هدف از این پایان نامه بررسی فعال کردن شیمیایی سطوح فلزات در محیط اسید فسفریکی می باشد
دانلود پایان نامه رشته صنایع
بررسی پوشش دهی فسفاته بر روی فلزات و روال آماده سازی آن در شرکت ایران خودرو
*قابل استفاده در رشته مکانیک
چکیده:
پوشش دهی فسفاته عملیاتی روی چدن، فولاد، فولاد گالوانیزه شده یا آلومینیوم، در محلول رقیق اسید فسفریک و دیگر ترکیبات است که در آن سطح فلز در محیط اسید فسفریکی به‌طور شیمیایی فعال‌شده و به لایه‌ای محکم و تقریباً محافظ از کریستال های غیرقابل‌حل فسفات، تبدیل می‌شود. وزن و ساختار کریستالی پوشش و اندازه نفوذ آن در داخل فلز پایه از طریق مراحل زیر کنترل می‌گردد:
روش تمیزکاری قبل از عملیات
استفاده از آبکشی فعال کننده حاوی تیتانیم و فلزات یا ترکیبات دیگر
روش استفاده و کاربرد محلول
درجه حرارت، غلظت و مدت‌زمان عملیات و
اصلاح ترکیب شیمیایی محلول فسفاته
روش فسفاته کردن معمولاً با توجه به شکل و اندازه قطعات تعیین می‌گردد. قطعات ریزی مثل پیچ و مهره، میخ و قطعات پرسی در بشکه‌ای دوار و غوطه‌ور در محلول فسفاته، پوشش داده می‌شوند. قطعات بزرگ نظیر بدنه یخچال، روی نوار نقاله از طریق اسپری کردن محلول، فسفاته می‌گردند. قطعات بدنه اتومبیل به‌صورت اسپری یا غوطه‌وری فسفات می‌شوند. ورق تمسه های فولادی را می‌توان به‌طور اسپری یا از طریق عبور دادن مداوم آن‌ها از میان محلول فسفاته نمود.ضخامت پوشش فسفاته امت پوشش فسفاته 3-50mm است مقدار پوشش رسوب‌کرده معمولاً برحسب وزن پوشش (g/m2 ) بیان می‌شود و ضخامت استفاده نمی‌کنند.
کلمات کلیدی:
فسفات کاری
رنگ کاری فلزات
آماده سازی سطوح فلزی
پوشش دهی فسفاته بر روی فلزات
مقدمه:
تمام پوششهای فسفاته تحت واکنش‌های شیمیایی مشابهی ایجاد می‌گردند. اسید حمام، حاوی ترکیبات پوششی با سطح فلز واکنش انجام داده و در اثر خوردگی سطح، فیلم نازکی از محلول در سطح مشترک خنثی می‌گردد. در محلول خنثی‌شده حلالیت فسفات فلزی کاهش‌یافته و به‌صورت کریستال رسوب می‌کند. کریستال های فوق در اثر پتانسیل الکترواستاتیکی داخل فلز، جذب سطح شده و روی نقاط کاتدی رسوب می‌کنند.در اثر واکنش فسفات اسیدی با سطح فولاد دو نوع فسفات آهن تشکیل می‌شود. فسفات اولیه (Fe Po4 ) که وارد پوشش می‌گردد و فسفات ثانویه [Fe3(Po4)2] که به‌صورت محلول است. اگر فسفات آهن ثانویه به فسفات فریک اکسید شود از محلول رسوب خواهد کرد. به همین دلیل عوامل اکسیدان به حمام اضافه می‌کنند تا فسفات آهن ثانویه را از محلول جدا کند. چون فسفات آهن مانع از تشکیل پوشش می‌گردد.
هرچند همه حمام‌های فسفاته طبیعت اسیدی دارند و تا حدی فلز تحت عملیات را موردحمله قرار می‌دهند ولی درنتیجه فسفاته شدن بندرت تردی هیدروژنی رخ می‌دهد این امر به دلیل آن است که همه حمام‌های فسفاته حاوی قطبش زدا یا اکسیدکننده هستند که با هیدروژن تشکیل‌شده وارد واکنش می‌شوند در فرآیندهای فسفات روی که برای محافظت خوردگی یا عملیات فسفات منگنز از روغن‌های ضدزنگ استفاده می‌کنند، ممکن است به علت پایین بودن مقدار قطبش زدا و اکسیدان، تردی هیدروژنی رخ بدهد. برای جلوگیری از تردی هیدروژنی ممکن است گرمایش ملایم یا پیر کردن طبیعی لازم باشد. در جه اسیدی حمام‌های فسفاته با توجه به ترکیب حمام و روش عملیات تغییر می‌کند. PH حمام‌های غوطه‌وری فسفات روی 1.4-2.4 است، درحالی‌که محلول‌های اسپری فسفاته روی با توجه به درجه حرارت حمام می‌توانند در PH بالاتری مثل 3.4 به کار روند. فسفات آهن معمولاً در PH حدود 3.8-5 کار می‌کنند. درجه اسیدی محلول‌های فسفات سرب نسبت به بقیه حمام‌های فسفاته بیشتر است. حمام‌های فسفات منگنز در دامنه PH مشابه محلول‌های غوطه‌وری فسفات روی کار می‌کنند.
حمام‌های فسفات روی، آهن و منگنز معمولاً حاوی تسریع‌کننده هستند. موارد فوق ممکن است یک اکسیدان معمولی نظیر نیترات یا اکسیدان قوی مثل نیتریت، کلرات، پراکسید یا اسیدهای سولفوریک آلی باشد. نقش این عوامل بالا بردن سرعت پوشش دهی، اکسید کردن آهن و کاهش اندازه کریستال‌هاست. این مواد هیدروژن سطح فلز مورد عملیات را اکسید کرده و به‌این‌ترتیب محلول فسفاته می‌تواند به‌طور پیوسته با سطح فلز تماس پیدا کند، درنتیجه واکنشی کامل و نیز پوششی یکنواخت تأمین می‌گردد. تسریع‌کننده‌ها، آهن حل شده در حمام را اکسید کرده و به‌این‌ترتیب عمر مفید محلول را توسعه می‌دهند. در بسیاری از فرایندهای فسفات آهن، روی اکسیژن هوا به عنوان تسریع‌کننده تکیه می‌کنند. در حمام‌های فسفاته روی برای آلومینیم معمولاً برای اینکه پوشش سریع تشکیل شود و اثرات منفی آلومینیم مهار گردد به محلول فلورید آزاد یا کمپلکس اضافه می‌کنند.
فهرست مطالب
چکیده 1
مقدمه : آماده سازی فلز 15
فصل اول : سابقه تاریخی
فسفاتکاری قبل از جنگ جهانی 15
فسفاتکاری درطی جنگ جهانی 19
توسعه در زمان جنگ 25
توسعه بعد از جنگ 27
فصل دوم : اندیشه‌های نظری
مکانیسم‌های واکنش 30
زینک اورتوفسفاتها 32
فسفات منگنز 32
فسفات آهن 33
تشکیل پوشش 33
شتابدهنده‌ها 43
شتابدهنده‌های نیکل و مس 46
شتابدهنده‌های اکسید کننده 47
شتابدهندگی نیترات 48
شتاب با ترکیبات نیتر و آلی 52
کنترل آهن فرو 55
شتاب دهنده کلرات 56
پوشش فسفات فلزات قلیایی 64
مشخصات پوششهای فسفات و دیگر پوششهای تبدیلی 70
پوششهای زینک فسفات 72
پوششهای فسفات منگنز 79
تکامل پوشش 79
ایست گازدهی 80
منحنی‌های زمان – و زن پوشش 80
اندازه گیری پتانسیل 80
آزمون میکروسکپی 82
وزن و ضخامت پوشش 83
خلل و فرج پوشش 88
تردی هیدروژنی 93
فصل سوم : مهیا کردن سطح
مقدمه 95
تمیز کننده‌های قلیایی 97
گرایشها جهت تکامل تمیز کننده قلیائی 98
عوامل ظریف سازی 100
زنگبری قلیائی 100
تمیز کننده‌های حلالی 101
چربیگیری با بخار 102
تمیزکاری با حلالهای قابل امولسیون 103
تمیزکاری با حلالهای امولسیون شده 104
تمیز کننده‌های حلالی دیگر 104
تمیز کننده‌های اسیدی 105
روشهای تمیزکاری مکانیکی و ویژه 106
تمیز کاری سایشی 106
تمیز کننده‌های بخاری و فشار بالا 107
تمیز کاری الکترولیتی 107
تمیزکاری مافوق صوتی 108
تمیزکاری خطی و غیر خطی 109
ارزیابی تمیز کننده 110
فصل چهارم : پوششهای پایه رنگ
مقدمه 111
فرآیندهای فسفات آهنی سبک وزن 114
فرآیندهای با تمیز کننده جداگانه 114
تمیز کننده / پوشش دهنده‌ها (چربیگری و فسفاته توام) 115
فرایندهای زینگ فسفات به عنوان واسطه پیوندی رنگ با زمینه 118
فرآیند پاششی 120
آماده سازی برای رنگ الکترولیتی 124
سیستمهای آندی 125
سیستمهای کاتدی 132
زمینه‌های روی، آلومینیوم و آمیزة عناصر 145
آماده سازی برای پوشش پودر 148
آماده سازی فولاد 150
آماده سازی سطوح روی و فولاد گالوانیزه 153
آماده سازی آلومینیوم 157
محصول آمیزه‌ای 157
فصل پنجم : پوشش دادن ضخیم با فسفات – فسفاتکاری ضخیم
مقدمه 159
فرآیندهای فسفات فرو 160
فرآیندهای فسفات منگنز 161
فرآیندهای زینک فسفات 162
عمل پوشش کاری جهت جلوگیری از زنگ زدن 163
مواد پوششی ضد زنگ 165
پارافین‌ها 166
مواد محافظ آلی 166
پوششهای فسفات سیاه 167
فرآیند با دوام کردن 168
روانکاری سطح یاتاقان 168
فرآیند در عمل 170
تمیزکاری و شستشو 171
آماده سازی 172
فسفات کردن با فسفات منگنز 172
خشک کردن و روانکاری 173
قطعات عمل شده 174
فصل ششم :عمل آوردن قبل و بعد از فسفاتکاری
مهیا کردن قبل از فسفاتکاری 178
عملیات بعد از فسفاتدار کردن 183
مواد عمل آورندة عاری از کروم 191
مواد عمل آورندة دیگر 192
فصل هفتم : فرآیند آماده سازی سطح خودرو
فصل هشتم : آزمایشات
تعاریف و مفاهیم
نتیجه گیری
منابع و مآخذ