مقدمـه:

در زمره سه نوع پوشش تبدیلی فسفاته، پوششهای فسفاته منگنز حداکثر مقاومت به خوردگی در کاربردهای رنگ نشده را بوجود می آورند. این پوششها که بطور وسیعی در صنعت خودرو استفاده می شوند بهترین پوشش برای آسان کردن لغزش و کاهش سایش دو سطح فلزی لغزنده روی یکدیگر می باشد.

.پوششها فسفاته خواص روغنکاری شدیدی ندارند ولی بخاطر طبیعت مختلط که دارند قادرند مقدار قابل ملاحظه ای را جذب کرده و در خود نگه می دارند

بهترین کارکرد سایشی پوششهای فسفاته منگنز با استفاده از پوشش های متخلخل با دانه های ریز که توسط یک محلول شتابدار شده بدست می آید به همراه روغن اعمال شده روی آنها حاصل می شود، از این نوع پوششهای فسفاته برای زیرسازی رنگ استفاده نمی شود.

پوشش های فسفاته منگـنز:

این پوششها بر قطعات آهنی مانند یاتاقانها، چرخدنده ها و قطعات داخلی موتورهای احتراق به منظور جلوگیری از سایش اعمال می شود. رنگ آنها معمولا خاکستری تیره بوده و وزن واحد سطح آنها در محدوده 5.4 الی 32.4 گرم بر متر مربع قرار دارد.پوششهای ریزدانه معمولا به پوششهای درشت دانه ترجیح داده می شوند اگرچه اندازه کریستال را می توان بسته به نیازمندیهای سرویس تغییر داد.

تلاش برای تبدیل محلول فسفاته منگنز به محلول فسفاته کاری در دمای اتاق موفقیت آمیز نبوده است. معمولا دمای کاری محلول فسفاته منگنز برابر با c˚99-93 است و در این دمای کاری پوششهای فسفاته منگنز – آهن تشکیل می شود. مقدار آهن اضافی موجود در حمام را با اضافه کردن یک عامل اکسید کننده مانند پراکسید هیدروژن می توان کنترل نمود.

پوششهای فسفاته منگنز به اثرات تمییزکاری حساس هستند. استفاده از یک تمییز کننده اسیدی یا قلیایی قوی، تولید پوششهای خشن تری می کنند. با آماده سازی سطح قبل از انجام فسفاته کاری توسط سوسپانسیونی از فسفات منگنز ریز، تا حد زیادی می توان بر این مساله فائق آمد. این قضیه بویژه وقتی مهم است که قطعه کار زنگ زده باشد و قبل از فسفاته کاری نیاز به اسید شویی داشته باشد.

بحث و نتیجه گیری :

در اثر افزودن سولفات فرو به محلول فسفاته، یون فرو و سولفات حاصل خواهد شد، یون فرو قادر است با H2PO4-حاصل از تفکیک اسید فسفریک تشکیل نمک فسفات فرو اولیه داده و پس از تبدیل شدن به نمک فسفات ثانویه و ثالثیه در ترکیب پوشش شرکت کند، لذا با افزودن یون فرو به محلول فسفاته اسید کل آن کاهش خواهد یافت. پر شدن خلل و فرج پوشش توسط نمکهای فسفات فرو، دانسیته ظاهری پوشش را می افزاید. افزودن نیترات نیکل به محلول فسفاته نیز یون نیترات و یون نیکل بوجود می آورد. با توجه به نتایج آنالیز تصویری و خطی اشعه Xو نیز با توجه به نتایج تعیین مقاومت به خوردگی پوشش می توان گفت نیکل در ترکیب پوشش های فسفاته نقش داشته است ، لذا در مورد آن تحلیلی مشابه با یون فرو می توان داشت. ولی یون نیترات از آنجا که یک شتابدهنده اکسید کننده است با دیپلاریزه کردن هیدروژن بوجود آمده از واکنش کاتدی روی سطح جلوگیری رشد کریستالها را گرفته و بدین ترتیب اندازه کریستالها ، ضخامت سطح پوشش را کاهش داده و دانسیته ظاهری آن را می افزاید.

در مورد فلورید سدیم می توان گفت از آنجا که ترکیب اسید ضعیف و نمک آن می تواند در محلول خاصیت بافرکنندگی داشته باشد ، لذا افزودن فلورید سدیم به محلول فسفاته طبق معادلات زیرباعث مقاومت محلول در برابر تغییرات ناگهانی PHمی شود:

NaF --> Na ++ F -

HF --> H ++ F -

اولین مرحله تشکیل پوشش فسفاته حمله اسید به سطح فلز و انحلال آن است:

Fe + 2H+ --> Fe2++ H2

در اثر این حمله PHمحلول در مجاورت سطح به طور موضعی افزایش یافته و طبق واکنش زیر ، پوشش فسفاته تشکیل خواهد شد

MeHPO2 + Me3(PO4)2 + 5H+--> 4Me 2++ 3H2PO4-

حضورNaF در محلول فسفاته تغییرات PHمحلول در مجاورت سطح فلز را کنترل کرده و از رسوب کریستالها به صورت مجتمع و دسته ای جلوگیری می کند.

در مورد نیترات نقره نیز می توان تحلیلی مشابه با نیترات نیکل داشت ضمن آنکه نتایج آنالیز خطی اشعه Xاز ضخامت پوشش نشان می دهد که نقره به صورت خالص نیز بر روی سطح فلز راسب شده است و لذا بدین ترتیب با افزایش نواحی کاتدی سرعت فرآیند را افزوده و اندازه کریستالهای پوشش را ریزتر کرده است. وارد شدن نقره در ترکیب پوشش و راسب شدن آن روی سطح فلز پایه از آنجا که جرم اتمی نقره نسبت به نیکل بالاتر است باعث افزایش وزن واحد سطح پوشش حاصل از محلول 4 نسبت به پوشش حاصل از محلول 3 جدول 1 خواهد شد.

جدول 1 – ترکیب شیمیایی محلولهای مورد استفاده جهت ساخت محلول نهایی

با افزودن نیترات نیکل ، فلورید سدیم و نیترات نقره به محلول فسفاته مقاومت به خوردگی پوشش نسبت به پوشش حاصل از محلول 1جدول 1 افزایش یافته است.

علت افزایش مقاومت به خوردگی را می توان به افزایش دانسیته ظاهری سطح و لذا کاهش میزان سطح سوراخ آزاد نسبت داد .علت افت نمودار در اثر افزودن نیترات نقره نسبت به حالت بدون آن علی رغم افزایش دانسیته ظاهری را نیز می توان به نقش کوپلهای گالوانیک بوجود آمده در اثر نشست نقره روی سطح فولاد نسبت داد.

عملیات روغنکاری باعث جذب روغن توسط کریستال شده و لذا مقاومت به خوردگی پوشش را می افزاید ضمن آنکه مقداری روغن نیز در خلل و فرج پوشش جذب خواهد شد. در اثر سیل کاری پوشش در محلول اسید کرومیک حفره های موجود در پوشش با تشکیل فسفات کروم در محل آنها بسته خواهد شد ، لذا بدیهی است که با مسدود شدن نقاط شروع خوردگی ،مقاومت به خوردگی پوشش افزایش شدیدی بیابد .

استفاده توأم از عملیات سیل کاری در محلول اسید کرومیک و روغنکاری در گریس علاوه بر بستن حفره های موجود در پوشش باعث جذب روغن توسط کریستال نیز شده و لذا نسبت به هر یک از عملیات فوق مقاومت به خوردگی بالاتری نتیجه خواهد شد.

برگرفته از پروژه پایانی :

احمد زندی / دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی خوردگی دانشگاه صنعتی شریف

استاد راهنما : دکتر محمّد قربانی / استاد تمام دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف

لغات کلیدی : فسفاته منگنز , منگنز فسفات , فسفات منگنز , محلول فسفاته منگنز تست بالا , فسفاته مقاوم به خوردگی , فسفاته ضد خوردگی ,