Fosfat Kaplama Nedir?
Endüstriyel anlamda fosfat kaplama; fosfat kaplama çözeltisinin daldırma, püskürtme ya da diğer başka bir yöntemle bir metal yüzeyde çözünmez bir fosfat tabakası oluşturması işlemi olarak tanımlanabilir. Bu tip bir kaplamanın oluşması için hazırlanan çözeltinin içeriğinde metalin yüzeysel aşınması ve uygun pH oluşması için hidrojen iyonu (H+), fosfat anyonu (PO4-3) ve en az bir metal katyonu bulunması gereklidir.
Çinko Fosfat Kaplama Elektron Mikroskobu (SEM) Görüntüsü >>>
Fosfat Kaplama Reaksiyonları
Bir metal, asidik yapıdaki fosfat kaplama çözeltisi ile reaksiyon verme özelliğine sahipse, öncelikli olarak yüzeyde aşınma reaksiyonu gerçekleşir.
Fe + 2H+ → Fe+2 + H2(g)
Devamında, çözeltinin metal yüzeye yakın bölgesinde nötralleşme sonucu pH yükselmesi gerçekleşir. Çözünür yapıdaki fosfat formu yükselen pH bölgesinde çözünmez hale geçer ve kristallenme sonucu fosfat kaplama başlar.
3Zn+2 + 6H2PO4- → Zn3(PO4)2 + 4H+ + 4H2PO4-
Bu aşındırma ve kaplama işlemi tüm yüzey fosfat tabaksı ile kaplanana kadar devam eder. Fosfatlama çözeltisinin metal yüzeye direkt teması kalmadığı andan itibaren aşındırma reaksiyonu ile birlikte kaplama da sonlanmış olur.
Fosfat Kaplama Hatları
Fosfat kaplama için metal yüzeyin fosfat kaplama çözeltisiyle temas etmesi gerekir. Bu temasın sağlanması ağırlıklı olarak daldırma ve püskürtme yöntemleri ile gerçekleştirilir. Uygun yöntem belirlenirken birçok konu dikkate alınmalıdır. İstenilen kaplamanın özellikleri, çalışma sıcaklığı, işlem görecek parçaların şekilleri, çalışma yoğunluğu ve otomasyona uygulama yöntemi ve basamaklarının dizaynı için detaylı olarak düşünülmelidir.
İşlem Banyosu Malzemeleri
Alkali yağ alma çözeltilerinin aşındırıcı etkileri fazla olmadığı için banyo malzemesinin standart çelikten ya da polipropilen gibi sert polimer malzemeden olması uygundur.
Durulama banyo malzemesinin standart çelikten imal olması uygun olmakla birlikte, özellikle saf su kullanımı durumunda korozif etkinin oluşmaması için iç çeperlerin uygun tipte plastik kaplamalı olması önerilir.
Aktivasyon çözeltileri hafif alkali yapıdadır. Banyo malzemesinin standart çelik malzemeden imal olması yeterli ve uygundur.
Asit temizleme banyolarının 316 tip paslanmaz çelik gibi aside dayanımlı malzemeden imal olması gereklidir. Alternatif olarak, ısıtma ihtiyacı olmayan asit banyoları polipropilen malzemeden yapılabilir.
Fosfat kaplama banyoları da asidik özellikte olduklarından dolayı yüksek kalite paslanmaz malzemeden imal edilmelidir. Isıtıcılar, nozüller, pompalar gibi diğer elemanlar için de aynı tip malzeme seçilmelidir.
Su Kalitesi
Fosfatlama hatlarında işlem banyolarında ve durulama banyolarında kullanılan suyun kalitesi belli oranda önem taşır. Genel olarak; yağ alma, asitle temizleme, aktivasyon, fosfat kaplama ve son işlem banyolarında, ekonomik olması sebebiyle şebeke suyu kullanımı uygundur. Yine de, banyo aktif içeriklerinin sudaki iyonlarla kompleks oluşturup etkisini yitirmemesi için çok sert özellikte su kullanılmamalıdır. İletkenlik değerinin 600 µS/cm üzerinde olmamasına dikkat edilmelidir.
Boyama öncesi fosfatlama işlemlerinde, son durulama öncesi de-iyonize ya da düşük iletkenlikli su kullanılması gereklidir. İletkenliği yüksek sert su kullanımı durumunda boya altında blisterlenme oluşabilir.
Yüksek sıcaklıkta çalışan işlem banyolara buharlaşma kaynaklı su kaybının telafisi için düzenli olarak su ilaveleri yapılır. Kullanılan suyun sert olması durumunda, zamanla, kalsiyum ve magnezyum tuzlarının birikimi oluşur. İşlem banyosunun özelliklerine göre, kalite kaybına sebep olan bu gibi tuzların oluşumu engellenmelidir.
Fosfat Çamuru Oluşumu ve Temizlenmesi
Fosfat kaplama ile birlikte çözeltideki aşındırma reaksiyonu sonucunda oluşan +2 değerlikli demir (Fe+2) oksitleyici katkılar sayesinde +3 değerliğe (Fe+3) dönüşerek ağırlıklı olarak demir III fosfattan (FePO4) oluşan fosfat çamurunu oluşturur. Kaplama kalitesinin düşmemesi için, oluşan bu çamur belirli aralıklarla ya da sürekli olarak banyodan uzaklaştırılmalıdır.
Basit olarak çamur temizliği dekantasyon yöntemiyle yapılır. Banyo çözeltisi dinlendirilir, çamur tabakasının dip kısımda birikmesi sağlanır. Ardından, üst taraftaki berrak kısım boş bir tanka pompalanır. Fosfat kaplama banyosundaki çamur temizlendikten sonra boş tanka alınan temiz çözelti tekrar geri pompalanır.
Sürekli çamur temizliği filtre pres kullanılarak yapılır. Banyo çözeltisinin devamlı olarak filtrelerden geçirilerek çamursuz olarak geri dönüşü sağlanır. Filtrelerde biriken çamur düzenli aralıklarla filtrelerden sıyrılarak temizlenmelidir.