraz wibracje systemu wyłącznie w zakresie bardzo niewielkich amplitud koncentracji. Ogranicza to nieproduktywne wykorzystanie, na przykład przyspieszacza, oraz związane z tym koszty. Taki system oferuje również możliwość łączenia procesów: „myśląca” pompa dozująca wysyła sygnał do magazynu chemikaliów, że potrzebny jest nowy pojemnik z określonym składnikiem procesowym. W ten sposób można zoptymalizować procesy łańcucha dostaw i ograniczyć kosztowne dostawy. Na przykład w automatycznym obwodzie sterującym czujnik stale mierzy przewodność elektryczną kąpieli aktywacyjnej i wartość pH. Jeśli zaprogramowana w jednostce sterującej wartość graniczna pH nie zostanie osiągnięta, uruchamia się pompa dozująca, która wprowadza regulator pH bezpośrednio z pojemnika dostawczego do kąpieli. Po osiągnięciu górnej wartości zadanej pompa wyłącza się automatycznie. Centralna jednostka sterująca z ośmioma wejściami dla czujników pomiarowych i ośmioma wyjściami do sterowania pompami dozującymi lub zaworami kosztuje około 4000 euro.
Specjaliści w przygotowaniu powierzchni
Jako specjaliści ds. obróbki powierzchni zakłady chemiczne Chemische Werke Kluthe GmbH opracowują i wytwarzają produkty chemiczne oraz innowacyjne rozwiązania procesowe dla obróbki metali i czyszczenia, obróbki wstępnej i obsługi lakierni. Są to główne obszary specjalizacji, dzięki którym firma może zapewnić klientom doradztwo oraz serwis na najwyższym poziomie. Dla Kluthe, poza pierwszorzędną jakością i trwałością produktów, bardzo ważnym aspektem jest bezpieczeństwo i zgodność z zasadami ochrony środowiska. Priorytetem jest oferowanie kompleksowych usług i współpraca jako równi partnerzy.
Kluthe obsługuje ponad 15 000 klientów na całym świecie w 44 lokalizacjach. Jako globalna firma rodzinna z ponad 65-letnim doświadczeniem w dziedzinie badań i rozwoju Kluthe oferuje klientom wyjątkową przewagę nad konkurencją.
Kluthe Poland
www.kluthe.com
