Фосфатирование что такое. Что такое фосфатирование: основные понятия

Лакокрасочные материалы

По статистике, ни одно строительное мероприятие не обходится без применения металла как одного из самых распространенных и надежных материалов. Повсеместная востребованность металла способствует расширению границ его использования, и сегодня это не только востребованный строительный материал, но и неотъемлемое звено инновационных технологий в сфере приборостроения, машиностроения и робототехники. Но, будучи одним из самых надежных материалов, металл нуждается в дополнительной обработке, которая защитит его от коррозии, тем самым продлив его эксплуатационный срок. Благодаря бурному развитию химической промышленности, современный строительный рынок предлагает широкий выбор материалов, надежно защищающих металл от коррозии. После нанесения на металлическую поверхность они образуют тонкую защитную пленку, которая предотвращает окисление металла. Они эффективно сочетаются с другими лакокрасочными материалами, а некоторые из них используются непосредственно перед их нанесением. Наиболее востребованным защитным составом, относящимся к данной группе веществ, является фосфатирующая грунтовка по металлу, характеристики и техника использования которой будут рассмотрены в настоящей статье.

Содержание

  1. Что такое фосфатирование: основные понятия
  2. Фосфатирующая грунтовка: характеристика материала и сфера применения
  3. Преимущества и особые свойства фосфатирующей грунтовки
  4. Как правильно наносить фосфатирующую грунтовку?
    • Подготовка рабочей поверхности
    • Приготовление и техника нанесения фосфатирующей грунтовки
    • Расход фосфатирующей грунтовки
  5. Наиболее популярные марки и опыт их использования
    • Фосфатирующая грунтовка Реафлекс
    • Фосфатирующая грунтовка Вика
    • Фосфатирующая грунтовка Фосфогрунт

Что такое фосфатирование: основные понятия

Чтобы лучше разобраться в вопросах нанесения грунтовки своими руками, понять принцип и механизм ее защитного действия, а также эксплуатационные характеристики материала, которые он приобретает после грунтования, необходимо поближе познакомиться с химическими реакциями, лежащими в основе данного процесса, и терминологией, позволяющей «понять его изнутри».

Итак, прежде чем перейти к практике, познакомимся с теоретическими основами и рассмотрим процесс с точки зрения химии.

Фосфатирование – химический процесс, состоящий из последовательных реакций, которые лежат в основе подготовки основания под лакокрасочное покрытие. Благодаря такой обработке не только увеличится прочность металла, но и повысится качество лакокрасочного покрытия, что позволит скрыть имеющиеся дефекты поверхности. В основе фосфатирования лежит целый комплекс профилактических мер, проводимых в рамках формирования защитного покрытия, которое образуется за счет образования прочной антикоррозийной пленки. Она представляет собой химическое соединение повышенной прочности со всеми металлическими поверхностями.

Фосфатирование является технически сложным процессом, который в домашних условиях практически неосуществим. В связи с этим, при необходимости защиты металлических поверхностей от коррозии, будь то грунтовка пола руками домашнего мастера или других изделий из металла, осуществляют их грунтование с использованием фосфатирующей грунтовки.

Фосфатирующая грунтовка: характеристика материала и сфера применения

Грунтовка по металлу – специализированный состав, предназначенный для выравнивания и защиты металлических поверхностей от коррозии. После ее нанесения на обрабатываемой поверхности образуется тонкая защитная пленка, характеризующаяся устойчивостью к влаге и температурным перепадам. Одной из разновидностей грунтовок по металлу является фосфатирующие грунтовки. Они представляют собой двухкомпонентные составы, состоящие из основы или, так называемого, полуфабриката и кислотного разбавителя.

Основа фосфатирующей грунтовки представлена суспензией пигментов и наполнителей (чаще всего это тетраоксихромат и триоксихромат цинка) в растворе поливинилбутираля и идитольной смолы или без нее, кислотный растворитель – спиртовым раствором ортофосфорной кислоты. После нанесения на металлическую поверхность фосфатирующие грунтовки активно вступают в химическую реакцию с металлом и, образуя слой нерастворимых фосфатов, обеспечивают прочное сцепление с обработанной поверхностью и способствуют торможению подпленочной коррозии. Благодаря указанному свойству, двухкомпонентная фосфатирующая грунтовка используется для защиты поверхностей из магния, сплавов алюминия, меди, а также углеродистой и нержавеющей стали, оцинкованных и кадмированных материалов.

Отечественная промышленность выпускает фосфатирующие грунтовки двух видов:

  • фосфатирующая грунтовка ВЛ-02, изготовленная на основе поливинилбутираля;
  • фосфатирующая грунтовка ВЛ-023, изготовленная на основе поливинилбутираля и идитольной смолы, повышающей стабильность грунтовочного состава.

Кислотный разбавитель, в свою очередь, может изготавливаться на основе этилового, бутилового или изопропилового спиртов.

Важно! Недостатком фосфатирующей грунтовки является низкая совместимость с покрывными эмалями, в связи с чем, практикуется нанесение на слой фосфатирующей грунтовки дополнительного слоя грунтовки, совместимой со всеми видами покрывных эмалей. Чаще всего используется грунтовка марки АК-070. Полученная грунтовочная система характеризуется не только высокой адгезией к металлическим поверхностям, но и совместимостью со всеми видами покрывных эмалей. Однако и у этой грунтовочной системы есть свои недостатки, а именно повышенный расход грунтовки и трудозатраты, связанные с нанесением дополнительного грунтовочного слоя.

Важно! Введение в рабочую смесь кислотного разбавителя, является обязательным, так как он способствует фосфатированию обрабатываемой металлической поверхности, на что затрачивается большая часть фосфорной кислоты, входящей в состав разбавителя, с последующим образованием хромо-фосфатных комплексов. Именно они способствуют повышению адгезивных характеристик металла и защитных свойств грунтовки.

По антикоррозионным свойствам фосфатирующие грунтовки уступают пассивирующим грунтовочным составам, и, если к защитным свойствам металлических покрытий предъявляются повышенные требования, специалисты рекомендуют наносить дополнительный слой пассивирующей грунтовки. Фосфатирующая грунтовка при этом выполняет функцию адгезионного подслоя. Недостатком указанных двухкомпонентных систем является небольшой промежуток времени (около 8 ч), в течение которого они сохраняют свою стабильность.

Использование инновационных технологий в сфере производства лакокрасочных и грунтовочных составов позволяет изготавливать однокомпонентные фосфатирующие грунтовки, в состав которых включены пигменты, сохраняющие стабильность в смеси с кислотным разбавителем. Такими пигментами являются хромат стронция и желтый хромат свинца или, так называемый, свинцовый крон.

Срок хранения однокомпонентных грунтовок не превышает 6 месяцев.

Изготовление однокомпонентных грунтовок связано с определенными сложностями их хранения и транспортировки – особенности их состава обуславливают необходимость их фасовки в кислотоустойчивую тару.

Читайте также:  Трещины и швы между плитами на потолке: заделать или скрыть?

Сфера применения фосфатирующей грунтовки включает несколько позиций:

Фосфатирующая грунтовка применяется для осуществления длительной защиты от коррозии:

  • Металлических трубопроводов;
  • Поверхностей строительных конструкций;
  • Платформ и эстакад;
  • Железнодорожного транспорта;
  • Сельскохозяйственной техники;
  • Мостов и гидросооружений;
  • Ангаров;
  • Транспортных средств, используемых в сфере строительства;
  • Кроме того, фосфатирующая грунтовка используется для грунтования изделий перед непосредственным нанесением эпоксидных, алкидных, алкидномеламиновых, перхлорвиниловых, полиуретановых и акриловых эмалей.

Важно! Фосфатирующая грунтовка не используется для обработки чугунных поверхностей.

  • И других изделий из металла, эксплуатируемых в агрессивных климатических условиях и нуждающихся в дополнительной антикоррозионной защите.

После нанесения на металлическую поверхность фосфатирующая грунтовка вступает в химическую реакцию с продуктами коррозии, образуя прочный слой нерастворимых соединений металла и тем самым повышая адгезивные характеристики металлической поверхности ко всем покрытиям. Благодаря этому значительно тормозятся коррозионные процессы.

Фосфатирующая грунтовка с одинаковой эффективностью может использоваться для первичного окрашивания поверхностей, в том числе для обработки сварных швов, а также для нанесения на ржавчину, плотно спаенную с поверхностью. При этом допустимая толщина продуктов коррозии может достигать 70 мкм. Кроме того, фосфатирующая грунтовка может использоваться для обработки стеклопластиковых и керамических поверхностей с целью повышения адгезивных характеристик финишного покрытия.

Преимущества и особые свойства фосфатирующей грунтовки

Преимуществом фосфатирующей грунтовки является обеспечение:

  • Адгезионной прочности обработанной поверхности;
  • Антикоррозионной устойчивости;
  • Химической устойчивости системы лакокрасочного покрытия;
  • Влагостойкости.

Для фосфатирующей грунтовки характерны:

  • Высокая укрывающая способность;
  • Легкость полировки;
  • Легкая перекрываемость любыми типами лакокрасочных материалов.

Что еще необходимо знать о свойствах фосфатирующей грунтовки?

Учитывая низкую совместимость фосфатирующей грунтовки с некоторыми видами покрытий, необходимо помнить некоторые важные нюансы ее использования:

  • При нанесении фосфатирующей грунтовки на стальные поверхности ее необходимо перекрывать антикоррозионными грунтовками ГФ-0119, ПФ-031 или ЭП-045;
  • Если вы производите грунтовку поверхности под эпоксидные эмали, ее можно не перекрывать дополнительными антикоррозионными составами;
  • Чтобы увеличить антикоррозионные свойства фосфатирующей грунтовки, в частности ВЛ-02, допускается добавление в грунтовочную смесь 5-7 м.ч алюминиевой пудры на 100 м.ч основы грунтовки. Алюминиевую пудру необходимо добавлять после смешения основы и кислотного разбавителя, после чего производят доведение смеси до рабочей вязкости.
  • Фосфатирующую грунтовку марки ВЛ-02 можно использовать для грунтования любых металлических поверхностей, кроме тех, что изготовлены из алюминия и его сплавов.

Как правильно наносить фосфатирующую грунтовку?

Подготовка рабочей поверхности

Прежде чем приступать к нанесению грунтовки, необходимо тщательно подготовить рабочую поверхность – она должна быть сухой, очищенной от грязи и пыли, тщательно обезжиренной. Метод очистки поверхности от продуктов окисления определяется степенью окисленности поверхности черных металлов.

Приготовление и техника нанесения фосфатирующей грунтовки

В первую очередь подготавливают рабочую смесь. Для этого смешивают основу и кислотный разбавитель, исходя их соотношения 4: 1, и полученную смесь выдерживают в течение 30 мин. Для разведения фосфатирующей грунтовки ВЛ-02 в качестве разбавителя можно использовать растворители РФГ, Р-6, 648, ксилол или толуол, не допуская смешения указанных растворителей.

Важно! Если при нанесении грунтовки кистью вязкость рабочей смеси должна составлять 20-35 с по вискозиметру, диаметр сопла которого составляет 4 мм, то, нанося грунтовку посредством безвоздушного и пневматического распыления, ее необходимо доводить до вязкости в 16-20 с.

Нанесение грунтовки необходимо осуществлять при температуре от -10 до +30 градусов.

Расход фосфатирующей грунтовки

Рассмотрим расход рабочей смеси на примере фосфатирующей грунтовки ВЛ-02 с учетом оптимальной толщины одного слоя 8-10 мкм.

В зависимости от способа нанесения грунтовки, ее расход на один слой составляет:

  • Пневматическое распыление – 100-120 г/м2;
  • Безвоздушное распыление – 95-110 г/м2;
  • Кисть – 80-95 г/м2.

Если говорить о сроках выдержки грунтовки перед последующим нанесением лакокрасочных составов, то для фосфатирующей грунтовки ВЛ-02 минимальный допустимый срок составляет 30 мин, но не более 14 суток.

Меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при работе с фосфатирующей грунтовкой:

  • В процессе работ с данными смесями, а также после их проведения необходимо тщательно проветривать помещение;
  • Рабочую смесь необходимо держать вдали от огня;
  • Чтобы защитить кожу рук, необходимо работать в резиновых перчатках.

Условия хранения фосфатирующей грунтовки:

Все компоненты грунтовки хранят при температуре от -10 до +30 градусов, в плотно закрытой таре, позволяющей защитить материал от губительного воздействия солнечных лучей и влаги.

Срок хранения – 12 месяцев.

Наиболее популярные марки и опыт их использования

Фосфатирующая грунтовка Реафлекс

В первую очередь, поговорим о фосфатирующей грунтовке реафлекс. Опыт применения этой марки показывает, что речь пойдет о высокоэффективном средстве за небольшие деньги. Фосфатирующая грунтовка реафлекс используется в качестве первичного антикоррозионного покрытия, наносимого непосредственно на металл. Как и большинство фосфатирующих грунтовок, является двухкомпонентным средством, включающим основу – грунт желтого цвета и кислотный отвердитель, которые поставляются в комплекте, исходя из массового соотношения 1: 1.

Несмотря на то, что грунтовка реафлекс является средством, относящимся к низкой ценовой категории (цена колеблется в пределах 500 руб.), она отличается высокими антикоррозионными свойствами, которыми может похвастаться не каждое средство. Доказательством этому служат отзывы мастеров, которые на практики использовали эту грунтовку.

Михаил: Приобрел грунтовку Реафлекс – цена устроила, хотя были подозрения, что за такие деньги качество будет не самым лучшим. Чтобы испытать свойства материала на практике, решил провести эксперимент: обработал грунтовкой кусок металла от кузова и бросил на улицу (как говорится, создал экстремальные условия). Со временем про эксперимент забыл – металл полгода валялся под снегом, дождем, испытав на себе все климатические тяготы. Случайно найдя этот кусок металла через полгода, я не обнаружил на нем никаких следов коррозии, он сохранил свой первоначальный вид. Эффективное средство – всем рекомендую!

Фосфатирующая грунтовка Вика

Грунтовка вика фосфатирующая – популярный на рынке продукт отечественного производителя. Изучив каталоги производителя, можно увидеть, что существует несколько разновидностей фосфатирующей грунтовки этой марки, и наиболее популярной является фосфатирующая грунтовка Вика WASH Primer, предназначенная для антикоррозионной защиты металла. Наносится непосредственно на алюминиевые и стальные поверхности или на полиэфирную шпаклевку соответствующего производителя. Подготовка поверхности аналогична той, что осуществляется перед использованием любых других марок.

Сергей: В прошлом году приобрел пару банок Вики с кислотным разбавителем этой же марки. Так получилось, что не было возможности нанести грунтовку и про нее благополучно забыли на полгода, да так, что срок годности уже вышел. Ну не выбрасывать же ее, решил все равно попробовать, и как только появилось время, провел все необходимые операции. Результат обрадовал, получившееся покрытие соответствовало тому, что было заявлено производителем. Попробуйте – не пожалеете!

Фосфатирующая грунтовка Фосфогрунт

Еще одна известная на отечественном рынке марка фосфатирующих грунтовок – Фосфогрунт. Под данной маркой выпускаются однокомпонентные фосфатирующие грунты для защиты металла от коррозионных повреждений на основе Эпоксидных, акриловых, формальдегидных смол, а также органических растворителей и коррозионно-стойких пигментов. Используются для грунтования алюминиевых, титановых, стальных поверхностей, эксплуатируемых в жестких условиях, например при температуре +130 градусов.

Читайте также:  Японские шторы. Описание, особенности, цена и отзывы о японских шторах

Помимо марок, рассмотренных в данной статье, на рынке можно встретить и другие, не менее популярные наименования, которые по своим свойствам не будут уступать зарекомендовавшим себя составам.

Технология фосфатирования – залог долговечности металла

Перед покрытием металлических конструкций лакокрасочным составом поверхность подвергают специальной обработке смесью фосфорнокислых солей. Качественно выполненное фосфатирование обеспечивает долговечность внешнего покрытия, защищая основу от коррозии. Благодаря пленке фосфатов повышается адгезия краски к основному материалу при существенном замедлении подпленочной коррозии по случаю повреждения краски.

Зачем нужно фосфатирование металла

В процессе эксплуатации металлические изделия изнашиваются, страдают от разрушающего воздействия атмосферных факторов и коррозии. Обычное вскрытие поверхности лакокрасочными составами полностью не избавляет от проблемы разрушения механизмов с течением времени. Для повышения износостойкости металлических изделий их подвергают фосфатированию. Процедура способствует появлению на поверхности металла тонкого защитного слоя, который на длительное время обеспечит металлу защиту от окисления с образованием ржавчины.

Технология создания защитной пленки впервые была применена в 1869 году путем погружения раскаленной стали в раствор фосфорной кислоты. Первую процедуру фосфатирования железа, а также стали без нагрева материала осуществили в 1906 году.

Особенности фосфатных покрытий

Фосфатирование в условиях промышленных предприятий выполняется двумя методами – распылением защитного состава либо погружением в него металлического изделия. Для приготовления пленочного вещества используют нерастворимые в воде фосфорнокислые соли – марганец плюс железо или цинк с железом. Получаемый состав, взаимодействующий с металлом, обладает рядом полезных характеристик.

Параметры Краткий обзор особенностей
Толщина покрытия Обычно она в пределах 2-50 мкм, но конкретная величина определяется условиями подготовки основы и режима нанесения слоя. В составе слоя две части – плотно связанная с металлом (пористая или гладкая) среда и наружный пласт, характеризующий уровень качества фосфатной пленки
Цветовой показатель Конкретный цвет поверхности после фосфатирования зависит от типа и состава основного материала. Поверхности цветных металлов и сталей с малым содержанием углерода, которые прошли обработку растворами высокой кислотности, станут серыми (светлого или темного оттенка). Высоколегированная сталь, а также чугун после протравки приобретают темный цвет, зеленоватый оттенок указывает на присутствие в металле основы хрома и никеля
Структура Обработка марганцевофосфатными эссенциями способствует формированию крупнокристаллического защитного вещества. Для мелкокристаллического покрова (толщина 5-10 мкм), образующегося после обезжиривания, характерны качественные защитные свойства с высокой адгезией

На фосфатирование металла перед покраской изделия не уходит много времени (около часа), а обработанная основа должна хорошо высохнуть перед проведением дальнейших манипуляций. Защитную пленку непросто разглядеть, но она способна выдерживать высокие (до +500°С) и низкие температуры (до -75°С), воздействие напряжения до 500 В. Дополнительная пропитка лаками (масляный, бакелитовый) повышает уровень пробивного напряжения фосфатного пласта.

Польза технологии

После обработки фосфорнокислой солью металлическая поверхность изделия покрывается высокопрочной пленкой малой электропроводности, препятствующей формированию коррозийных очагов. Значительное увеличение адгезивных свойств после обработки основы позволяет широко применять технологию для подготовки металлических конструкций к покраске, защищающей механизмы не только от износа. Фосфатирование помогает:

  • улучшить процесс скольжения соприкасающихся элементов;
  • облегчить выполнение холодной штамповки стали;
  • защитить магниты от действия коррозии;
  • повысить стойкость стали к окислению при высоких температурах;
  • обеспечить удержание масляно-мыльных структур на поверхности металлов.

Процедуру фосфатирования можно применять практически ко всем видам сплавов – низколегированным и углеродистым сталям, медным сплавам, алюминиевым, чугунным и цинковым деталям. Качество фосфатной пленки, покрывающей высоколегированную сталь, будет низким.

Этапы подготовительных работ

Немаловажную роль для качества поверхностной защиты играет правильное выполнение подготовительных мероприятий, обеспечивающих получаемому покрытию весь спектр полезных свойств. Важно очистить металл от следов ржавчины, удалить остатки устаревшего покрасочного слоя путем механической, химической или термической обработки.

Механическая очистка

Технология ручного очищения основы наиболее эффективна, для обработки потребуется следующий инструмент:

  • прочные щетки с проволочной щетиной;
  • специальные диски для шлифования;
  • агрегат пескоструйного типа (абразив и сжатый воздух).
Читайте также:  Стяжка пола в квартире: материалы для стяжки, технология и инструкция по заливке своими руками, пошаговые действия

На площадках промышленных предприятий подготовку поверхностей для последующего фосфатирования выполняют при помощи гидроабразивной очистки путем нанесения абразивной смеси с водой под высоким давлением воздуха. Методика позволяет полностью избавиться от всех водорастворимых загрязнений.

Химический способ

Фосфатирование металла может потребовать удаления ржавчины при помощи химических реагентов, смываемых и не смываемых. На поверхность металлической конструкции вещества наносят кистью либо пользуются методом распыления. Для обработки обычно используют следующие реагенты:

  1. Кислота серная или соляная. 5%-е кислотные растворы допускается обогащать смесью, замедляющей коррозию (ингибитор).
  2. Кислота ортофосфорная. Состав 15 либо 30%-я эссенции способен преобразовывать ржавчину в аналог защитного покрытия.
  3. Оксипропионовая кислота. Нанесение смеси масла вазелинового (100 мл) с 50 г кислоты позволяет превратить очаги ржавчины в соль, легко удаляемую ветошью.

После использования смываемых составов для удаления ржавчины поверхность следует немедленно высушить, обработать антикоррозийным агентом. Несмываемые смеси, взаимодействуя с металлом, образуют грунтовочный пласт, который смывать водой не стоит.

Термическая обработка

С поверхности металлоконструкций следы устаревшей краски удаляют паяльной лампой. По ходу нагревания металла лакокрасочное покрытие подвергается постепенному отслаиванию, что позволяет с легкостью удалить загрязнения при помощи металлической щетки либо обычного шпателя. Термический способ зачистки экономит время, но подходит не для всех типов поверхностей, угрожает высокой пожароопасностью. Для зачистки оцинкованного и листового материала, а также чугуна не подходит по причине реальной деформации или разрушения изделия.

Необходимость обезжиривания

Процедура способствует улучшенному слипанию металла с нанесенной грунтовкой и лакокрасочным веществом. Обезжиривание можно выполнять любыми составами, растворяющими жиры и ржавчину, удаляющими органические наслоения. Чаще всего пользуются комплексными соединениями типа:

  • керосина или уайтспирита;
  • обезжиривателей на спиртовой основе;
  • номерных нитрорастворителей.

От бензина лучше отказаться, он покрывает основу невидимым масляным налетом, ухудшающим адгезию с красящим веществом. При выполнении обезжиривания необходимо соблюдать меры безопасности – работать в хорошо проветриваемом помещении, защитив лицо очками и респиратором, а руки – резиновыми перчатками.

Кратко о сути фосфатирования

Процесс обработки базируется на использовании фосфорной кислоты (H3PO4). Сразу после контакта металла с кислотой выделяются дигидрофосфаты Me(H2PO4)2. Дальнейшее взаимодействие металла и кислоты приводит к уменьшению ее концентрации с образованием двух типов солей:

  • двухзамещенных MeHPO4 (моногидрофосфаты);
  • трехзамещенных Me3(PO4)2 (фосфаты).

Благодаря свойствам трех видов солей фосфорной кислоты формируется труднорастворимый покров из фосфатов, защищающий поверхность металла от коррозии. Процедура сопровождается осаждением фосфатов с последующим растворением металла основы.

Популярные виды создания защитного слоя

Получение защитной пленки выполняют методом погружения обрабатываемого изделия внутрь специальной емкости с фосфатирующим раствором. Также фосфатную смесь можно наносить путем ее распыления в герметизированной камере либо методом грунтовочной облицовки. Фосфатирование стали под покраску реализуют выбором химической или электрохимической обработки. Создание фосфатного налета для черных металлов выполняется несколькими способами – холодным, нормальным, ускоренным, электрохимическим.

Холодная обработка

Растворы для этого метода фосфатирования не требуют подогрева, их температура составляет 20–40 °C. Хотя толщина фосфатного покрытия получается небольшой, но именно это позволяет использовать его как основу для нанесения краски. Для низкотемпературной облицовки выбирают один из фосфатирующих методов:

  1. В жидкость, которой наполнен резервуар, добавляют соль «Мажеф» (30-35 г на литр). Затем вводят требуемый объем смеси из фтористого натрия (5-15 г/л) и нитрата цинка (35-45 г/л). Смесь необходимо заранее вскипятить, дать ей отстояться. Если нужно повысить кислотность раствора, вносят дополнительную порцию «Мажефа» (1,5 г), а также по 3 г фтористого натрия и нитрата цинка.
  2. Для приготовления 1 литра раствора понадобится взять монофосфат цинка (80 г), нитрат цинка (750 г), кислоту фосфорную (160 г) с добавлением едкого натра (40 г). Если нужно приготовить 100 литров жидкости для фосфатирования, к 85 л воды добавляют 12 л раствора каустической соды, затем еще 3 литра воды и нитрат цинка в количестве 40 г. Кислотность раствора регулируют при помощи едкого натра.

В зависимости от состава и концентрации антикоррозийного вещества холодная обработка металлоконструкций занимает от 15 до 40 минут. При увеличении температуры раствора удается получать покрытие мелкозернистого типа. Главный недостаток холодной методики – быстрая гидролизация растворов с увеличением свободной кислотности, что ухудшает качество покрова.

Нормальное фосфатирование

Этот вариант нанесения фосфатного покрытия подразумевает использование препарата «Мажеф». Порошок с зеленоватым оттенком представляет собой аналог соли, обогащенной марганцем, железом, фосфором. Препаратом пользуются для подготовки металлических изделий к покраске в качестве антикоррозийной грунтовки

Для достижения результата обработки жидкость, обогащенную солью (30-35 г/л), необходимо нагреть до температуры не более 98°C. Меньшая температура раствора вызывает кристаллизацию облицовочного слоя, а более высокая приводит к повышению шламообразования.

Продолжительность фосфатирования по нормальной методике рассчитывается от времени высвобождения водорода с прибавлением 5-10 минут на выдержку. Показатель общей кислотности раствора должен достигать 30 точек при 3-4 точках свободной кислотности.

Точкой эквивалентности принята величина условной единицы измерения кислотности (свободной и общей) раствора, равной 1 мл 0,1 н. растворенного едкого натра, который необходим для титрования 10 мл фосфатной смеси.

Чтобы добиться утолщения фосфатного слоя усиленной защиты, имеющего тонкокристаллическое строение, необходимо увеличить объем соли «Мажеф» до 120 грамм на литр жидкости. Рабочий состав придется нагревать до температуры, не превышающей 85 °C.

Способ ускоренной обработки

Методику быстрого фосфатирования обычно применяют для промышленной защиты металлоконструкций, но процесс требует более тщательной подготовки поверхности изделий. Подготовка стальных (листовых) деталей включает следующие этапы:

  • очищение поверхности с обезжириванием основы щелочью, промывание;
  • протравливание чистого изделия в растворе соляной кислоты, затем водой;
  • пассивирование в растворе кальцинированной соды с итоговым промыванием.
Читайте также:  Электрические камины для дома

Химическое фосфатирование очищенной поверхности ускоренным методом продолжается от 15 до 40 минут в зависимости от состава рабочей жидкости. Чаще всего нагреваемый раствор готовят с препаратом «Мажеф» (30 г/л), тогда процесс занимает около 40 минут. Завершив обработку, листовые детали промывают проточной водой, затем подвергают пассивированию в теплом растворе (5-10 %) дихромата калия. На завершающем этапе изделия с защитной пленкой промывают в горячей воде, затем отправляют сушиться.

Электрохимическая методика

Процесс фосфатирования реализуется с использованием растворов, аналогичных ускоренному способу. Отличие в подведении электротока (постоянный либо переменный), что повышает показатели производительности. Для нанесения защитного покрова металлоизделия размещают на штангах (катоды). В качестве анодов применяют пластины, изготовленные из цинка или углеродистой стали. Плотность подаваемого тока в пределах 0,3-3 А/дм 2 , а на саму обработку уходит 5-20 минут.

Серьезным недостатком электрохимического способа защиты металла от коррозии можно назвать низкую рассеивающую способность раствора электролита. Эта особенность оборачивается созданием неравномерного защитного слоя на сложных поверхностях.

Обзор методов фосфатирования

Создать фосфатную пленку, защищающую поверхность металла от агрессивных факторов, можно несколькими способами. Выбор конкретного метода химической обработки зависит от различных факторов, главные из которых – размеры металлоконструкций и область их применения.

Выбор препарата «Мажеф»

Химический способ фосфатирования с «Мажефом» признан наиболее распространенным, но для его осуществления понадобится специальная фосфатирующая ванна. Концентрация раствора составляет 40-70 грамм препарата на литр жидкости.

Как проходит обработка:

  • изделие опускают в емкость с фосфатирующим составом;
  • резервуар постепенно подогревают, а раствор постоянно перемешивают;
  • деталь кипятят 29 минут, за это время она покрывается защитным налетом (5-10 мкм).

Методику фосфатирования на основе соли «Мажеф» применяют для создания антикоррозийного пласта. На поверхностях деталей из сталей низкоуглеродистой категории создается качественный грунтовочный слой.

Преимущество фосфорной кислоты

Химическое вещество применяют для холодного варианта обработки металла. Чтобы получит качественный защитный покров, необходимо точно придерживаться процентного содержания компонентов рабочего состава. Правильная смесь предусматривает следующую дозировку химикатов в г/л:

  • азотнокислого цинка – 200;
  • фосфорной кислоты – 40;
  • окиси цинка – 15:
  • сернокислого натрия – 8.

При стабильных параметрах фосфатирования удается получить защитный слой толщиной до 5 мкм. На обработку уйдет 30 минут при обеспечении температуры раствора максимум 18–25 °C. Технологию выбирают для облицовки изделий особо крупных габаритов, методика струйного нанесения экономит расходный материал.

Выбор монофосфатов цинка

Процесс цинкования металлоизделий актуален для промышленной обработки металлоконструкций машиностроительного и электротехнического направления. Грунтование реализуют погружением деталей в смесь химикатов определенной пропорции:

  • нитрата натрия – 35 г/л;
  • монофосфата цинка – 20 г/л.

Фосфатирование осуществляется при поддержании температуры раствора до +60 °C, формирование защитного пласта занимает не более 20 минут.

Преимущества фосфатирующих паст

Обрабатывающая технология основана на применении специализированных составов фосфатирующего типа. Пасту наносят при помощи кисти, а саму процедуру выполняют в условиях комнатной температуры. Способ создания защитной пленки для дальнейшей покраски деталей имеет два важных преимущества:

  • нет потребности в приготовлении рабочей жидкости и ее нагреве;
  • простое нанесение грунтовки на металл при помощи кисти.

Особенность грунтовочного состава – присутствие металлического пигмента в растворе ортофосфорной кислоты. Лакокрасочные составы содержат цинк, который вступает в реакцию с кислотой, а процесс окисления формирует пленку особой прочности.

Облицовку металлических деталей фосфатным налетом допускается проводить в домашних условиях по плану электрохимического фосфатирования. Домашняя технология отличается от промышленного варианта отсутствием возможности провести в бытовой обстановке полноценную химобработку поверхности. По этой причине для создания фосфатированного покрытия выбирают детали прямолинейной (простой) конфигурации.

Используемая литература и источники:

  • Улиг Г. Коррозия металлов (основы теории и практики). — Металлургия, 1968.
  • Антикоррозионная защита / Козлов Д.Ю.. — Екатеринбург: ООО «ИД «Оригами», 2013.
  • Верник С., Пиннер Р. Химическая и электролитическая обработка алюминия и его сплавов. — Л, 1960.

Что такое фосфатирование металла?

Большинство домашних умельцев стремятся освоить как можно больше самых разных операций, и в этом случае [не лишним будет самостоятельно научиться проводить фосфатирование], что позволит обеспечить эффективную защиту металлических поверхностей.

Фосфатирование, как правило, выполняется на промышленных предприятиях и позволяет образовать на металлической поверхности достаточно тонкий, однако хорошо сцепленный с основанием заготовки, слой пленки.

Данный слой в этом случае состоит из фосфорнокислых химических соединений, в состав которых входят такие элементы, как фосфаты железа, а также марганца и цинка.

Технология нанесения позволяет сделать этот слой цинка толщиной в пределах пяти микрометров.

Несмотря на то, что для того, чтобы выполнить фосфатирование, необходимо иметь определенное оборудование и различные химические реагенты, при правильном подходе и соблюдении определенных технологических этапов данную операцию можно выполнить в домашних условиях.

По своей сути, фосфатирование позволяет организовать защиту металлической поверхности от воздействия коррозии, что достаточно востребовано в быту.

Освоить фосфатирование непосредственно в домашних условиях сможет при желании каждый мастер, конечно, если будет знать некоторые тонкости и нюансы процесса.

Особенности фосфатирования

Основное и главное предназначение фосфатирования — это обеспечение эффективной защиты металлических поверхностей непосредственно от воздействия коррозийных процессов.

Данная технология активно и повсеместно используется в таких промышленных сферах, как судостроение и автостроение, а также многих других отраслях.

Читайте также:  Чердачная лестница с люком: размеры лаза на чердак, потолочный складной и выдвижной люк в потолок

Кроме этого, он достаточно популярен и в быту, где при помощи него покрывают защитной пленкой самые разные приспособления и детали. Технология фосфатирования металлических поверхностей преследует, главным образом, две цели.

В первую очередь, как уже было сказано выше, при помощи данного метода выполняется коррозионная защита, которая существенно повышает срок службы любого металлического изделия.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Секреты холодного цинкования металла

Кроме этого, при помощи фосфатирования удается значительно улучшить адгезию разных типов лакокрасочных покрытий непосредственно к самой окрашиваемой поверхности.

Выполнять данную защиту рекомендуется при любом окрашивании металлической поверхности. У фосфатного покрытия очень высокий показатель пористости.

За счет этого, наносимый на металлическую поверхность любой лакокрасочный состав, достаточно глубоко проникает во внутренние поры фосфатной пленки, что и обуславливает, главным образом, высокие адгезические свойства данного типа покрытия.

Следует отметить и то, что образованная таким образом пленка, пассирует металлическое основание и переводит его в состояние, которое можно условно назвать коррозийно-пассивным.

Все это приводит к тому, что защитные свойства покрытия, на котором было проведено фосфатирование с последующим окрашиванием, в несколько раз превосходят по своим характеристикам защитные свойства поверхности, на которую было проведено нанесение лакокрасочного состава без предварительной подготовки.

Использование при данном методе цинка позволяет сделать такое покрытие еще более качественным и эффективным.

Способы фосфатирования

Образование фосфатной защитной пленки на поверхности металла получается несколькими способами, возможность и целесообразность реализации которых зависит от размеров конструкции и области ее применения.

Чаще всего используются такие методы:

  • обработка поверхности препаратом «Мажеф», допускающаяся даже для низкоуглеродистой стали, в результате образуется качественная грунтовка с антикоррозийными свойствами;
  • использование фосфорной кислоты или «холодное фосфатирование», при котором толщина защиты составляет не более 5 мкм;
  • применение монофосфата цинка, использующегося преимущественно в машиностроительной и электроэнергетической отраслях;
  • обработка фосфатирующей пастой.

Для подготовки металла под покраску необходимо выполнять ряд обязательных процедур, без которых невозможно качественное окрашивание и, соответственно, продолжительная эксплуатация металлических конструкций.

Вам также может быть интересно узнать, какая краска для забора металлического подходит лучше всего в вашем случае. Об этом читайте в статье о покраске металлических ограждений.

Характеристики фосфатирования

Данный метод защиты особенно актуален для всевозможных черных металлов, использование которых планируется в достаточно жестких условиях. Следует отметить, что такая обработка различных видов цветных металлов, в том числе и цинка проводится значительно реже.

Суть данного метода заключается, главным образом, в проведении специальной обработки различных типов металлических поверхностей определенными фосфорнокислыми растворами с обязательным добавлением цинка.

За счет такой специфической обработки на поверхности особым образом образуется пленка по сплошному типу из фосфатов самых разных металлов, в том числе и цинка, которые в обязательном порядке должны иметь либо аморфную, либо кристаллическую структуру.

В этом случае следует отметить, что максимально высокие антикоррозийные свойства имеют те фосфатные составы, которые готовятся из фосфатных растворов одновременно нескольких групп металлов.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Как выбрать грунтовку по металлу и ржавчине?

В этом случае для приготовления необходимой смеси допускается применение уже готовых жидких концентратов.

По своей сути, образование такого типа покрытия на поверхности металла является достаточно сложным физико-химическим процессом.

Отсюда можно сделать вывод, что в тот момент, когда происходит контакт самого фосфатирующего состава непосредственно с поверхностью стали, начинают протекать электрохимические процессы.

Само растворение железа в этом случае происходит на анодных участках, соответственно, на катодных участках поверхности металла восстанавливаются ионы водорода.

Кроме этого, непосредственно на поверхности самого изделия из стали, в так называемом приэлектродном пространстве, начинает расти величина рН, при этом среда в этом пространстве становится щелочной.

Сама фосфатная пленка образуется за счет осаждения на поверхности металла фосфат-ионов, а также гидрофосфат-ионов.

Прочность самого покрытия с поверхность металла обеспечивается за счет кристаллохимических связей, границы которых определяет линия фосфатирования.

Фосфатирование поверхности


Сегодня для защиты металлических изделий от образования коррозийного налета применяется большое количество способов. Все они направлены на то, чтобы создать на поверхности тонкий защитный слой, который будет длительное время защищать от процесса окисления металла. Обработка металлов фосфатирующими растворами является эффективным методом борьбы с образованием ржавчины.
Для проведения процедуры фосфатирования необходимо изначально провести подготовку металлов или металлических изделий. Для того чтобы вещества раствора лучше адгезировались нужно тщательно обезжирить и промыть поверхность, которая будет подвергаться обработке. Только в этом случае покрытие будет качественным и продержится достаточно длительное время. При необходимости металлический материал перед процедурой можно отшкурить при помощи наждачной бумаги.

Общие свойства покрытий

Следует отметить, что любой фосфатный раствор должен обязательно готовиться с добавлением цинка.

В этом случае состав более качественно закрепляется на самом основании металла. При этом процессе в некоторых случаях могут образовываться самые разные соли, которые, как правило, выпадают в виде осадка.

Во время приготовления состава солевой осадок следует периодически удалять. Готовое покрытие на основе фосфатов должно обладать определенными свойствами.

В первую очередь, покрытии металла должно быть минимальное количество сквозных пор. Кроме этого, его структура обязательно должна быть мелкокристаллической.

Также следует обращать внимание и на удельную массу пленки, которая не должна быть выше показателя в три грамма на квадратный метр.

В настоящее время используется несколько различных способов фосфатирования. В первую очередь, следует отметить нормальное фосфатирование, которое проводится при температурах, близких к температурам кипения.

Данный способ дает возможность получать пленку с толщиной до семи микрометров, однако в некоторых отдельных случаях снижаются механические свойства обрабатываемого материала.

Также очень часто обработка стали проводится при помощи холодного фосфатирования, при котором пленка имеет минимальную толщину, а соответственно обладает низкими защитными свойствами.

Читайте также:  Советы по хранению высушенных грибов в домашних условиях

ВАЖНО ЗНАТЬ: Разновидности станков для гибки проволоки

Также выполнить защиту можно ускоряя фосфатирование, при этом в состав вводят специальный ускоритель, что существенно снижает общее время процесса. В любом случае, когда выполняется линия фосфатирования все основание металла очищают от продуктов коррозии и всевозможных жировых отложений при помощи различных групп растворителей.

Основные методы обработки

Получить защитную фосфатную пленку можно разными способами, а выбор конкретного метода очень зависит от детали, которую нужно обработать, а также от области применения детали или конструкции. В промышленности чаще всего применяются следующие способы фосфатирования:

  • при помощи препаратов «Мажеф»;
  • с применением фосфорной кислоты;
  • с помощью монофосфата цинка;
  • с помощью фосфатирующей пасты.

Препаратом «Мажеф»

Это не что иное, как химическое фосфатирование, при котором деталь окунается в ванну со специальным раствором. Химической обработке подвергают низкоуглеродистые стали. Чаще всего данный способ применяется для подготовки металлоконструкций и изделий под покраску для получения надежных антикоррозийных грунтов.

Мажеф — это сочетание марганца, железа и фосфора. Продукт напоминает соль или порошок зеленоватого цвета.

Концентрация раствора в ванне – не более 40 г на 1 л. Чтобы получить пленку химическим методом, изделие помещается в готовый состав, который подогревают и доводят до температуры кипения. Рекомендуется периодическое помешивание. Кипятят ванну в течение 15-20 минут. Этого вполне хватит, чтобы сталь покрылась слоем защитной пленки.

Чтобы при помощи химического способа получить высококачественную пленку, толщина которой составляет от 5 до 10 мкм, необходимо предварительно тщательно подготовить поверхность при помощи абразивной очистки или с использованием пескоструйного аппарата.

Состав рекомендуется готовить с некоторым избытком, так как в процессе нагревания часть его испарится. Общая кислотность устанавливается при помощи титрования по фенолфталеину. Уровень свободной кислотности можно выяснять при помощи индикаторов метилоранжа.

На видео: фосфатирование солью Мажеф.

Фосфорной кислотой

Фосфорную кислоту используют для получения покрытия холодным методом. Чтобы процесс фосфатирования протекал максимально стабильно, температура раствора должна находиться в диапазоне 18-25 градусов. Чтобы добиться покрытий с высоким качеством и прочностью, нужно четко соблюдать количество действующих ингредиентов. В промышленности применяется следующая концентрация:

  • 40 г/л фосфорной кислоты;
  • азотнокислый цинк – 200 г на 1 л;
  • сернокислого натрия 8 г на 1 л;
  • окиси цинка – 15 г на 1 л.

Статья по теме: Особенности термообработки сварных соединений и методы ее проведения

В данном растворе деталь или конструкции из металлов обрабатывают в течение 30 минут. Этого вполне достаточно, чтобы на поверхности образовались фосфаты.

Технология подойдет для обработки больших деталей посредством струйного метода. Данный вариант по сравнению с фосфатированем в ваннах дает возможность значительно снизить продолжительность процесса, а также уменьшить расход материала.

Метод с монофосфатами цинка

Данная технология применяется для защиты металлов, которые будут применяться в электрической отрасли, а также на машиностроительных производствах. Поверхность или деталь помещают в раствор из следующих веществ:

  • монофосфат цинка в количестве 20 г на 1 л;
  • нитрат натрия – 35 г. на 1 л.

Процесс фосфатирования проходит при температуре раствора 60 градусов. Для покрытия металлов плотной фосфатной пленкой необходимо около 20 минут. Для проведения процесса также нужна ванна.

Что касается качества покрытия, то фосфатные пленки аналогичны по характеристикам тем, которые получают с использованием раствора Мажефа. Так можно обеспечить высокую степень защиты любому металлу.

Для обработки оцинкованных сталей лучше применять раствор, в котором используется сернокислый цинк, азотный цинк, фосфорная кислота, фтористый натрий. Процесс проводят при температурах около 60 градусов, а длительность его составляет до 20 минут. В данном растворе можно обрабатывать цинк, углеродистые стали, никель.

Обработка фосфатирующими пастами

В данном случае применяются специальные фосфатирующие грунты. Преимущество в том, что можно выполнять фосфатирование стали и других сплавов при комнатной температуре. Смесь наносится на поверхность детали с помощью обычной кисти. Для обработки не нужны ванны, а это значит, что такому фосфатированию можно подвергать материалы в домашних условиях. Этот способ часто используют автовладельцы и автопроизводители.

В составе грунта металлический пигмент, а также растворитель, в основе которого лежит ортофосфорная кислота. В краске чаще всего содержится цинк. При взаимодействии с ортофосфорной кислотой продукты коррозии укрепляются, создавая прочный защитный фосфатный слой.

Фосфатирующая паста широко применяется для обработки поверхностей деталей из черных и цветных сплавов любых размеров. Прогрунтованные поверхности пассивируются, что также улучшает их адгезионные качества.

Проведение фосфатирования в домашних условиях

Несмотря на относительную сложность процесса, при определенных условиях выполнить химическое фосфатирование, допустим, стали можно и в домашних условиях. Легче всего провести данный процесс по ускоренному типу.

Для этого потребуется для начала правильно приготовить соответствующий состав. Необходимо будет в определенных пропорциях взять специальный препарат, который носит название мажеф и азотнокислый тип цинка.

Далее смесь тщательно перемешивается и нагревается до температуры, близкой к температуре кипения. После этого обрабатываемое изделие из металла на пятнадцать минут погружается в раствор.

Наносить лакокрасочное покрытие на обработанную заготовку можно только после полного ее высыхания.

Читайте также:  Советы по выбору банной печи

За счет фосфатирования удается значительно повысить защитные свойства практически любого металлического покрытия, в том числе и стали. При этом данная операция без каких-либо проблем может быть проведена и в домашних условиях.

В этом случае главное соблюдать прописанные пропорции и выполнять соответствующие рекомендации. Также при использовании данного метода защиты металлических оснований, необходимо выполнять правила техники безопасности.

Завершающая обработка после фосфатирования деталей

Как правило, фосфатирование металла в домашних условиях не является окончательным этапом обработки изделия. Поскольку пористость структуры гальванической защитной пленки может повлиять на ее дальнейшую функциональность и эксплуатационные свойства, металлическую поверхность пассивируют. В качестве растворов, обеспечивающих гладкость и ровность покрытия, используют калия дихромат или натрия дихромат.


В процессе финишной обработки металла крайне важно не упустить температурные показатели: предметы с фосфатными пленками погружают в 80-градусные растворы и выдерживают их не менее 20 минут. После пассивирования изделия обрабатывают машинным маслом, после чего используют раствор из бензина и кремнийорганической жидкости в соотношении 1:10.

Фосфатирование – что это и где применяется?

Фосфатирование – это химическая или электрохимическая обработка, производимая на металлических элементах с целью повысить их стойкость к образованию коррозии и электроизоляционные свойства, улучшить твердость и износостойкость. После процедуры на поверхностях деталей можно наблюдать появление тонкой нерастворимой в воде мелкокристаллической пленки, выполняющую защитную функцию от разрушения коррозийного характера.

Достоинства процесса фосфартирования

Фосфатирование металла имеет ряд преимуществ:

  • После обработки металл практически не подвержен окислению и разрушению;
  • Плотность, толщину и состав “защиты” можно варьировать, достаточно изменить пропорции компонентов состава для рабочих растворов, соответственно, несложно найти индивидуальное решение;
  • Данное мероприятие эффективно как самостоятельный способ, так и в комбинации с прочими вариантами;
  • После процедуры поверхность металлических элементов можно покрывать краской или лаком, не используя грунтовку;
  • Образующаяся пленка характеризуется высокими электроизоляционными свойствами, способна выдержать напряжение до 500 В, а, если ее пропитать специальным лаком – до 1000 В;
  • Детали, прошедшие фосфотирование, не подвержены негативному воздействию высоких температур, контакта с органическими маслами, смазочными, горячими материалами, толуолом, бензолом, всеми газами (исключая сероводород).

Фосфотированная пленка не приемлет воздействия щелочей и кислот, воды с различным содержанием солей, паров, постепенно разрушаясь. Гарантировать продолжительный срок «защиты» нельзя, если ее эластичность и прочность низкая.

Данная процедура рассчитана для деталей из чугуна, низколегированной и углеродистой стали, за исключением высоколегированной, кадмия, цинка, меди (включая сплавы) и алюминия, соответственно можно заключить, что оно целесообразно для многочисленных сфер промышленности, особенно это касается автомобилестроения. Естественно, фосфотирование применяется и в продукции Джилекс: насосах, гидроаккумуляторах, расширительных баках и других изделиях. Не менее востребована данная технология: в строительстве (дефекты покрытии устраняются быстро и качественно, не требуя демонтажа), в металлургии, машино- и судостроении, на предприятиях, в распоряжении которых находятся энергетические и нефтегазовые комплексы, в строительно-ремонтных компаниях и т.д.

Методы фосфатирования поверхностей из стали перед покраской

Фосфартирование стали перед покраской может быть произведено:

  • Химическим способом: процесс происходит путем обработки изделий раствором из фосфорнокислых солей без привлечения электричества;
  • Электрохимический способ: используют раствор, как и в предыдущем случае, при этом, обработку ускоряют посредством электролиза.

Кроме этого фосфотирование может быть:

  • Холодным: раствор не нагревают;
  • Нормальным: раствор нагревают до +97 – +98°С;
  • Ускоренным: раствор содержит окислители, по завершению обрабатывают бихроматом калия.

Фосфатные покрытия различаются по назначению, поэтому могут быть представлены:

  • Антикоррозионными грунтовочными покрытиями: наносят перед тем, как приступить к покраске. Главная задача: улучшить защитные свойства и повысить адгезию лакокрасочного покрытия;
  • Антикоррозионными покрытиями временного действия, например: на срок складирования. Целесообразно для обработки деталей, контактирующих с маслами или смазками, или находящихся в условиях слабого коррозийного воздействия среды;
  • Антифрикционными покрытиями, способствующими понижению коэффициента трения для совместно функционирующих деталей, повышающих показатель сопротивляемости к заеданию и защитных свойств.

Процесс фосфатирования

Перед началом процесса производят тщательную очистку поверхности гидроабразивным методом, благодаря которому удается добиться наивысшего качества. Далее приступают к подготовке: протравливают кислотой, промывают содовым раствором и водой. Произведя все эти манипуляции, изделия обрабатываются рабочим раствором, основными компонентами которого являются фосфаты железа и марганца. В качестве дополнительных добавок для ускорения процесса и улучшения конечного результата используют нитриты и нитраты цинка и бария и т.д.

При взаимодействии металлических элементов и кислыми фосфатами, содержащихся в растворе на железе образуется защитная пленка из мелких кристалликов фосфатов железа и марганца. По окончанию обработки детали промывают и дают высохнуть, после чего приступают к нанесению покрытий из лака или краски.

Как соединить трубы ручной дуговой сваркой? Необходимые материалы, методы с поворотом и без поворота стыка

Прежде всего важно понимать, что не любые трубы можно эффективно сваривать электродуговым методом. Он используется для соединения труб с толщиной стенки не менее 3 мм, при этом оптимальный проход составляет 80 мм и более. При большом объеме работ предпочтение отдают механизированным методам сварки.

Подготовка труб к ручной дуговой сварке

Ручная дуговая сварка труб требует внимательного и грамотного подхода к выполнению подготовительных операций. Обычно они строятся по такому алгоритму:

  1. Контрольно-диагностические операции. Оценивается техническое состояние труб, сравниваются их параметры: диаметр, толщина стенки, состав материала. Трубы на всей длине проверяются на наличие деформаций, трещин и других повреждений.
  2. Обработка торцевых частей труб. Кромки очищают от ржавчины и механических загрязнений, обезжиривают. В случае необходимости выправляются мелкие деформации краев, удаляют заусеницы, зоны наклепа металла и прочие дефекты, образовавшиеся при резке труб.
  3. Выполнение фасок. Если кромки труб не имеют скосов, их придется выполнить вручную, используя специальный инструмент: фаскосниматели или торцеватели. Угол скоса фаски обычно варьируется в пределах 60-70°. После изготовления фасок проводится повторное обезжиривание поверхности.

Завершающим этапом подготовки труб к сварке является их фиксация относительно друг друга. Она должна полностью исключить перемещение труб, если иное не предусмотрено технологией сварки.

Между состыкованных для сварки труб оставляется зазор, величина которого устанавливается нормативной документацией в зависимости от параметров изделий, что необходимо для равномерной проварки не только верхних слоев металла, но и корня шва. У труб с толщиной стенки 3-4 мм величина зазора составляет 2-2,5 мм.

Необходимое оборудование, материалы и средства защиты

Выполнять сварочные работы необходимо в просторном, хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе, вдали от легковоспламеняющихся веществ. Основным рабочим средством для соединения труб будет электрический сварочный аппарат переменного или постоянного тока. Хорошее оборудование стоит немалых денег, поэтому для разовой сварки по возможности его лучше одолжить. Кроме того, понадобятся:

  • фиксирующие устройства;
  • электроды и электрододержатели;
  • сварочный кабель;
  • молоток и зубило;
  • наждак и металлическая щетка.

Обязательным условием является наличие средств индивидуальной защиты (СИЗ). Руки должны быть защищены плотными сварочными перчатками; для защиты головы и, в первую очередь, глаз, понадобится сварочный шлем. Он оборудуется затемненным стеклом, «отсекающим» инфракрасную и ультрафиолетовую части светового спектра.

Работать следует в удобной, не сковывающей движения закрытой одежде из негорючих материалов.

Методы ручной дуговой сварки труб

Существует два основных метода ручной электродуговой сварки труб: поворотный и неповоротный. На практике возможность их применения диктуется техническими особенностями труб, местом их расположения и квалификацией сварщика. Существует и комбинированный метод, но широкого применения он не нашел.

Сварка с поворотом стыка

Поворотный метод обеспечивает максимальную прочность и равномерность шва. Добиться этого можно с помощью двух хитростей. Во-первых, старайтесь держать электрод строго под прямым углом к оси трубы, то есть регулируйте интенсивность плавления не наклоном электрода, а длиной дуги. Во-вторых, работайте по трехпроходной технологии. Она предполагает такую последовательность действий:

  1. Условно разделите торец трубы на четыре равных сегмента, можете сделать соответствующие метки, но лучше сварить трубы в этих зонах точечно.
  2. Проварите стык в корневой части сегментов, расположенных друг напротив друга, тонким электродом (3-4 мм) с силой тока 120-150 А.
  3. Поверните трубу на 90° и проварите два оставшихся сегмента с теми же параметрами.
  4. Постепенно поворачивая трубу, проварите ее на всем диаметре. Параметры сварки тоже изменятся – размер электрода составит 5-6 мм, а сила тока – 200-250 А.
  5. Повторите действия, указанные в пункте 4.

Если конструкция предполагает сваривание труб на одной оси в нескольких участках, выполняйте операции одновременно на всех стыках. Это не только позволит ускорить работу, но и предотвратит любые осевые смещения в процессе сварки.

Сварка без поворота стыка

Сварка без поворота целесообразна в том случае, когда ведется на уже смонтированной конструкции, в том числе имеющей труднодоступные места. Технология во многом напоминает поворотную, но есть ряд существенных отличий в длине отдельных швов. Общий алгоритм включает следующие действия:

  1. Тонким электродом (4 мм) проваривается до половины длины стыка.
  2. Оставшийся сегмент условно делится на две равные части, которые провариваются тонким электродом в разных направлениях.
  3. Половина стыка повторно проваривается толстым электродом (5-6 мм), при этом она не должна повторять в точности расположение самого первого шва, но должна частично перекрывать его (около 30°).
  4. Оставшийся сегмент условно делится на две равные части и проваривается толстым электродом в разных направлениях.

Третий проход обычно используется лишь при сварке труб с диаметром более 700 мм. Он предполагает нанесение двух равных по длине швов в противоположных направлениях, стыки которых не совпадают со стыками швов, нанесенных ранее.

Как происходит процесс сварки

Сварку проводят на конструкциях, закрепленных в фиксирующих устройствах или соединенных друг с другом точечно. Работы следует выполнять быстро, не допуская кристаллизации сварочной ванны в зонах, соседствующих с рабочей. Между проходами необходимо выждать 3-5 минут.

При первичном проходе стыка прорабатывается корневая часть шва. Малые толщины электродов и относительно слабые сварочные токи на этом этапе предотвращают прожоги фаски и появление толстого грата с внутренней стороны трубы, делают шов достаточно равномерным и аккуратным, кроме того, фактически формируют дно сварочной ванны для будущих проходов.

Второй и третий проходы, которые выполняются толстыми электродами с большей силой тока, формируют верхние и нижние одно- или разнонаправленные части шва, необходимые для полной герметизации стыка и приданию конструкции нужной механической прочности. Допустимо создание наплыва в последнем проходе, что полезно при сваривании труб относительно малого диаметра.

Ручная дуговая сварка труб

Самым надежным способом соединения металлических труб является сварка. Выполняется она при помощи ручных, полуавтоматических и автоматических сварочных аппаратов. Ручная дуговая сварка труб позволяет создавать систему трубопроводов любой конфигурации и диаметра.

Сварочные аппараты делятся на два вида: трансформаторные и инверторные.

Принцип действия у них один – электрическая дуга нагревает края и оплавляет их, создавая сварочную ванну. Металл электрода стекает в ванну и образует шов.

Если требуется сделать декоративный и красивый шов, то лучше использовать инверторную сварку, а для грубого – трансформаторную. Инверторная сварка является более прогрессивным оборудованием и отлично подойдет новичкам, чтобы пройти обучение.

Подготовка к сварочным работам

Перед началом сварочных работ нужно заблаговременно подготовить все необходимое оборудование и инструменты. Вам понадобится:

  • сварка с кабелями и держателем;
  • маска (чаще всего забывается);
  • рукавицы или краги (холщевые, брезентовые, замшевые);
  • щетка по металлу;
  • молоточек для удаления шлака.

Визуально проверьте сварочные кабеля, не повреждена ли у них изоляция, иначе может произойти короткое замыкание или возникнет большой риск поражения током. Выберите для себя лучший вариант: сварочная маска или сварочный щиток с ручкой, так как каждый из них имеет свои преимущества (новичкам советуется использовать щиток). Рукавицы ни в коем случае не должны быть из легко воспламеняемого материала или синтетики. При попадании брызг они мгновенно плавятся (воспламеняются), тяжело снимаются и могут прикипеть к коже.

Технология

Сваривать трубы – это сложное и ответственное дело, ведь они практически всегда работают под давлением. Все дело осложняется еще и тем, что проверить сварочные швы можно только тогда, когда вся система трубопроводов смонтирована и подключена. Некоторые свищи настолько незначительны, что проявляют себя только спустя некоторое время.

Стоит обратить внимание, что заводские отводы и переходы имеют на кромках фаску. Она предназначена для лучшего заполнения стыка металлом и получения более надежного сварочного шва. Если этих фасок у вас нет, то рекомендуется сделать их «на глаз» на наждачном камне или при помощи болгарки. Перед сваркой обязательно протрите детали от абразивных частиц, при помощи щетки хорошо зачистите зону сварки и место подсоединения массы.

Существуют такие типы соединения стальных труб:

  • встык;
  • тавровые;
  • угловые.

Особенность сварки труб в том, что приходится выполнять все типы наложения сварочного шва:

  • горизонтальный (нижний);
  • вертикальный;
  • потолочный (если работать приходиться под трубой).

Легче всего варить трубу, проворачивая ее в процессе нанесения шва. Такой способ подходит для сваривания отдельных элементов, но в процессе монтажа системы это сделать невозможно. Если труба находится впритык к стене, и заднюю стенку проварить не получается, то болгаркой вырезают небольшое «окно», через которое заваривается труднодоступное место, а после приваривают «окно» на место.

В трубах важно, чтобы кромки были равномерно проварены по всей толщине. Для этого накладывают не один, а несколько швов друг на друга, постепенно заполняя стык металлом.

Внимание: Чтобы не получился большой наплыв внутри трубы, электрод наклоняют под углом 45 градусов по отношению к оси трубы.

Процесс сварки труб встык производится так:

  • труба соединяется при помощи 4 прихваток, которые располагаются равномерно;
  • наносится первый шов;
  • в конце наносится финальный шов.

Внимание: Во время сварки металл должен иметь одинаковый цвет. Темные зоны свидетельствует о попадании шлака или другого предмета в шов. Скорее всего, в этом месте возникнет свищ и трубу придется переваривать.

Первый шов наносится электродом толщиной 2-4 мм по определенному алгоритму – труба делиться на четыре сектора и работы проводятся поочередно в каждом из них:

  • провариваются 1 и 2 сектор;
  • затем 3 и 4 сектор;
  • если толщин кромок большая, повторно варят 1 и 2 сектор;
  • затем 3 и 4 сектор;
  • финальный шов можно наносить с любого места двигаясь по кругу.

Свариваемый металл быстро нагревается и остывает, вследствие чего соединяемые трубы могут сместиться с общей оси. Сварка как бы тянет металл в свою сторону. Для этого и устанавливаются прихватки, которые призваны удержать трубу в заданном положении. На трубах до 300 мм можно делать всего 4 прихватки, а для больших диаметров их ставят с шагом в 200 – 250 мм. После сварки шлак необходимо удалить молоточком и провести визуальный осмотр шва на предмет брака.

Тавровое соединение труб несколько отличается от сварки встык. В боковой стенке трубы вырезается болгаркой или резаком «окно». Торец второй трубы скругляют, придавая форму овала повторяющего контур стенки трубы. В таком соединении ставят всего две прихватки, расположенные симметрично друг к другу по бокам трубы. После чего проваривают стык с обеих сторон поочередно двойным швом.

Угловая сварка труб используется очень редко. Торцы обеих труб зарезают под углом 45 градусов и стыкуют. Ставят две боковых прихватки, после чего наносят двойной сварочный шов.

Внимание: Шлак от электродов для нержавейки, в процессе остывания, начинает самостоятельно лущиться и «стрелять», поэтому будьте осторожны и берегите глаза.

После того как все трубы сварены и система смонтирована, требуется сразу же провести проверку всех стыков и швов. Для этого можно воспользоваться компрессором и закачать в систему воздух. При этом давление создается больше на пару килограмм, чем будет потом в системе. Если в течение суток давление не падает, то швы проварены качественно.

Если у вас нет опыта или не уверенны в своих навыках, просмотрите в интернете примеры работы ручной дуговой сваркой видео.

Выбор электродов

Сварка труб ручной дуговой сваркой самый надежный способ создать прочный и надежный трубопровод. Все зависит от качества шва, который в свою очередь зависит от используемых электродов.

Важным фактором при выборе электродов является материал свариваемых труб. Так, для сваривания труб из углеродистой стали применяют электроды с рутиловым или основным покрытием. Электроды ОЗЛ-6 являются универсальными для всех марок нержавеющих сталей и образуют прочный нержавеющий шов. Для сварки чугунных труб применяют электроды, изготовленные на базе меди, железа, никеля и сплавов. Кроме этого используется специальная технология предварительного подогрева и медленного охлаждения свариваемых деталей.

Техника ручной дуговой сварки труб покрытыми электродами

Сварка неповоротного вертикального стыка

Сварной шов выполняется за два приема. Периметр стыка условно делится вер тикальной осевой линией на два участка, каждый из которых имеет три характерных положения:

  • потолочное (позиции 1-3);
  • вертикальное (позиции 4-8);
  • нижнее (позиции 9-11).

Каждый участок сваривается с потолочного положения. Сварка ведется только короткой дугой:

lmin=0,5 dэ, мм,
где dэ – диаметр электрода.

Оканчивают шов в нижнем положении.

Сварку каждого из участков начинают со смещением на 10-20 мм от вертикальной осевой. Участок перекрыт ия швов – «замковое» соединение – зависит от диаметра трубы и может быть от 20 до 40 мм. Чем больше диаметр трубы, тем длиннее «замок»

Начальный участок шва выполняют в потолочном положении «углом назад» (поз. 1,2). При переходе на вертикальное положение (поз. 3-7) сварка ведется «углом вперед». По достижении позиции 8 электрод ориентируют под прямым углом, а, перейдя в нижнее положение, сварку вновь ведут «углом назад».

Перед сваркой второго участка нужно зачистить начальный и конечный участки шва с плавным переходом к зазору или к предыдущему валику. Сварку второго участка следует выполнять так же, как и первого.

Для корневого шва применяют электрод диаметром 3 мм. Сила тока в потолочном положении 80-95 А. На вертикали ток рекомендуется уменьшить до 75-90 А. При сварке в нижнем положении ток увеличивают до 85-100 А.

При сварке труб с качественным формированием корня шва без подварки проплавление достигается путем постоянной подачи электрода в зазор. Добиваясь проплавления внутри трубы, можно получить шов с выпуклой поверхностью, что по требует последующей механической его зачистки в потолочном положении.

Заполнение разделки труб с толщиной стенки более 8 мм происходит неравномерно. Как правило, отстает нижнее положение. Для выравнивания заполнения разделки необходимо дополнительно наплавить валики в верхней части разделки. Предпоследние слои должны оставить незаполненную разделку на глубину не более 2 мм.

Облицовочный шов сваривают за один или несколько проходов.

Предпоследний валик заканчивают так, чтобы разделка осталась незаполненной на глубину 0,5-2 мм, а основной металл по краям разделки был переплавлен на ширину 1/2 диаметра электрода.

При сварке труб диаметром менее 150 мм с толщиной стенки менее 6 мм, а также в монтажных условиях, когда источник питания удален от места работы, сварку ведут при одном и том же значении сварочного тока. Рекомендует ся подбирать токовый режим но потолочному положению, ток в котором достаточен и для нижнего положения. При сварке на подъеме из потолочною положения в вертикальное, чтобы не было чрезмерного проплавления, следует прибегнуть к прерывистому формированию шва. При этом способе периодически прерывают процесс горения дуги на одной из кромок.

В зависимости от толщины стенки трубы, зазора и притупления кромок рекомендуется выполнять сварку «мазками» одним из способов:

2. При большой толщине металла зажигают и обрывают дугу на одной и той же кромке.

Не рекомендуется зажигать дугу в том месте, где только что был ее обрыв. Нельзя не оборвав дугу, перемещать электрод вперед но разделке, а затем вновь возвращаться на шов.

Сварка неповоротного горизонтального стыка

Сварка с формированием стабильного проплавления ведется электродом диаметром 3 мм. Сварочный ток выбирают в зависимости от толщины основного металла, зазора между кромками и толщины притупления. Наклон электрода составляет 80-90° к вертикали. При сварке «углом назад» наклон обеспечивает максимальное проплавление, а «углом вперед» – минимальное.

При недостаточном проплавлении длину дуги следует держать короткой, а при нормальном проплавлении – средней.

Корневой шов лучше выполнясь с минимальными размерами сварочной ванны, чтобы не было подрезов и наплывов с обратной стороны шва

Второй валик формируют так, чтобы расплавлять первый корневой шов и обе кромки трубы. Сварочный ток устанавливают в среднем диапазоне. Наклон электрода – такой же, как при сварке первою корневою шва. Сварку ведут «углом назад». Скорость выбирают такой, чтобы внешний вид валика был нормальным (не выпуклым и не вогнутым).

Третий валик лучше выполнять на повышенных режимах. Сварку ведут иод прямым углом или «углом назад». Скорость выбирают такой, чтобы валик был выпуклым, с полочкой для удержания металла ванны последующего валика. Траектория дуги должна совпадать с краем второго валика.

Четвертый валик – горизонтальный. Его выполняют на тех же режимах, что и третий. Электрод наклоняют под углом 80-90° к вертикальной поверхности трубы. Скорость сварки поддерживают такой, чтобы расплавлялись верхняя кромка разделки, поверхность второго валика и вершина третьего валика. Внешний вид четвертого валика должен быть нормальным.

«Замковые» соединения сваривают с плавным увеличением размера шва в начале и уменьшением на конечном участке, «набегающим» на начало шва на 20-30 мм.

Многопроходную сварку труб рекомендуется вести по спирали. Тогда получается меньше «замковых» соединений.

Сварку лицевого слоя надо выполнять электродами того же диаметра, какие использовались при заполнении разделки, но не более 4 мм. Последний верхний валик укладывают на более высокой скорости, чтобы он оказался узким и плоским.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: