फॉस्फेट कोटिंग फॉस्फेट यौगिकों की पतली क्रिस्टलीय परतों से बनी होती है जो धातु सब्सट्रेट की सतह का पालन करती है, और इसे फॉस्फेट रूपांतरण कोटिंग भी कहा जाता है जो स्टील के हिस्सों पर लागू होने वाला एक रासायनिक उपचार है जो लोहे, जस्ता, या की एक पतली चिपकने वाली परत बनाता है। मैंगनीज फॉस्फेट, संक्षारण प्रतिरोध, स्नेहन, या बाद के कोटिंग्स या पेंटिंग के लिए नींव के रूप में प्राप्त करने के लिए। फॉस्फेट क्रिस्टल झरझरा होते हैं और जिंक, मैंगनीज या आयरन फॉस्फेट के घोल से बन सकते हैं। तीन प्रकारों में से प्रत्येक थोड़ा अलग गुणों के साथ फॉस्फेट कोटिंग प्रदान करता है, जैसे क्रिस्टल आकार और कोटिंग मोटाई। यह संरचना के हिस्से के लिए आवश्यक विशेष अनुप्रयोग के लिए एक अधिक विशिष्ट कोटिंग का चयन करने की अनुमति देता है। ये कोटिंग्स आमतौर पर कार्बन स्टील, लो-अलॉय स्टील और कास्ट आयरन पर लागू होती हैं। कोटिंग का निर्माण अन्य रसायनों के साथ संयुक्त तनु फॉस्फोरिक एसिड के घोल में सब्सट्रेट को स्पंजिंग, छिड़काव या डुबो कर किया जाता है जो कोटिंग प्रक्रिया में सहायता करते हैं। फॉस्फेट कोटिंग्स को जस्ता, कैडमियम, एल्यूमीनियम, टिन और गैल्वनाइज्ड स्टील पर भी लागू किया जा सकता है, लेकिन उच्च मिश्र धातुओं वाली सामग्री पर लागू करना मुश्किल होता है, जो अक्सर फॉस्फोरिक एसिड के प्रति प्रतिरोधी होते हैं। फॉस्फेटिंग समाधान के मुख्य घटक हैं:
फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4)
√द्विसंयोजक धातुओं के आयन (धनायन): Zn2 plus , Fe2 plus , Mn2 plus
√त्वरक - एक ऑक्सीकरण अभिकर्मक (नाइट्रेट, नाइट्राइट, पेरोक्साइड) कोटिंग प्रक्रिया दर को बढ़ाता है और जमा के दाने के आकार को कम करता है।
फॉस्फेटिंग रूपांतरण कोटिंग के सबसे सामान्य प्रकारों में से एक है जिसे फॉस्फेट कोटिंग, फॉस्फेटाइजेशन या फॉस्फेटाइजिंग भी कहा जाता है। इसे व्यापार नाम पार्कराइजिंग से भी जाना जाता है, खासकर जब आग्नेयास्त्रों और अन्य सैन्य उपकरणों पर लागू किया जाता है। फॉस्फेटिंग प्रक्रियाओं पर सबसे पहला काम ब्रिटिश आविष्कारक विलियम अलेक्जेंडर रॉस, ब्रिटिश पेटेंट 3119, 1869 में, और थॉमस वाट्स कॉसलेट, ब्रिटिश पेटेंट 8667 द्वारा 1906 में विकसित किया गया था। इंग्लैंड के बर्मिंघम के कॉसलेट ने बाद में एक पेटेंट दायर किया। 1907 में अमेरिका में इसी प्रक्रिया के आधार पर, जिसे 1907 में यूएस पेटेंट 870,937 प्रदान किया गया था। यह अनिवार्य रूप से फॉस्फोरिक एसिड का उपयोग करके एक आयरन फॉस्फेटिंग प्रक्रिया प्रदान करता है। इस प्रारंभिक ब्रिटिश आयरन फॉस्फेटिंग प्रक्रिया पर बड़े हिस्से पर आधारित मैंगनीज फॉस्फेटिंग के लिए एक बेहतर पेटेंट आवेदन 1912 में अमेरिका में दायर किया गया था, और 1913 में फ्रैंक रूपर्ट ग्रानविले रिचर्ड्स को यूएस पेटेंट 1,069,903 के रूप में जारी किया गया था।
फॉस्फेटिंग प्रक्रिया क्या है?
प्रक्रिया मध्यम या उच्च पीएच पर फॉस्फेट की कम घुलनशीलता का लाभ उठाती है, और स्नान फॉस्फोरिक एसिड (H3PO4) का एक समाधान है, जिसमें वांछित लोहा, जस्ता या मैंगनीज के उद्धरण और अन्य योजक होते हैं। अम्ल लौह धातु के साथ अभिक्रिया करता है जिससे हाइड्रोजन और लौह धनायन बनते हैं:
Fe प्लस 2 H3O प्लस → Fe2 प्लस प्लस H2 प्लस 2 H2O
प्रतिक्रिया करने वाले प्रोटॉन सतह के तत्काल आसपास के समाधान के पीएच को बढ़ाते हैं, जब तक कि अंततः फॉस्फेट अघुलनशील नहीं हो जाते और इसके ऊपर जमा नहीं हो जाते। एसिड और धातु की प्रतिक्रिया भी स्थानीय रूप से आयरन फॉस्फेट बनाती है जिसे जमा भी किया जा सकता है। जस्ता फॉस्फेट या मैंगनीज फॉस्फेट जमा करते समय अतिरिक्त लौह फॉस्फेट अवांछित अशुद्धता हो सकता है। जब फॉस्फेटिंग घोल (उदाहरण के लिए जिंक फॉस्फेट) में एक स्टील पैनल पेश किया जाता है, तो एक टोपोकेमिकल प्रतिक्रिया होती है जिसमें स्नान में मौजूद मुक्त फॉस्फोरिक एसिड द्वारा सब्सट्रेट पर मौजूद माइक्रो-एनोड्स पर लोहे का विघटन शुरू होता है। प्रतिक्रिया के लिए फॉस्फोरिक एसिड की खपत धातु की सतह से सटे परत में समाधान की अम्लता में कमी का कारण बनती है। बेअसर घोल में जिंक फॉस्फेट की घुलनशीलता कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप नमक की वर्षा और सब्सट्रेट की सतह पर इसका जमाव होता है:
मैंगनीज फॉस्फेट, जिंक फॉस्फेट और आयरन फॉस्फेट में क्या अंतर है?
1. मैंगनीज फॉस्फेट कोटिंग
यह सबसे कठोर, सबसे अधिक जंग रोधी, चिकना, एकसमान और घर्षण प्रतिरोधी फॉस्फेट कोटिंग है। यह एक क्रिस्टलीय अवशोषक सतह बनाता है और उन सबस्ट्रेट्स के लिए आदर्श होता है जिन्हें बीयरिंग, बुशिंग, थ्रस्ट वाशर और फास्टनरों जैसे घर्षण के प्रतिरोधी होने की आवश्यकता होती है। मैंगनीज फॉस्फेट कोटिंग एजेंट उपचारित सतह को भी लुब्रिकेट करता है, जिससे यह मोटर वाहन उद्योग के लिए एक उपयुक्त फॉस्फेट कोटिंग बनाता है: स्लाइडिंग और मूविंग इंजन और ट्रांसमिशन पार्ट्स मैंगनीज के चिकनाई प्रभाव से लाभान्वित होते हैं। इसे एक टॉपकोट की आवश्यकता नहीं होती है, और गुणों को बढ़ाने के लिए कोटिंग को अक्सर मोम या तेल के साथ समाप्त किया जाता है। मैंगनीज फॉस्फेट कोटिंग तब लगाया जाता है जब पहनने के प्रतिरोध और एंटी-गैलिंग गुणों की आवश्यकता होती है, और इसमें तेल को बनाए रखने की क्षमता भी होती है, जो घर्षण-विरोधी गुणों में और सुधार करती है और लेपित भागों में संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है।
2. आयरन फॉस्फेट कोटिंग
यह विसर्जन या स्प्रे द्वारा सबसे किफायती विकल्प है। यह तब लगाया जाता है जब बाद की पेंटिंग के मजबूत आसंजन की आवश्यकता होती है। जिंक फॉस्फेट और मैंगनीज फॉस्फेट कोटिंग्स के समाधान के विपरीत, जिसमें धातु आयन संरचना का एक घटक होते हैं, लौह फॉस्फेट समाधानों में लौह आयनों को घुलनशील सब्सट्रेट द्वारा प्रदान किया जाता है। लोहे के फॉस्फेट कोटिंग के लिए स्टील, जस्ता और एल्यूमीनियम सभी उपयुक्त सब्सट्रेट हैं, और जब सब्सट्रेट के प्रकार की बात आती है तो यह सबसे लचीला विकल्प होता है। आयरन फॉस्फेटिंग की कीमत स्पष्ट रूप से जिंक और मैंगनीज फॉस्फेटिंग सेवा की लागत से कम है, और आयरन फॉस्फेटिंग, जैसे Zn, पाउडर कोटिंग के लिए एक सामान्य प्राइमर है। हालांकि, यह अब तक उतना टिकाऊ नहीं है, भले ही संक्षारण प्रतिरोध और आसंजन एक दूसरे के करीब हों। इसलिए, लौह फॉस्फेट कोटिंग केवल उन परियोजनाओं के लिए अनुशंसित है जिन्हें अत्यधिक उच्च गुणवत्ता की आवश्यकता नहीं होती है और कम बजट के भीतर महसूस किया जाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, यह अधिकांश अपतटीय और समुद्री परियोजनाओं के लिए उपयुक्त नहीं है जो लगातार तत्वों के संपर्क में हैं। स्पष्ट लाभ हैं:
सबसे कम फॉस्फेट उत्पादन लागत,
√कम तापमान पर सामान्य रूप से तैलीय सतहों को घटाता है,
√कम रखरखाव लागत
√ टॉपकोट:पाउडर कोटिंग, तरल पेंट
3. जिंक फॉस्फेट कोटिंग
यह विसर्जन या स्प्रे द्वारा स्टील और लोहे के लिए सभी फॉस्फेटिंग प्रीट्रीटमेंट विधियों में सबसे आम है। यह मैंगनीज की तरह संक्षारण प्रतिरोधी या चिकनाई वाला नहीं है, लेकिन संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शन को विभिन्न टॉपकोट द्वारा बढ़ाया जा सकता है। जस्ता फॉस्फेटिंग प्रक्रिया में धातु की सतह को एक गैर-धातु, पॉलीक्रिस्टलाइन कोटिंग में बदलने की क्षमता होती है जिसमें लोहा, मैंगनीज, निकल और जस्ता फॉस्फेट होते हैं जो उच्च क्षारीय प्रतिरोध प्रदान करते हैं। यह पाउडर पेंट, इलेक्ट्रोफोरेटिक कोटिंग्स या लिक्विड पेंट के लिए उत्कृष्ट आसंजन प्रदान करने वाले पेंट बेस के रूप में पसंद किया जाता है और बेहतर जंग संरक्षण प्रदान करता है, और जिंक फॉस्फेट कोटिंग को गैल्वनाइजिंग के बगल में पाउडर और तरल पेंट के लिए सबसे अच्छा संभव प्राइमर माना जाता है। जिंक फॉस्फेटिंग कोटिंग एजेंट मैंगनीज की तुलना में बहुत हल्का कोटिंग बनाता है और इसलिए उन परियोजनाओं के लिए फायदेमंद है जहां धातु का वजन प्रभावित नहीं होना चाहिए। सब्सट्रेट को सैंडब्लास्ट किए जाने के बाद पाउडर कोटिंग्स के लिए धातु को भड़काने के लिए यह कोटिंग भी सबसे आम समाधान है। यह आयरन फॉस्फेटिंग की तुलना में थोड़ा अधिक महंगा है, लेकिन यह लंबे समय तक सेवा जीवन के लिए बेहतर गुणवत्ता भी प्रदान करता है। जिंक फॉस्फेट का उपयोग संक्षारण प्रतिरोधी कोटिंग्स के उत्पादन के लिए किया जाता है जो आमतौर पर या तो इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रक्रिया के हिस्से के रूप में या प्राइमर वर्णक के रूप में लागू होते हैं। यह पानी के साथ मध्यम रूप से प्रतिक्रिया करता है और जस्ता स्रोतों के साथ एसिड घुलनशील होता है, जिससे इसमें नमी प्रतिरोध और गैल्वेनिक प्रतिस्थापन गुण अच्छे होते हैं।
अधिकांश कार्यों में जहां तैयार वर्कपीस का संक्षारण प्रतिरोध विशेष रूप से उच्च होना चाहिए, जस्ता फॉस्फेट का उपयोग करके रूपांतरण कोटिंग्स लागू की जाती हैं। इस दृष्टिकोण का व्यापक रूप से वायर ड्राइंग कार्यों, मोटर वाहन उद्योग और उपकरण और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों के कुछ क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। इसी तरह, जिंक फॉस्फेटिंग अक्सर सशस्त्र सेवाओं द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, विशेष रूप से उन उपकरणों के लिए जो गंभीर वातावरण के संपर्क में आ सकते हैं। जस्ता फॉस्फेट रूपांतरण कोटिंग के साथ धातुओं के पूर्व-उपचार में तीन मुख्य चरण हैं: धातु की सतह की सफाई और सक्रिय करना, रूपांतरण परत का अनुप्रयोग और सीलिंग / पोस्ट-पासिवेशन। जिंक फॉस्फेट कोटिंग के फायदे हैं:
धातु बनाने की प्रक्रिया जैसे कोल्ड ड्रॉइंग, कोल्ड फोर्जिंग, डीप ड्रॉइंग से पहले घर्षण के कारण होने वाले घर्षण को रोकना।
√सुरक्षात्मक स्नेहन के साथ पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाएं।
√जंग प्रतिरोध (अन्य कोटिंग्स के साथ संयोजन में), निर्बाध, चिकनी और पतली फिल्म।
√विभिन्न टॉपकोट के लिए उपयुक्त: तेलों की परतें, जंग रोधी मोम या स्नेहक (जैसे फ्लोरोपॉलीमर) विभिन्न प्रकार के पाउडर कोटिंग।
√पाउडर पेंट, इलेक्ट्रोफोरेटिक कोटिंग्स या लिक्विड पेंट और इलेक्ट्रिक आइसोलेशन के लिए उत्कृष्ट आसंजन प्रदान करता है।
√अपतटीय या प्रदूषणकारी औद्योगिक क्षेत्र जैसे गंभीर वातावरण के लिए आदर्श पूर्व उपचार।
की जिंक फॉस्फेटिंग प्रक्रियाएंमढ़वाया जस्ता, गर्म खुदाई गैल्वेनाइज्डयाशेरर्डाइज़्डउत्पाद हैं
स्थापना
√सतह को घटाना और साफ करना
√सक्रियण
√जिंक फॉस्फेटिंग
√rinsing
√निष्क्रियता
√सुखाने
जिंक फॉस्फेट कोटिंग के आवेदन से अघुलनशील, क्रिस्टलीय फॉस्फेट (1-20μ) की एक परत बन जाती है, जो एक झरझरा परत बनाती है, जो होपाइट, फॉस्फोफिलाइट और अन्य जिंक फॉस्फेट यौगिकों से बनी होती है जो गर्म डिप गैल्वनाइजेशन कोट, जिंक के साथ मिलती है। ऊपर उल्लिखित प्रक्रिया के माध्यम से चढ़ाना कोट या शेरर्डाइज्ड कोट। चूंकि जिंक फॉस्फेट कोटिंग रंगहीन होती है, इसलिए इसके ग्रे टोन परावर्तन का परिणाम होते हैं। इसका मतलब है कि कोट पराबैंगनी किरणों से प्रभावित नहीं होता है; मौसम प्रतिरोध की किसी भी चिंता से इसे दूर करना। इसके अतिरिक्त, जिंक फॉस्फेट कोटिंग की उच्च सरंध्रता वातावरण के भीतर कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के कणों को शामिल करने की अनुमति देती है, जिससे यह मूल जस्ता कार्बोनेट का एक कोट बनाने के लिए प्रतिक्रिया करने की अनुमति देता है जो समय के साथ ग्रे टोन के रूप में प्रकट होता है।
हालांकि, हमें यह जानने की जरूरत है कि भले ही फॉस्फेट कोटिंग्स अच्छा आसंजन और कुछ बाधा सुरक्षा प्रदान करते हैं, जब कोटिंग क्षतिग्रस्त हो जाती है तो जंग तेजी से खुली धातु की सतह पर शुरू होती है क्योंकि कम घुलनशीलता फॉस्फेट में क्रोमेट्स की तुलना में पर्याप्त अवरोधक शक्ति नहीं होती है और इस प्रकार नहीं हो सकती क्षतिग्रस्त क्षेत्र की स्व-उपचार प्रदान करें। फिर भी, एक स्व-उपचार प्रभाव तब देखा जा सकता है जब फॉस्फेट कोटिंग में घुलनशील फॉस्फेट शामिल होते हैं जो कोटिंग से निकल सकते हैं और दोषपूर्ण साइटों पर अवक्षेपित हो सकते हैं, जैसा कि अरामकी (2003) द्वारा प्रदर्शित किया गया था।
