Fosfaatconversiecoating: soorten, voordelen en toepassingen

Zwarte fosfaatcoating

Verf en poedercoatings worden tegenwoordig op een groot aantal stalen onderdelen gebruikt. In de afgelopen decennia zijn veel fabrikanten overgestapt van galvanische afwerkingen naar organische coatings. Deze verschuiving vond voornamelijk plaats omdat schilderen en poedercoaten gemakkelijker aan te brengen zijn op grote productiebatches en goed werken voor algemene corrosiebescherming.

Staal wordt gebruikt voor bijna alles wat je ziet. Geverfd of gepoedercoat Staal vormt de basis van uw winkelwagen, magazijnstellingen, opslagrekken en andere onderdelen die gebruikt worden bij de productie van voertuigen. 

Daarnaast vind je verf- of poedercoatingtoepassingen op apparatuur en gereedschap die gebruikt worden in de bouw, het transport en zelfs op consumentenproducten. 

Verf hecht echter niet goed aan onbewerkt, onbehandeld staal. Sterker nog, als het stalen oppervlak schoon (vrij van vervuiling) en glad is, kan de verf mogelijk wel hechten. barsten, afbrokkelen of vallen vroegtijdig. Daarom passen de meeste fabrikanten een proces toe op het staal voordat ze het coaten. Een veelgebruikte methode om het staal voor te bereiden is door gebruik te maken van fosfaatconversiecoating.

Deze coating Het vormt een dunne, kristallijne laag op het staaloppervlak. Deze laag biedt een "kraker" waaraan verf zich kan hechten. Bovendien draagt ​​de laag bij aan een betere corrosiebescherming. 

Fosfateren is dan ook een van de meest gebruikte voorbehandelingen voor het lakken of poedercoaten van diverse stalen onderdelen.

 

Wat is een fosfaatconversiecoating?

Fosfaatgecoate CNC-gefreesde metalen onderdelen

Fosfaatcoating is een chemische behandeling die na reiniging op staal wordt toegepast. Het onderdeel wordt ondergedompeld in een zure fosfaatoplossing, die vervolgens reageert met het metaaloppervlak. Tijdens de reactie vormt zich een dunne fosfaatlaag direct op het staal. De fosfaatlaag ontstaat rechtstreeks uit het staal. Een klein deel van het basismetaal lost op tijdens de reactie.

Deze lichte etsing zorgt voor een goede hechting van de fosfaatlaag aan het oppervlak. Afhankelijk van het proces kan het gewicht van de coating sterk variëren. Het coatinggewicht kan variëren van 40 mg/ft² tot 4000 mg/ft²Ook al zijn de lagen erg dun, ze zijn over het algemeen uniform en hechten goed aan het staal. 

Oppervlaktereactie tijdens fosfatering

Zodra het gereinigde staal in het fosfaatbad wordt ondergedompeld, begint de zure oplossing te reageren met het oppervlak. Metaalionen lossen op in het bad en binden zich aan fosfaatzouten. 

Dit resulteert in de vorming van een onoplosbare afzetting op het onderdeel. Onder vergroting lijken veel fosfaatcoatings kristallijn. Sommige lichtere coatings vertonen echter kleinere kristallen, waardoor ze minder zichtbaar zijn.

Ongeacht de kristalgrootte vormt de afzetting zich direct op het metaaloppervlak. Door de lichte etsing van het staal tijdens het fosfateringsproces hecht de coating zich stevig aan het staal. Daardoor zal deze niet snel loslaten. 

Waarom de coating vóór het schilderen wordt aangebracht

Onbehandeld staal hecht slecht aan verf. Dit komt door de gladheid van het oppervlak. Slechte hechting van verflagen leidt tot vroegtijdige slijtage. De fosfaatcoating zorgt voor een ruwer micro-oppervlak dan onbehandeld staal. Hierdoor hechten verf en poedercoatings veel beter aan dit oppervlak. 

Bovendien biedt de coating een basisbescherming tegen corrosie tijdens het aanbrengen van de uiteindelijke afwerking. Indien gewenst kan de coating ook oliën, wassen of roestwerende middelen vasthouden. 

Veelvoorkomende soorten fosfaatcoatings

Er worden tegenwoordig verschillende fosfaatsystemen in de industrie gebruikt. IJzerfosfaat is een van de meest gebruikte. Het vormt een dunne coating. Het wordt vaak gebruikt vóór het schilderen van plaatmetaal, apparaten en andere gefabriceerde stalen onderdelen. Zinkfosfaat vormt een dikke, kristallijne coating.

Coatinggewichten voor zinkfosfaat conversiecoating variëren doorgaans van 100 tot 1,000 mg/ft². Het biedt een betere bescherming tegen corrosie en wordt vaak gebruikt als voorbehandelingslaag voor autolakken.

Geel verzinkte schroeven

Mangaanfosfaat Het produceert de dikste coating. Mangaanfosfaat wordt gebruikt op onderdelen die olie vasthouden en slijtvast zijn, zoals tandwielen, onderdelen van vuurwapens en motoronderdelen. Het wordt soms gebruikt in combinatie met geavanceerde oppervlaktebehandelingen, zoals... microboogoxidatie, voor extra bescherming.

Hoe de coatings worden aangebracht

De aanbrengmethode hangt af van het type coating en de specifieke productielijn. IJzerfosfaat wordt vaak aangebracht via een spuitsysteem of meertrapswaslijnen.

Deze methoden zijn typerend voor die welke worden gebruikt in voorbehandelingslijnen voor verf. Zink en mangaan fosfaat afwerking worden over het algemeen aangebracht met behulp van dompelbaden.

De onderdelen blijven in het verwarmde bad totdat er voldoende tijd is verstreken voor de reactie om de gewenste coating te vormen. Alle fosfaatbaden werken onder zure omstandigheden en vereisen warmte om de reactie in stand te houden. Tijdens normaal gebruik vormt zich slib in het bad als bijproduct van de reactie. Dit slib moet periodiek worden verwijderd om de goede werking van het bad te garanderen.

 

Typische dikte van fosfaatconversiecoatings

De hoeveelheid coating die aan metaal hecht, kan variëren afhankelijk van het type. De coatingdikte kan van invloed zijn op de corrosiebestendigheid en de hechting van verf (bij gecoate producten), evenals op de olieafstotende eigenschappen. 

Afhankelijk van het type metaal dat wordt gecoat en de beoogde toepassing, worden verschillende soorten fosfaatcoatings gebruikt.

Zware zinkfosfaatcoatings

Verzinkte CNC-schroefdraadringen

Dikke zinkfosfaatcoatings zijn grijs en kristallijn. De laagdikte kan variëren van 100 tot 1000 mg/ft². Dikke coatings zijn dichter dan dunnere coatings, maar ze blijven enigszins poreus.

Oliën en wassen hechten zeer goed aan de ruwe oppervlakken van deze coatings. Dankzij deze eigenschap worden deze coatings vaak aangebracht op onderdelen die ontworpen zijn om met smeermiddelen te werken. Een nadeel van het gebruik van dikke zinkfosfaatcoatings is dat ze bij onzorgvuldig gebruik kunnen afbrokkelen doordat er zich lagen kristallen op elkaar vormen.

Praktische tip: Voordat u het staal in de zinkfosfaatoplossing dompelt, dient u het oppervlak van het staal grondig te reinigen van alle vet en olie. Als er vet- of olieresten op het staaloppervlak achterblijven, zal de coating zich niet goed aan het staal hechten.

Lichte zinkfosfaatcoatings

Lichtere zinkfosfaatcoatings vallen doorgaans binnen de Diktebereik van 100-1,000 mg/ft². Deze coatings zijn over het algemeen gladder en minder poreus dan de zwaardere coatings.
Omdat deze coatings relatief dun en glad zijn, worden ze meestal aangebracht vóór het schilderen of poedercoaten. 

Deze coatings bieden voldoende bescherming tegen corrosie en een sterke basislaag voor latere coatinglagen, terwijl ze slechts minimale extra dikte aan de totale coating toevoegen.

IJzerfosfaatcoatings

IJzerfosfaatcoatings zijn de dunste van de drie soorten fosfaatcoatings. De coatings variëren doorgaans van 40 tot 80 mg/ft². In tegenstelling tot zink- en mangaanfosfaatcoatings, die een kristallijne structuur vormen, produceren ijzerfosfaatcoatings een glad, blauw of iriserend oppervlak.

IJzerfosfaatcoatings worden voornamelijk gebruikt als grondlaag voor verf en als voorbehandeling. Oliën en smeermiddelen hechten slecht aan de coatings; ze worden daarom niet aanbevolen voor bewegende onderdelen.

Praktische tip: Vergeleken met zink- en mangaanfosfaatcoatings is de procesbeheersing voor de productie van ijzerfosfaatcoatings aanzienlijk eenvoudiger. Zowel pH- als titratiemetingen zijn veel gemakkelijker uit te voeren en te controleren. Bovendien is er minder verwarming nodig, waardoor de energiekosten dalen.

Mangaanfosfaatcoatings

magnesiumfosfaat-gecoat onderdeel

Mangaanfosfaatcoatings zijn dikker dan zowel ijzer- als zinkfosfaatcoatings. Over het algemeen variëren de diktes van mangaanfosfaatcoatings van... 1,000 tot 4,000 mg/ft². De coating is zwart, grof en sterk kristallijn.

Door de dikke, grove kristallijne structuur houdt de coating smeermiddelen en roestwerende oliën zeer goed vast. Deze coating zorgt bovendien voor een lage wrijvingscoëfficiënt, wat helpt om vastlopen en slijtage van bewegende onderdelen zoals tandwielen, assen en lagers te voorkomen.

Praktische tip: Coatings die geproduceerd worden via het mangaanfosfaatproces worden vaak aangebracht op bewegende of roterende onderdelen, met name op onderdelen waar corrosiebescherming en slijtvastheid cruciaal zijn.

Hechting van de coating en oppervlaktekenmerken

Alle fosfaatcoatings hechten sterk aan staal. De porositeit en oppervlakteruwheid van de coatings verschillen afhankelijk van of er een dikke of dunne coating is gebruikt. Dikke coatings zijn over het algemeen poreuzer en ruwer dan dunne coatings; daardoor houden ze oliën beter vast. Dunne coatings daarentegen zijn gladder en beter geschikt voor verfhechting.

Olie- en smeermiddelretentie

Zowel zink- als mangaancoatings absorberen oliën en wassen vanwege hun kristallijne structuur. IJzerfosfaat daarentegen absorbeert geen oliën en smeermiddelen. Om die reden worden mangaanfosfaatcoatings vaak verkozen voor gebruik op bewegende of dragende onderdelen.

procescontrole en

IJzerfosfaatcoatings zijn van de drie coatingtypen het gemakkelijkst te controleren. Eenvoudige pH- en titratietests zijn voldoende om het proces te bewaken. Het is noodzakelijk om het totale zuurgehalte, het vrije zuurgehalte en het ijzergehalte van de zink- en mangaanfosfaatcoatings te controleren. Het handhaven van de juiste verhouding tussen totaal en vrij zuur is cruciaal voor het behoud van de kwaliteit van de coatings.

Kleurindicatoren

• Zwaar zink: grijs, licht ruw.
• Licht zink: grijs, gladder
• IJzerfosfaat: blauw tot iriserend
• Mangaanfosfaat: zwart, grofkorrelig

Vergelijking van zwarte oxide- en fosfaatcoatings

Zwart geoxideerde stalen flens

Hoewel zowel zwarte oxide- als fosfaatcoatings veelvuldig worden gebruikt om metalen oppervlakken te beschermen, worden ze op totaal verschillende manieren toegepast. Ze zijn geschikt voor een breed scala aan specifieke toepassingen. Om de juiste coating voor een bepaald onderdeel te kiezen, is het nuttig om de verschillen ertussen te begrijpen.

Samenstelling:

De zwarte oxide voor staal Het voegt een dunne laag ijzeroxide toe. Fosfaatcoatings daarentegen vormen zink, mangaan of ijzerfosfaat, die chemisch reageren met het metaaloppervlak.

Doel

Het belangrijkste gebruik van zwartoxide is voor het uiterlijk en bescherming tegen lichte corrosie. Het verbetert ook de smering in combinatie met oliën. Fosfaatcoatings worden voornamelijk gebruikt als basis voor verf of poedercoatings. Ze bieden ook extra bescherming tegen corrosie en slijtage.

Corrosie- en slijtvastheid

Zwartoxide biedt slechts minimale bescherming tegen corrosie. Olie of afdichtingsmiddelen zijn doorgaans nodig om roestvorming te voorkomen. Fosfaatcoatings bieden een betere bescherming tegen corrosie, met name zink- en mangaanfosfaat. Mangaanfosfaat verbetert bovendien de slijtvastheid en houdt smeermiddelen goed vast.

Oppervlaktebehandeling

Zwartoxide zorgt voor een donkere, gladde en glanzende afwerking. Fosfaatcoatings geven een matte of satijnen afwerking. Deze afwerkingen zijn iets ruwer dan die van zwartoxide. Dit ruwe oppervlak verbetert de hechting van verf of coatings.

Bekledingsdikte

Zwartoxide is extreem dun, variërend van 0.0002 tot 0.0006 inch. Fosfaatcoatings zijn aanzienlijk dikker, variërend van ongeveer 0.0002 tot 0.002 inch. De dikte van de fosfaatcoating is afhankelijk van het type coating dat wordt aangebracht.

Temperatuursbestendigheid

Zwartoxide heeft een hogere hittebestendigheid. Zwartoxide kan temperaturen tot wel ... weerstaan. 500 ° C. Fosfaatcoatings zijn minder hittebestendig en mogen alleen worden gebruikt bij lage temperaturen.

Hechting en smering

Beide soorten coatings vormen een uitstekende basis voor het aanbrengen van oliën of verf. Zwartoxide biedt echter een aanzienlijk verbeterde smering, met name wanneer oliën of wassen worden toegevoegd. Mangaanfosfaat heeft van nature het vermogen om smeermiddelen vast te houden dankzij de kristallijne structuur.

Toepassing

Zwartoxide kan worden aangebracht met behulp van een chemisch bad of een heet alkalisch bad. Fosfaatcoating kan worden aangebracht door de onderdelen onder te dompelen in een fosfaatoplossing. Productieprocessen kunnen ook spuitstappen omvatten.

Kosten- en milieuoverwegingen

Zwartoxidecoating is over het algemeen goedkoper. Het maakt echter gebruik van meer gevaarlijke chemicaliën. Fosfaatcoating is duurder. Het vereist echter een complexer productieproces en dikkere lagen. Het wordt als veiliger voor het milieu beschouwd. Wel is afvalwaterzuivering noodzakelijk.

Typische toepassingen

Zwarte oxide:

• Fasteners
• Tools
• Vuurwapens
• Onderdelen van snijgereedschappen
• Elektronische componenten (voornamelijk voor esthetische doeleinden en bescherming tegen lichte corrosie)

Fosfaatcoating:

• Auto-onderdelen
• Gears
• Lagers
• Nokkenassen
• Militaire hardware
• Huishoudelijke apparaten (voornamelijk voor corrosiebescherming, hechtende eigenschappen voor verf en coatings, en het vasthouden van smeermiddel)

Referentievergelijkingstabel

Factoren	Zwarte oxide	Fosfaat coating
Verschillende Lagen	Ijzeroxide	Zink-, mangaan- of ijzerfosfaat
Doel	Lichte corrosie, uiterlijk	Corrosiebescherming, verfbasis
Dikte	Erg dun	Dikker, varieert per type
Oppervlak	Glad, glanzend	Mat, ruw
Dragen	Gemiddeld	Goed, vooral mangaan.
Smering	Heeft olie/was nodig	Houdt olie/was op natuurlijke wijze vast.
Toepassing	Chemisch bad	Dompel of besproei in een fosfaatoplossing.
Normaal gebruik	Gereedschap, bevestigingsmaterialen, vuurwapens	Auto-onderdelen, tandwielen, huishoudelijke apparaten

Lees ook onze handleiding: alodine coating.

 

Materialen geschikt voor fosfaatcoating

Fosfaatcoatings werken goed op diverse metalen. Ze verbeteren de eigenschappen. corrosiebestendigheid, verfhechting en slijtagebeschermingHieronder volgt een beknopte lijst van veelvoorkomende gecoate metalen en typische toepassingen.

Gemeenschappelijke materialen

• Koolstofstaal
• Gereedschapsstaal
• Aluminiumlegeringen
• Roestvast staal

Typische toepassingen en industrieën

Materiaal	Voorbeeldcijfers	gemeenschappelijk gebruik
Koolstofstaal	AISI 4140, AISI 4130	Motorsteunen, ophangingsonderdelen
Gereedschapsstaal	H13, D2	Beugels, gereedschapsinzetstukken
Aluminium	6061, 7075	Chassisonderdelen, lichtgewicht beugels
Roestvast staal	SUS304, SUS316L	Bevestigingsmiddelen, machineonderdelen

Industriële toepassingen van fosfaatcoatings

Metalen producten die met een fosfaatcoating zijn behandeld, zijn beschermd tegen corrosie. Bovendien hechten verf en verf beter aan metalen producten die met een fosfaatcoating zijn behandeld. Een fosfaatcoating kan ook een betere bescherming bieden tegen overmatige slijtage. 

De coating zorgt er ook voor dat smeermiddelen beter aan het metalen oppervlak hechten, wat nuttig is bij veel mechanische toepassingen.

Elk van de genoemde industrieën heeft fosfatering op een andere manier toegepast:

Automotive Industry

Motor-, ophangings- en andere chassisdelen worden doorgaans gefosfateerd. De fosfaatcoating op deze onderdelen beschermt tegen corrosie en zorgt voor een goede hechting van de verf. Bovendien vermindert de fosfaatcoating de slijtage van bewegende onderdelen zoals tandwielen en nokkenassen.

Luchtvaartindustrie

Aluminium en stalen onderdelen die in ruimtevaartsystemen worden gebruikt, worden soms gefosfateerd voordat ze worden geverfd. Deze coating verbetert de corrosiebestendigheid en bevordert de hechting van de verf op structurele en mechanische onderdelen. 

Fosfatering helpt ook bij de bescherming van bevestigingsmiddelen en precisieonderdelen tegen slijtage tijdens gebruik en onderhoud.

Industriële machines

De onderdelen van industriële machines, waaronder tandwielen, lagers en gereedschappen, worden voorzien van een fosfateringslaag. Fosfateringslagen kunnen slijtage verminderen. Bovendien voorkomen ze vastlopen en zorgen ze voor smering tijdens gebruik.

Huishoudelijke apparaten

Stalen en aluminium onderdelen van huishoudelijke apparaten, zoals wasmachines, drogers en koelkasten, worden voorzien van een fosfaatcoating. Deze coatings verbeteren de hechting van verf en remmen corrosie.

Draad- en buizenproductie

Tijdens het trekproces voor draden en buizen worden deze voorzien van een fosfaatcoating. Deze fosfaatcoating vermindert wrijving en bevordert de hechting van smeermiddel.

Prolean Tech: Afwerkingsdiensten waarop u kunt vertrouwen

Prolean Tech helpt u bij de productie van hoogwaardige onderdelen met precisie en betrouwbaarheid. Onze afwerking en op maat gemaakte metaalbewerking Onze diensten garanderen dat elk onderdeel voldoet aan de vereiste normen voor sterkte, duurzaamheid en oppervlaktekwaliteit. We werken nauw met u samen om uw ontwerpen om te zetten in gebruiksklare onderdelen die in de praktijk goed presteren. Wij bieden een scala aan afwerkingsdiensten, waaronder anodiseren, warmtebehandeling, polijsten en zandstralen. Elk onderdeel wordt zorgvuldig behandeld om aan uw specificaties te voldoen en de gewenste prestaties te leveren in uw toepassingen.

Neem vandaag nog contact op met Prolean Tech om uw project te bespreken en te ontdekken hoe wij u kunnen helpen betere productieresultaten te behalen.