O revestimento de fosfato é feito de finas camadas cristalinas de compostos de fosfato que aderem à superfície do substrato metálico, e também é chamado de revestimento de conversão de fosfato, que é um tratamento químico aplicado a peças de aço que cria uma fina camada aderente de ferro, zinco ou fosfatos de manganês, para obter resistência à corrosão, lubrificação ou como base para revestimentos ou pinturas subsequentes. Os cristais de fosfato são porosos e podem ser formados a partir de soluções de fosfato de zinco, manganês ou ferro. Cada um dos três tipos fornece um revestimento de fosfato com propriedades ligeiramente diferentes, como tamanho do cristal e espessura do revestimento. Isso permite que um revestimento mais especializado seja selecionado para a aplicação específica necessária para parte da estrutura. Esses revestimentos são geralmente aplicados em aço carbono, aço baixa liga e ferro fundido. O revestimento é formado por esponja, pulverização ou imersão do substrato em uma solução de ácido fosfórico diluído combinado com outros produtos químicos que auxiliam no processo de revestimento. Os revestimentos de fosfato também podem ser aplicados em zinco, cádmio, alumínio, estanho e aço galvanizado, mas são difíceis de aplicar em materiais com altas ligas, que muitas vezes são imunes ao ácido fosfórico. Os principais componentes de uma solução de fosfatização são:
√ Ácido fosfórico (H3PO4)
√Íons (cátions) de metais bivalentes: Zn2 plus , Fe2 plus , Mn2 plus
√Acelerador – um reagente oxidante (nitrato, nitrito, peróxido) aumentando a taxa de processo de revestimento e reduzindo o tamanho de grão do depósito.
A fosfatização é um dos tipos mais comuns de revestimento de conversão, também chamado de revestimento de fosfato, fosfatização ou fosfatização. Também é conhecido pelo nome comercial Parkerizing, especialmente quando aplicado a armas de fogo e outros equipamentos militares. Os primeiros trabalhos sobre processos de fosfatização foram desenvolvidos pelos inventores britânicos William Alexander Ross, patente britânica 3119, em 1869, e por Thomas Watts Coslett, patente britânica 8667, em 1906. Coslett, de Birmingham, Inglaterra, posteriormente registrou uma patente baseado neste mesmo processo na América em 1907, que foi concedida a Patente US 870.937 em 1907. Ele forneceu essencialmente um processo de fosfatização de ferro, usando ácido fosfórico. Um pedido de patente aprimorado para fosfatação de manganês baseado em grande parte neste processo de fosfatização de ferro britânico foi depositado nos EUA em 1912 e emitido em 1913 para Frank Rupert Granville Richards como Patente dos EUA 1.069.903.
O que é processo de fosfatização?
O processo aproveita a baixa solubilidade dos fosfatos em pH médio ou alto, e o banho é uma solução de ácido fosfórico (H3PO4), contendo os cátions de ferro, zinco ou manganês desejados e outros aditivos. O ácido reage com o ferro metálico produzindo hidrogênio e cátions de ferro:
Fe mais 2 H3O mais → Fe2 mais mais H2 mais 2 H2O
A reação consumindo prótons eleva o pH da solução nas imediações da superfície, até que eventualmente os fosfatos se tornem insolúveis e se depositem sobre ela. A reação de ácido e metal também cria fosfato de ferro localmente, que também pode ser depositado. Ao depositar fosfato de zinco ou fosfato de manganês, o fosfato de ferro adicional pode ser uma impureza indesejada. Quando um painel de aço é introduzido na solução de fosfatação (por exemplo, fosfato de zinco), ocorre uma reação topoquímica na qual a dissolução do ferro é iniciada nos microanodos presentes no substrato pelo ácido fosfórico livre presente no banho. O consumo de ácido fosfórico para a reação causa redução da acidez da solução na camada adjacente à superfície do metal. A solubilidade do fosfato de zinco na solução neutralizada é reduzida, resultando na precipitação do sal e sua deposição na superfície do substrato:
Qual é a diferença entre fosfato de manganês, fosfato de zinco e fosfato de ferro?
1. Revestimento de Fosfatação de Manganês
É o revestimento de fosfato mais duro, mais retardante de ferrugem, liso, uniforme e resistente à abrasão. Forma uma superfície absorvente cristalina e são ideais para substratos que precisam ser resistentes à abrasão, como rolamentos, buchas, arruelas de encosto e fixadores. O agente de revestimento de fosfato de manganês também lubrifica a superfície tratada, tornando-o um revestimento de fosfato adequado para a indústria automotiva: As peças deslizantes e móveis do motor e da transmissão se beneficiam do efeito lubrificante do manganês. Não requer um acabamento, e o revestimento geralmente é finalizado com cera ou óleo para melhorar as propriedades. O revestimento de fosfato de manganês é aplicado quando são necessárias resistência ao desgaste e propriedades anti-gripagem, e também possui a capacidade de reter óleo, o que melhora ainda mais as propriedades anti-fricção e confere resistência à corrosão às peças revestidas.
2. Revestimento de Fosfato de Ferro
É a opção mais econômica por imersão ou spray. Aplica-se quando é necessária uma forte adesão de uma pintura posterior. Em contraste com as soluções para revestimentos de fosfato de zinco e fosfato de manganês, nas quais os íons metálicos são um constituinte da composição, em soluções de fosfato de ferro os íons de ferro são fornecidos pelo substrato dissolvente. Aço, zinco e alumínio são substratos adequados para revestimento de fosfato de ferro, e é a opção mais flexível quando se trata do tipo de substrato. O preço da fosfatização de ferro é claramente inferior aos custos do serviço de fosfatização de zinco e manganês, e a fosfatização de ferro, como o Zn, é um primer comum para revestimento em pó. No entanto, não é tão durável, embora a resistência à corrosão e a adesão sejam próximas uma da outra. Portanto, o revestimento de fosfato de ferro é recomendado apenas para projetos que não exigem qualidade extremamente alta e devem ser realizados dentro de um orçamento baixo. Em outras palavras, não é adequado para a maioria dos projetos offshore e marítimos que estão continuamente expostos aos elementos. Os benefícios óbvios são:
√ Menor custo de produção de fosfatização,
√Desengordura superfícies normalmente oleosas a baixa temperatura,
√Baixo custo de manutenção
√ Acabamentos:revestimento em pó, tinta líquida
3. Revestimento de Fosfato de Zinco
É o mais comum de todos os métodos de pré-tratamento de fosfatização para aço e ferro por imersão ou spray. Não é tão resistente à corrosão ou lubrificante quanto o manganês, mas o desempenho de resistência à corrosão pode ser aprimorado por diferentes acabamentos. O processo de fosfatização de zinco tem a capacidade de converter a superfície metálica em um revestimento policristalino não metálico contendo fosfatos de ferro, manganês, níquel e zinco que proporcionam alta resistência alcalina. É preferido como base de tinta, oferecendo excelente aderência para tinta em pó, revestimentos eletroforéticos ou tinta líquida e oferece proteção superior contra corrosão, e o revestimento de fosfato de zinco é considerado o melhor primer possível para tintas em pó e líquidas, próximo à galvanização. O agente de revestimento de fosfatização de zinco cria um revestimento muito mais leve que o manganês e, portanto, é benéfico para projetos onde o peso do metal não deve ser afetado. Este revestimento também é a solução mais comum para aplicação de primer de metal para revestimentos em pó após o substrato ter sido jateado. É um pouco mais caro que a fosfatização de ferro, mas também oferece melhor qualidade para uma vida útil mais longa. O fosfato de zinco é usado para produzir revestimentos resistentes à corrosão que normalmente são aplicados como parte de um processo de galvanoplastia ou como pigmento de primer. Reage moderadamente com a água e é solúvel em ácido com fontes de zinco, o que lhe confere boa resistência à humidade e propriedades de substituição galvânica.
Na maioria das operações em que a resistência à corrosão das peças acabadas deve ser especialmente alta, os revestimentos de conversão são aplicados usando fosfato de zinco. Esta abordagem é amplamente utilizada em trabalhos de trefilaria, indústria automotiva e em certos setores da indústria de eletrodomésticos e eletrônicos. Da mesma forma, a fosfatização de zinco é frequentemente especificada pelas forças armadas, especialmente para equipamentos que podem ser expostos a ambientes severos. Existem três etapas principais no pré-tratamento de metais com revestimento de conversão de fosfato de zinco: limpeza e ativação da superfície do metal, aplicação da camada de conversão e selagem/pós-passivação. As vantagens do revestimento de fosfato de zinco são:
√ Evitando a abrasão causada por fricção antes de processos de conformação de metal, como trefilação a frio, forjamento a frio, trefilação profunda.
√Aumente a resistência ao desgaste e à corrosão com lubrificação protetora.
√Resistência à corrosão (em combinação com outros revestimentos), sem costura, película lisa e fina.
√Adequado para diferentes acabamentos: camadas de óleos, cera anticorrosiva ou lubrificantes (como fluoropolímeros) diferentes tipos de revestimento em pó.
√Proporciona excelente aderência para tintas em pó, revestimentos eletroforéticos ou tintas líquidas e isolação elétrica.
√Pré-tratamento ideal para ambientes severos como offshore ou área industrial poluente.
Os processos de fosfatização de zinco dezincado, Escavação a quente galvanizadoousherardizedos produtos são
√ Configurando
√Desengordurar e limpar a superfície
√Ativação
√Fosfatização de Zinco
√Lavagem
√Passivação
√Secagem
A aplicação do revestimento de fosfato de zinco resulta em uma camada de fosfatos cristalinos insolúveis (1-20μ), que cria uma camada porosa composta de Hopeita, Fosfofilita e outros compostos de fosfato de zinco que se combinam com o revestimento de galvanização por imersão a quente, zinco revestimento de chapeamento ou revestimento sherardizado através do processo acima mencionado. Como o revestimento de fosfato de zinco é incolor, seus tons de cinza são resultado de reflexos. Isso significa que a pelagem não é afetada pelos raios ultravioleta; absolvendo-o de quaisquer preocupações de resistência às intempéries. Além disso, a alta porosidade do revestimento de fosfato de zinco permite a indução de dióxido de carbono e partículas de água na atmosfera, permitindo que ele reaja para formar uma camada de carbonato de zinco básico que aparece como tons de cinza se estabelecendo ao longo do tempo.
No entanto, precisamos saber que, embora os revestimentos de fosfato forneçam boa adesão e alguma proteção de barreira, quando o revestimento é danificado, a corrosão progride rapidamente e começa na superfície aberta do metal porque os fosfatos de baixa solubilidade não possuem poder de inibição suficiente em comparação com os cromatos e, portanto, não podem fornecer auto-cura da zona danificada. No entanto, um efeito de autocura pode ser observado quando o revestimento de fosfato inclui fosfatos solúveis que podem lixiviar do revestimento e precipitar nos locais defeituosos, como foi demonstrado por Aramaki (2003).
