Шламообразование при фосфатировании
Вопрос.
Для создания фосфатного покрытия на стальных деталях мы используем водный раствор концентрата КФ-7. В процессе работы образуется шлам. Влияет ли его накопление на толщину и защитные свойства фосфатного слоя? Имеет ли смысл устанавливать постоянно действующие фильтрующие установки?
Заранее спасибо.
Главный металлург Алтайского завода прецизионных изделий,
Земляков С.А.
Ответ.
Шламообразование – процесс нежелательный, но, к сожалению, неизбежный. Процесс фосфатирования всегда сопровождается более или менее интенсивным шламообразованием. Полностью исключить шламообразование нельзя, но понизить скорость его образования возможно. Для того чтобы найти способы снижения скорости образования шлама необходимо найти причины этого явления. Как правило, таких причин две.
- Основная причина шламообразования заключается в понижении свободной кислотности в объёме раствора. Для снижения интенсивности шламообразования необходимо более часто корректировать свободную кислотность фосфатирующего раствора и строго поддерживать её в рекомендуемом диапазоне.
- Интенсивность шламообразования в значительной мере зависит от температуры раствора. При повышении температуры интенсивность шламообразования существенно повышается. По этой причине на поверхности и вблизи нагревательных элементов (змеевиков или ТЭНов) шламообразование происходит очень интенсивно. Обрастание нагревательных элементов коркой шлама приводит к снижению теплопередачи и, как следствие, к увеличению времени разогрева ванны, а также к преждевременному выходу ТЭНов из строя из-за их перегрева.
Необходимо отметить, что оптимальные значения свободной кислотности и температуры взаимосвязаны. Чем ниже кислотность, тем ниже должна быть температура. Поэтому нужно внимательно следить как за кислотностью, так и за температурой. Поддерживая заданный уровень кислотности и температуры можно существенно снизить шламообразование.
В результате шламообразования свободная кислотность раствора повышается. Шлам выпадает до тех пор, пока кислотность раствора полностью не восстановится до равновесного значения. Таким образом, шламообразование является ответной реакцией раствора на отклонение кислотности и температуры от оптимальных значений. На практике пользоваться способностью раствора автоматически поддерживать кислотность за счёт шламообразования ни в коем случае нельзя!
А теперь ответ по существу вопроса.
Непосредственно шламообразование на толщину и защитные свойства фосфатной плёнки не влияет, но косвенно может оказывать очень большое влияние.
- Шлам, оседающий на поверхности деталей в первые минуты фосфатирования, включается в фосфатную плёнку, увеличивает её пористость и шероховатость. Негативными последствиями этого явления являются снижение защитных и функциональных свойств, а также ухудшение внешнего вида.
- В конце процесса скорость фосфатирования снижается и поэтому шлам, оседающий на детали, образует плохо сцеплённый налёт, который также является браковочным признаком.
- Шламообразование приводит к непроизводительному расходу основных компонентов раствора и перерасходу фосфатирующего концентрата.
- Шламообразование приводит к обрастанию нагревательных элементов, затруднению теплопередачи и преждевременному выходу их из строя.
Целесообразность установки фильтровальных установок зависит от загруженности ванны фосфатирования и возможности частого (или постоянного автоматического) контроля и корректировки кислотности раствора и его температуры.
Если загрузка ванны невелика и между загрузками имеются перерывы, способствующие отстаиванию шлама на дно ванны, то можно ограничиться периодической чисткой дна ванны и нагревательных элементов от шлама. Для этого необходимо дать отстояться шламу, перекачать осветлённый раствор в запасную ёмкость, вычистить и промыть ванну, а затем перекачать раствор обратно в рабочую ванну. Эту процедуру желательно проводить хотя бы один раз в неделю.
При интенсивной эксплуатации ванны фосфатирования непрерывная фильтрация раствора целесообразна. При высоком шламообразовании для отделения основной массы крупнокристаллической фракции шлама необходимо приобретать фильтровальную установку с циклоном. Иногда используют более дешёвые и простые рукавные фильтры.
Некоторые фирмы-производители фосфатирующих концентратов принимают собранный шлам по взаимозачёту.
13.01.2012