CC BY
11
УДК 006.72
Осипов Г. А., Графушин Р.В., Гросман О. А.
ВЫБОР НОМЕНКЛАТУРЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЗАЩИТНЫХ ФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Осипов Георгий Андреевич - бакалавр 3-его года обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; [email protected].
Графушин Роман Владимирович - старший преподаватель кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; [email protected].
Гросман Ольга Андреевна - выпускник бакалавриата кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
В данной статье рассмотрены процессы фосфатирования, необходимость и значимость фосфатных покрытий. Подобраны нормативные документы, регламентирующие фосфатирование, а также предложены показатели качества с учетом требований ГОСТ 9.302-88, потребителей и производителей для оценки качества готовых цинк-фосфатных покрытий и методы их оценки.
Ключевые слова: фосфатирование, контроль качества, показатели качества, методы контроля, фосфатные покрытия.
SELECTION OF THE QUALITY INDICATORS NOMENCLATURE OF PROTECTIVE PHOSPHATE COATINGS
Osipov G.A., Grafushin R.V., Grosman O.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
This article considers the processes of phosphating, the necessity and importance of phosphate coatings. The normative documents regulating phosphating are selected. Also proposed quality indicators, taking into account the requirements of GOST 9.302-88, consumers and manufacturers to assess the quality of zinc-phosphate coatings and methods of their evaluation.
Key words: phosphating, quality control, quality indicators, control methods, phosphate coatings
Фосфатные покрытия популярны за счет своих антикоррозионных свойств, адгезионных
способностей, что делает их востребованными как защитный грунт под лакокрасочные покрытия, а также как самостоятельные покрытия для защиты от коррозии. Выбор основных показателей качества для процесса фосфатирования поможет упростить поиск подходящих технологий для той или иной деятельности.
Фосфатирование - популярный в промышленности процесс получения покрытий для изделий из черных и цветных металлов, в результате которого ионы обрабатываемого металла становятся долей образующегося на нем покрытия, состоящего ключевым образом из прочной сплошной нерастворимой кристаллической или аморфной пленки. Она состоит либо целиком из фосфатов металлов, либо содержит еще оксиды и гидроксиды железа. В основном для фосфатирования применяют водные растворы, впрочем, делают попытки нанесения фосфатных пленок из растворов фосфатсодержащих соединений на основе органических растворителей. Фосфатированию подвергают углеродистые и низколегированные стали, чугун, цинк, кадмий, медь, алюминий и др. Высоколегированные стали плохо подвергаются фосфатированию [1, 2].
Подбор показателей качества осуществляется для готовых цинк-фосфатных покрытий. Цинк-фосфатные пленки отличаются исключительной
антикоррозионной способностью, адгезией с лакокрасочными материалами (ЛКМ), высоким уровнем износо- и ударостойкости,
антифрикционными свойствами. Пленки проявляют свои лучшие качества в сочетании с лакокрасочными покрытиями (ЛКП) и маслами, имея высокоразвитую шероховатую поверхность, являясь отличным грунтом с хорошими адсорбирующими свойствами. Учитывая все характеристики, цинк-фосфатные по большей части используют в автомобильной, строительной и бытовой промышленностях, которые предусматривают работу деталей в агрессивной среде и/или сильную нагрузку трением либо режущими повреждениями [2].
Самыми распространенными методами покрытия металлических заготовок цинк-фосфатными пленками являются методики окунания в стационарные ванны или распыления - для средних и крупных объектов; фосфатирование распылением в железных сетчатых корзинках (вместительностью 40-50 кг) - для мелких объектов [3].
Свойства цинк-фосфатных пленок [2]:
1. Антикоррозионные свойства;
2. Адгезия с ЛКП и маслами;
3. Высокая износо- и ударостойкость;
4. Антифрикционные свойства;
5. Адсорбционная шероховатость.
Назначение цинк-фосфатных пленок [2]:
1. Защита от коррозии автомобильных деталей, крепежных конструкций, мелких подвижных деталей;
2. Снижение трения деталей;
3. Грунтовая основа под покраску, промасливание.
Проведен поиск по нормативным документам, которые регламентируют защитные покрытия. Все они представлены в таблице 1.
Таблица 1. Перечень стандартов, регламентирующих защитные покрытия
Стандарт Область применения
ГОСТ 9.301-86 Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования. Распространяется на металлические и неметаллические неорганические покрытия, получаемые электрохимическим, химическим и горячим (олово и его сплавы) способами, и устанавливает общие требования к поверхности основного металла и покрытиям в процессе их производства и контролю качества основного металла и покрытий. Стандарт не распространяется на покрытия, используемые в качестве технологических подслоев, на никелевые, никелево-хромовые, медно-никелевые и медно-никелево-хромовые, имеющие только декоративное назначение, и не учитывает изменения покрытий, появившиеся при сборке и испытаниях изделий.
ГОСТ 9.302-88 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. Распространяется на металлические и неметаллические неорганические покрытия получаемые электрохимическим, химическим и горячим (оловянное и сплавы олова) способами, и устанавливает методы контроля на соответствие требованиям ГОСТ 9.301-86.
ГОСТ 9.305-84 Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКЗ). Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов поучения покрытий. Устанавливает параметры операций, входящих в технологические процессы получения покрытий, кроме операций подготовки поверхности основного металла и обработки покрытий, производимых механическими способами (шлифование, полирование и т.п.). Стандарт распространяется на металлические и неметаллические неорганические покрытия, получаемые электрохимическим и химическим способами на деталях и сборочных единицах, за исключением деталей и сборочных единиц из высокопрочных сталей и магниевых сплавов.
ГОСТ 9.402-2004 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием. Распространяется на изделия, детали, сборочные единицы и полуфабрикаты из черных, цветных металлов и сплавов и устанавливает общие требования к качеству поверхности изделий, предназначенных к окрашиванию, и технологии подготовки поверхности, в том числе к окрашиванию методами катодного и анодного электроосаждения и к нанесению порошковых покрытий.
ГОСТ 2789-73 Межгосударственный стандарт. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. Распространяется на шероховатость изделий независимо от их материала и способа изготовления (получения поверхности). Стандарт устанавливает перечень параметров и типов направлений неровностей, которые должны применяться при установлении требований и контроле шероховатости поверхности, числовые значения параметров и общие указания по установлению требований к шероховатости поверхности. Стандарт не распространяется на шероховатость ворсистых и других поверхностей, характеристики которых делают невозможным нормирование и контроль шероховатости имеющимися методами, а также на дефекты поверхности, являющиеся следствием дефектов материала (раковины, поры, трещины) или случайных повреждений (царапины, вмятины и т.д.).
ГОСТ 27674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. Устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области трения, изнашивания и смазки.
После анализа нормативной документации было обнаружено, что показатели для контроля качества можно найти в стандарте ГОСТ 9.302-88, который содержит общие положения для покрытий перед и после проведения методов контроля и определяет возможные методы контроля показателей качества металлических и неметаллических защитных покрытий. Показатели качества представлены в таблице 2 [4].
Согласно стандарту, ГОСТ 9.302-88 и в результате изучения требований потребителей и производителей цинк-фосфатных покрытий, были выбраны следующие показатели качества для металлических и
неметаллических неорганических покрытий, они приведены в таблице 3.
На основе проведенного анализа нормативных документов и требований потребителей и производителей с учетом назначения цинк-фосфатных покрытий составлена номенклатура показателей (таблица 2), рекомендованы показатели отсутствующие в стандарте - износостойкость и шероховатость в качестве дополнительных, необходимых для контроля и повышения конкурентоспособности фосфатных изделий на рынке защитных покрытий.
Таблица 3. Показатели качества с учетом требований потребителей и производителей
Таблица 2. Показатели качества в соответствии с ГОСТ9.302-88.
Общие показатели качества Определение
Толщина покрытия Расстояние между поверхностью покрытия и базовой поверхностью.
Коррозионная стойкость Способность материалов сопротивляться коррозии, определяющаяся скоростью поражения в данных условиях.
Адгезийные свойства Сцепление поверхностей разнородных твердых и/или жидких тел.
Пористость покрытия Доля объема пор в общем объеме пористого тела.
Микротвердость Твердость отдельных участков очень мелкомасштабной структуры материала.
Паяемость Свойство металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с помощью промежуточного вещества.
Внутреннее напряжение покрытия Включения, что приводят искаженную кристаллическую структуру к напряженности, стремясь вернуть систему к стабильному релаксированному состоянию.
Маслосъемность Способность пигмента удерживать определенное количество масла.
Показатели и единицы измерения Влияние показателей качества
Толщина покрытия, мкм Защитная способность покрытия и прочность сцепления пленки с основой при деформации.
Коррозионная стойкость, мин Качество удерживания защитных покрытий, например, масляных или восковых на поверхности металла; уменьшение веса пленки без последующих ухудшений защитных свойств.
Адгезийные свойства, Па Качество сцепление покрытия с поверхностью изделия.
Пористость покрытия, % Качество износостойкости и антикоррозионных свойств.
Микротвердость, Н/мм2 или Па Способность сопротивляться местной пластической деформации при малых нагрузках и малых размерах отпечатков.
Износостойкость, г/м3 Прочность фосфатного покрытия при механическом повреждении.
Шероховатость, мкм Толщина, вес, способность повышать адгезию и коррозионную стойкость наносимых покрытий.
Для контроля рекомендованных показателей можно использовать следующие методы:
- износостойкость
1. Испытания цилиндрических образцов при возвратно-поступательном движении;
2. Микрометрирование;
3. Весовой метод;
4. Метод искусственных баз (метод вырезных лунок);
- шероховатость
1. Качественное сравнение с эталонными образцами;
2. Количественные - определение значений параметров шероховатости с помощью специальных приборов: сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), контактные щуповые приборы (профилографы, профиломеры).
Список литературы
1. ЗАО «Завод Труд». - URL: https://zavod-trud.ru/ (20.05.2022)
2. Григорян Н.С., Акимова Е.Ф., Ваграмян Т.А. Фосфатирование: учеб. пособие. М.: Глобус,2008.138 с.
3. Лапатухин В.С. Фосфатирование металлов. Исследование холодного и ускоренного фосфатирования. М.: Машгиз, 1958. 264 с.
4. ГОСТ 9.302-88 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и
неметаллические органические. Методы контроля. М., 1990. 40 с.
5. ГОСТ 9.301-86 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования. М., 2010. 45 с.
6. НПП Электрохимия. Завод гальванических покрытий и металлообработки. - URL: https://zctc.ru/ (20.05.2022)
7. Производственная Компания Русиндастри https://rusindastry.ru/ (20.05.2022)
8. Фирма по нанесения гальванических покрытий GLS. - URL: https://adamant74.ru/ (20.05.2022)
9. Предприятие-поставщик «Югреактив». - URL: https://ugreaktiv-galvanika.ru/ (20.05.2022)
10. Freeman D.B. Phosphating and metal pretreatment. Woodhead-Faulkner, Cambridge, 1986.130 p.
11. ГОСТ 9.402-2004 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию. М., 2006. 83 с.
12. ГОСТ 9.305-84 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий. М., 2003. 107 с.
13. ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. М., 2018. 7 с.
