Dönüşüm, başka bir forma, maddeye veya duruma geçmek anlamına gelmektedir. Fosfat dönüşüm kaplamalarında ise, metal kaplama reaksiyonuna katılan substrat, kaplamanın bir bileşeni haline gelir. Fosfat dönüşüm kaplamaları, ana metalin yüzeyinde oluştur.
Bu yüzden, kaplamanın oluşması sırasında gözenekliliği, kaplamanın kalınlığını belirler. Reaksiyon, yüzeyin kimyasal çözelti ile ilişkisi kesildikten sonra durur.
Fosfat dönüşüm kaplamaları, birçok önemli avantaj getirmektedir, bunları korozyon direncini arttırmak, yağları emmek, görünümü geliştirmek, yapışmayı arttırmak, direnci kullanmak veya soğuk şekillendirmeyi kolaylaştırmak olarak sıralayabiliriz.
Baz metalin yüzeyini metalik olmayan kristal bir kaplamaya dönüştüren kimyasal sürece fosfatlama denir. Reaksiyon fosfat iyonları içeren asidik bir çözelti içinde gerçekleşir. Metal / çözelti ara yüzündeki hidrojen kaybı, pH’ta lokal bir artışa ve daha sonra kaplamanın çökelmesine neden olur.
Fosfat kaplamaları çinko, manganez ve demir olmak üzere üç ana tipe ayrılabiliriz. Fonksiyonel ihtiyaçlarına göre her biri için farklı özel formülasyonlar mevcuttur.
Ağır Çinko Fosfat
Genellikle pas önleyici yağları ve vaxları tutma özelliği gerektiren durumlarda tercih edilen, ağır çinko fosfattır. 1,000–3,000 mg/ft
2 aralığındaki emici bir yüzeye dönüşüm sağlanır ve bu ağır kaplama parçanın yüzeyindeki paslanmayı önler.
Seçilen pas önleyicinin formülasyonuna ve konsantrasyonuna bağlı olarak, 400 saatlik %5’lik nötr tuz sprey maruziyetinden fazla korozyon koruması mümkündür. Ağır çinko fosfat kaplamalar, daldırma işlemiyle elde edilir. Parçalara raflarda ya da bidonlarda uygulanmaktadır.
Banyo başlangıçta hacmen yüzde 3–4 (30-40 toplam asit noktası) ile doldurulur ve 175–185° F’de çalışır. Banyo, konsantrasyonu (toplam asit), agresifliği (serbest asit) ve demir içeriğini ölçen basit titrasyonlarla kontrol edilir.
Banyonun hizmet ömrünü sınırlayan faktör genellikle demir birikimidir. Demir seviyeleri çinkodan daha yüksek seviyeye ulaştığında kaplama kalitesi ve homojenliği tehlikeye girer. Bu aşamaya gelindiğinde, banyonun bir kısmı boşaltılabilir veya banyo taze olarak doldurulabilir.
Kalsiyum-Modifiye Çinko Fosfat
Kalsiyum-modifiye çinko fosfat genellikle boya veya diğer organik kaplamalar için bir temel olarak kullanılır. Çinko ile biriken kalsiyum, düzgün bir mikrokristal yapı oluşturmak için yerleşik bir tane arıtıcı olarak işlev kazanır. Kaplama ağırlıkları tipik olarak ağır bir çinko fosfat kaplaması olarak emici olmaksızın arttırılmış yapışma özelliklerine izin veren 150-500 mg/ft
2 aralığındadır. Buna ek olarak, kalsiyum ile modifiye edilmiş çinko fosfat kaplamaların kimyasallara dayanıklı yapısı, uygulanmış son katın hasar görmesi halinde, korozyonu sadece sızıntı olarak adlandırılan bir alanda sınırlar.
Aşınma direncine sahip kalsiyum- modifiye çinko fosfatlar, çoğunlukla lastik yapıştırmadan önce kullanılır. Kalsiyum-modifiye çinko fosfat sprey veya daldırma ile uygulanabilir. Banyo genellikle iki bileşenli bir sistemdir, kalsiyum açısından zengin bileşen başlangıçta ve daha sonradan ilave edilir.
Çalışma sıcaklığı, püskürtme için 150°F ve daldırma için 170-180°F’dir. Banyoda bulunan demir içerik, tanecik arıtma işlemine engel olabilir ve üniform olmayan kaplamalar meydana gelebilir.
Kuvvetli bir oksitleyicinin küçük miktarlarda ancak sık sık eklenmesi, demirin çözelti içinde çökelmesini sağlar ve uzun banyo ömrüne imkan tanır.
Soğuk Oluşturan Çinko Fosfatlar
Taban metalin soğuk şişirmesini, ekstrüzyonunu, preslenmesini veya çizilmesini kolaylaştırmak için soğuk şekillendirici çinko fosfatlar kullanılabilir. Bu fosfat kaplamalar, deformasyon sırasında oluşan ısı ve basıncın ağır şartlarında, yağlayıcıları tutmak için tasarlanmıştır.
Fosfat kaplamanın kullanımı daha fazla takım ömrüne, daha hızlı çekme hızlarına ve temel metalin daha ciddi indirgenmesine yardımcı olur. Soğuk şekillendirici çinko fosfatların ağırlıkları 500-2000 mg/ft2 arasında değişmektedir.
Bu uygulamadaki fosfatlama çözeltisi, kalıpları, skoru veya safrayı çizmeyecek daha az aşındırıcı çinko fosfat kristali sağlamak için demir içermeden çalıştırılır. Güçlü bir oksitleyici, genellikle nitrit veya klorat, demiri banyodan çamur şeklinde çıkarmak için kullanılır.
Ayrıca, daha yumuşak ve daha homojen bir kristalin kaplama elde etmek için fosfattan önce titanyum esaslı bir tane inceltici ön-daldırma da düşünülebilir.
Kaynaklar
• Electrochemical Techniques in Corrosion Science and Engineering. By Robert G. Kelly, John R. Scully, David Shoesmith, Rudolph G. Buchheit, CRC Press, Sep 13, 2002
• Metallic and Other Inorganic Coatings. Phosphate Conversion Coating of Metals. British Standards Institute Staff. B S I Standards, Nov 9, 1917.
• Intelligent Coatings for Corrosion Control. By Atul Tiwari, Lloyd Hihara, James Rawlins. Butterworth-Heinemann, Oct 25, 2014.
• https://www.pfonline.com/articles/phosphate-conversion-coatings
