Metallfosfaatravi, tuntud ka kui fosfatmine, on ülioluline pinna töötlemisprotsess, mida on erinevates tööstusharudes laialdaselt kasutatud aastakümneid. See protsess hõlmab keemilise reaktsiooni kaudu metalli substraatide pinnale fosfaatmuutumise katte moodustumist. Saadud kate ei taga mitte ainult korrosioonikindlust, vaid on ka suurepärane alus järgnevatele kattetele, näiteks värvidele ja liimidele.
Fosfaatravi ajalugu saab jälgida 20. sajandi algusest. 1907. aastal anti esimene fosfaatide patent Saksa keemikule nimega Albert Monica. Algselt kasutati seda protsessi peamiselt autotööstuses metalliosade korrosioonikindluse parandamiseks. Aastate jooksul on fosfaatravi pideva arendamisega arenenud ja leidnud rakendusi paljudes tööstusharudes, sealhulgas lennunduse, elektroonika ja leibkonnaseadmetes.
Fosfaatravi põhimõte põhineb keemilisel reaktsioonil metalli pinna ja fosfaati sisaldava lahuse vahel. Kui metall on sukeldunud fosfaatimisvanni, toimub rea reaktsioone, mis viib pinnale lahustumatu fosfaatkile moodustumiseni. Kile koostis ja struktuur sõltuvad mitmesugustest teguritest, näiteks metalli tüübist, fosfaadilahuse koostisest japrotsessParameetrid.
Näiteks raua ja terase korral hõlmab fosfaadiprotsess tavaliselt järgmisi etappe: esiteks puhastatakse metalli pind mustuse, õli või rooste eemaldamiseks. Seejärel sukeldatakse see fosfaadilahusesse, mis sisaldab fosforhapet ja metallfosfaate, näiteks tsinki või mangaani fosfaate. Hape reageerib metalli pinnaga, põhjustades väikese koguse metalli lahustumise ja vesinikgaasi moodustumise. See viib pH lokaalse suurenemiseni, mis soodustab pinnal metallfosfaatide sademeid, moodustades kaitsekile.
Fosfaadi töötlemisprotsessi mõjutavad mitmed tegurid, mida tuleb hoolikalt kontrollida, et tagada katte kvaliteet ja jõudlus. Üks olulisemaid tegureid on fosfaadilahuse temperatuur. Erinevat tüüpi fosfaadiprotsessid vajavad erinevaid temperatuurivahemikke. Näiteks külma fosfaati viiakse läbi toatemperatuuril, kuum fosfatmine nõuab aga, et lahus kuumutataks kõrgemale temperatuurini, tavaliselt vahemikus 60 kuni 90 kraadi Celsius. Kõrgemad temperatuurid võivad reaktsioonikiirust kiirendada, põhjustades paksemad ja tihedamad katted, kuid need vajavad ka rohkem energiat ja võivad põhjustada lahuse suurenemist.
Teine kriitiline tegur on fosfaadilahuse kontsentratsioon. Fosforhappe ja metallfosfaatide kontsentratsioon lahuses mõjutab kile moodustumise kiirust ja katte omadusi. Kui kontsentratsioon on liiga madal, võib kile olla õhuke ja ebaühtlane, samas kui liiga kõrge kontsentratsioon võib põhjustada liigset sademeid ja halba kattekvaliteeti.
Lahenduse pH väärtus on ka oluline parameeter. PH väärtus mõjutab metalli fosfaatide lahustuvust ja keemilise reaktsiooni kiirust. Tavaliselt hoitakse fosfaadilahust pisut happelise pH juures, tavaliselt vahemikus 2 kuni 7, sõltuvalt konkreetsest protsessist.
Lisaks võivad ravi aeg, metalli pinna tüüp ja seisund ning lisandite olemasolu fosfaadilahuses mõjutada fosfaatravi tulemusi. Näiteks võib mõnda lisaainet kasutada katte korrosioonikindluse parandamiseks või reaktsiooni kiiruse kiirendamiseks.
Selle protsessi käigus moodustatud fosfaatkattel on mitu olulist rakendust. Üks peamisi rakendusi on korrosioonikaitses. Fosfaatkile toimib barjäärina, takistades metalli ja ümbritseva keskkonna vahelist kontakti, näiteks niiskust, hapnikku ja söövitavaid kemikaale. See aitab pikendada metallkomponentide kasutusaega, eriti karmides keskkondades.
Autotööstuses kasutatakse fosfaatravi laialdaselt kehapaneelide, šassii komponentide ja mootoriosade jaoks. Katmine ei taga mitte ainult korrosioonikindlust, vaid parandab ka värvi adhesiooni, tagades pikaajalise ja atraktiivse viimistluse.
Teine oluline rakendus on järgnevate kattete ettevalmistamine. Fosfaatkile pakub karedat ja poorset pinda, mis suurendab metalli ja katte vahelist mehaanilist põimimist, näiteks värvi või pulbervärvi. Selle tulemuseks on kattesüsteemi parem adhesioon ja vastupidavus.
Elektroonikatööstuses kasutatakse komponentide pinna töötlemiseks fosfaattöötlemist nende korrosioonikindluse ja elektriliste omaduste parandamiseks.
Võrreldes teiste pinnatöötlustehnoloogiatega, näiteks elektroplaanimisel ja anodiseerimisel, on fosfaat töötlemisel mitmeid eeliseid. Üks peamisi eeliseid on selle kulutõhusus. Fosfaatimiseks vajalikud seadmed ja materjalid on suhteliselt odavad ning protsess on suhteliselt lihtne ja hõlpsasti rakendatav.
Teine eelis on selle mitmekülgsus. Fosfaatravi saab kasutada paljudele metallidele, sealhulgas terasele, rauale, alumiiniumile ja tsingile. Seda saab kasutada ka komponentide erineva kuju ja suurusega, muutes selle sobivaks erinevatele tööstusharudele ja rakendustele.
Fosfaatravi pakub ka head korrosioonikindlust, eriti kui see on kombineeritud teiste kattetega. Fosfaatkile poorne struktuur suudab korrosiooni inhibiitoreid imenduda ja säilitada, suurendades veelgi kaitset korrosiooni eest.
Kuid fosfaatravil on ka mõned piirangud. Näiteks on katte paksus suhteliselt õhuke, tavaliselt vahemikus 1 kuni 10 mikromeetrit, mis ei pruugi olla piisav mõne suure korrosioonikeskkonna jaoks. Sellistel juhtudel võib olla vaja täiendavaid katteid.
Viimastel aastatel on keskkonnakaitse üha suureneva rõhuasetusega jõupingutused välja töötada keskkonnasõbralikumad fosfaatraviprotsessid. Näiteks mittetoksiliste või madala toksiliste lisandite kasutamine ning reovee ja energiatarbimise vähendamine on olulised suunad edaspidiseks arendamiseks.
Teine suundumus on integreeriminefosfaatraviteiste pinnatöötlustehnoloogiatega parema jõudluse saavutamiseks. Näiteks võib fosfaatide ühendamine nanotehnoloogia või pinna muutmise tehnikatega põhjustada parema omadusega uut tüüpi katteid.
Kokkuvõtteks võib öelda, et metalli fosfaatravi on elutähtsa pinna töötlemise protsess, mis pakub korrosioonikindluse ja kattekraami adhesiooni osas arvukalt eeliseid. Pidevate tehnoloogiliste edusammude ja keskkonnaalaste kaalutlustega näib fosfaatravi tulevik paljutõotav, protsessi tõhususe ja katte tulemuslikkuse jätkuva paranemisega.