فعال کردن شیمیایی سطوح فلزات در محیط اسید فسفریکی

صنایع
دانلود پایان نامه رشته صنایع بررسی پوشش دهی فسفاته بر روی فلزات و روال آماده سازی آن در شرکت ایران خودرو *قابل استفاده در رشته مکانیک چکیده: پوشش دهی فسفاته عملیاتی روی چدن، فولاد، فولاد گالوانیزه شده یا آلومینیوم، در محلول رقیق اسید فسفریک و دیگر ترکیبات است که در آن سطح فلز در محیط اسید فسفریکی به‌طور شیمیایی فعال‌شده و به لایه‌ای محکم و تقریباً محافظ از کریستال های غیرقابل‌حل فسفات، تبدیل می‌شود. وزن و ساختار کریستالی پوشش و اندازه نفوذ آن در داخل فلز پایه از طریق مراحل زیر کنترل می‌گردد: روش تمیزکاری قبل از عملیات استفاده از آبکشی فعال کننده حاوی تیتانیم و فلزات یا ترکیبات دیگر روش استفاده و کاربرد محلول درجه حرارت، غلظت و مدت‌زمان عملیات و اصلاح ترکیب شیمیایی محلول فسفاته روش فسفاته کردن معمولاً با توجه به شکل و اندازه قطعات تعیین می‌گردد. قطعات ریزی مثل پیچ و مهره، میخ و قطعات پرسی در بشکه‌ای دوار و غوطه‌ور در محلول فسفاته، پوشش داده می‌شوند. قطعات بزرگ نظیر بدنه یخچال، روی نوار نقاله از طریق اسپری کردن محلول، فسفاته می‌گردند. قطعات بدنه اتومبیل به‌صورت اسپری یا غوطه‌وری فسفات می‌شوند. ورق تمسه های فولادی را می‌توان به‌طور اسپری یا از طریق عبور دادن مداوم آن‌ها از میان محلول فسفاته نمود.ضخامت پوشش فسفاته امت پوشش فسفاته 3-50mm است مقدار پوشش رسوب‌کرده معمولاً برحسب وزن پوشش (g/m2 ) بیان می‌شود و ضخامت استفاده نمی‌کنند. کلمات کلیدی: فسفات کاری رنگ کاری فلزات آماده سازی سطوح فلزی پوشش دهی فسفاته بر روی فلزات مقدمه: تمام پوشش‌های فسفاته تحت واکنش‌های شیمیایی مشابهی ایجاد می‌گردند. اسید حمام، حاوی ترکیبات پوششی با سطح فلز واکنش انجام داده و در اثر خوردگی سطح، فیلم نازکی از محلول در سطح مشترک خنثی می‌گردد. در محلول خنثی‌شده حلالیت فسفات فلزی کاهش‌یافته و به‌صورت کریستال رسوب می‌کند. کریستال های فوق در اثر پتانسیل الکترواستاتیکی داخل فلز، جذب سطح شده و روی نقاط کاتدی رسوب می‌کنند.در اثر واکنش فسفات اسیدی با سطح فولاد دو نوع فسفات آهن تشکیل می‌شود. فسفات اولیه (Fe Po4 ) که وارد پوشش می‌گردد و فسفات ثانویه [Fe3(Po4)2] که به‌صورت محلول است. اگر فسفات آهن ثانویه به فسفات فریک اکسید شود از محلول رسوب خواهد کرد. به همین دلیل عوامل اکسیدان به حمام اضافه می‌کنند تا فسفات آهن ثانویه را از محلول جدا کند. چون فسفات آهن مانع از تشکیل پوشش می‌گردد. هرچند همه حمام‌های فسفاته طبیعت اسیدی دارند و تا حدی فلز تحت عملیات را موردحمله قرار می‌دهند ولی درنتیجه فسفاته شدن بندرت تردی هیدروژنی رخ می‌دهد این امر به دلیل آن است که همه حمام‌های فسفاته حاوی قطبش زدا یا اکسیدکننده هستند که با هیدروژن تشکیل‌شده وارد واکنش می‌شوند در فرآیندهای فسفات روی که برای محافظت خوردگی یا عملیات فسفات منگنز از روغن‌های ضدزنگ استفاده می‌کنند، ممکن است به علت پایین بودن مقدار قطبش زدا و اکسیدان، تردی هیدروژنی رخ بدهد. برای جلوگیری از تردی هیدروژنی ممکن است گرمایش ملایم یا پیر کردن طبیعی لازم باشد. در جه اسیدی حمام‌های فسفاته با توجه به ترکیب حمام و روش عملیات تغییر می‌کند. PH حمام‌های غوطه‌وری فسفات روی 1.4-2.4 است، درحالی‌که محلول‌های اسپری فسفاته روی با توجه به درجه حرارت حمام می‌توانند در PH بالاتری مثل 3.4 به کار روند. فسفات آهن معمولاً در PH حدود 3.8-5 کار می‌کنند. درجه اسیدی محلول‌های فسفات سرب نسبت به بقیه حمام‌های فسفاته بیشتر است. حمام‌های فسفات منگنز در دامنه PH مشابه محلول‌های غوطه‌وری فسفات روی کار می‌کنند. حمام‌های فسفات روی، آهن و منگنز معمولاً حاوی تسریع‌کننده هستند. موارد فوق ممکن است یک اکسیدان معمولی نظیر نیترات یا اکسیدان قوی مثل نیتریت، کلرات، پراکسید یا اسیدهای سولفوریک آلی باشد. نقش این عوامل بالا بردن سرعت پوشش دهی، اکسید کردن آهن و کاهش اندازه کریستال‌هاست. این مواد هیدروژن سطح فلز مورد عملیات را اکسید کرده و به‌این‌ترتیب محلول فسفاته می‌تواند به‌طور پیوسته با سطح فلز تماس پیدا کند، درنتیجه واکنشی کامل و نیز پوششی یکنواخت تأمین می‌گردد. تسریع‌کننده‌ها، آهن حل شده در حمام را اکسید کرده و به‌این‌ترتیب عمر مفید محلول را توسعه می‌دهند. در بسیاری از فرایندهای فسفات آهن، روی اکسیژن هوا به عنوان تسریع‌کننده تکیه می‌کنند. در حمام‌های فسفاته روی برای آلومینیم معمولاً برای اینکه پوشش سریع تشکیل شود و اثرات منفی آلومینیم مهار گردد به محلول فلورید آزاد یا کمپلکس اضافه می‌کنند. فهرست مطالب چكیده 1 مقدمه : آماده سازی فلز 15 فصل اول : سابقه تاریخی فسفاتكاری قبل از جنگ جهانی 15 فسفاتكاری درطی جنگ جهانی 19 توسعه در زمان جنگ 25 توسعه بعد از جنگ 27 فصل دوم : اندیشه‌های نظری مكانیسم‌های واكنش 30 زینك اورتوفسفاتها 32 فسفات منگنز 32 فسفات آهن 33 تشكیل پوشش 33 شتابدهنده‌ها 43 شتابدهنده‌های نیكل و مس 46 شتابدهنده‌های اكسید كننده 47 شتابدهندگی نیترات 48 شتاب با تركیبات نیتر و آلی 52 كنترل آهن فرو 55 شتاب دهنده كلرات 56 پوشش فسفات فلزات قلیایی 64 مشخصات پوششهای فسفات و دیگر پوششهای تبدیلی 70 پوششهای زینك فسفات 72 پوششهای فسفات منگنز 79 تكامل پوشش 79 ایست گازدهی 80 منحنی‌های زمان – و زن پوشش 80 اندازه گیری پتانسیل 80 آزمون میكروسكپی 82 وزن و ضخامت پوشش 83 خلل و فرج پوشش 88 تردی هیدروژنی 93 فصل سوم : مهیا كردن سطح مقدمه 95 تمیز كننده‌های قلیایی 97 گرایشها جهت تكامل تمیز كننده قلیائی 98 عوامل ظریف سازی 100 زنگبری قلیائی 100 تمیز كننده‌های حلالی 101 چربیگیری با بخار 102 تمیزكاری با حلالهای قابل امولسیون 103 تمیزكاری با حلالهای امولسیون شده 104 تمیز كننده‌های حلالی دیگر 104 تمیز كننده‌های اسیدی 105 روشهای تمیزكاری مكانیكی و ویژه 106 تمیز كاری سایشی 106 تمیز كننده‌های بخاری و فشار بالا 107 تمیز كاری الكترولیتی 107 تمیزكاری مافوق صوتی 108 تمیزكاری خطی و غیر خطی 109 ارزیابی تمیز كننده 110 فصل چهارم : پوششهای پایه رنگ مقدمه 111 فرآیندهای فسفات آهنی سبك وزن 114 فرآیندهای با تمیز كننده جداگانه 114 تمیز كننده / پوشش دهنده‌ها (چربیگری و فسفاته توام) 115 فرایندهای زینگ فسفات به عنوان واسطه پیوندی رنگ با زمینه 118 فرآیند پاششی 120 آماده سازی برای رنگ الكترولیتی 124 سیستمهای آندی 125 سیستمهای كاتدی 132 زمینه‌های روی، آلومینیوم و آمیزة عناصر 145 آماده سازی برای پوشش پودر 148 آماده سازی فولاد 150 آماده سازی سطوح روی و فولاد گالوانیزه 153 آماده سازی آلومینیوم 157 محصول آمیزه‌ای 157 فصل پنجم : پوشش دادن ضخیم با فسفات – فسفاتكاری ضخیم مقدمه 159 فرآیندهای فسفات فرو 160 فرآیندهای فسفات منگنز 161 فرآیندهای زینك فسفات 162 عمل پوشش كاری جهت جلوگیری از زنگ زدن 163 مواد پوششی ضد زنگ 165 پارافین‌ها 166 مواد محافظ آلی 166 پوششهای فسفات سیاه 167 فرآیند با دوام كردن 168 روانكاری سطح یاتاقان 168 فرآیند در عمل 170 تمیزكاری و شستشو 171 آماده سازی 172 فسفات كردن با فسفات منگنز 172 خشك كردن و روانكاری 173 قطعات عمل شده 174 فصل ششم :عمل آوردن قبل و بعد از فسفاتكاری مهیا كردن قبل از فسفاتكاری 178 عملیات بعد از فسفاتدار كردن 183 مواد عمل آورندة عاری از كروم 191 مواد عمل آورندة دیگر 192 فصل هفتم : فرآیند آماده سازی سطح خودرو فصل هشتم : آزمایشات تعاریف و مفاهیم نتیجه گیری منابع و مآخذ