tiểu luận công nghệ xử lí bề mặt (phương pháp phosphate hóa bề mặt kim loại)

MỞ ĐẦU Kim loại xương sống văn minh Đã có nhiều vật liệu ngiên cứu để thay kim loại đóng vai trò lớn việc sản xuất, xây dựng khả làm việc nhiều năm Điều kim loại kết hợp cử số thuộc tính hữu ích sức mạnh , khả hoạt động, chi phí thấp, khả tái chế.Tuy nhiên Kim loại chiết xuất từ quặng hóa chất phương tiện sử dụng điện cho thấy xu hướng mạnh mẽ để để trở lại dạng oxit kim loại tức có xu hướng ăn mòn tượng tạo thiệt hại kinh tế to lớn thách thức yêu cầu đặt cho Các phương pháp chống ăn mòn nhiều đa dạng Các phương pháp là: - Thay đổi kim loại hợp kim Thay đổi điều kiện môi trường cách sử dụng chất ức chế Sử dụng màng phủ để bảo vệ bề mặt kimm loại Trong phạm vi ngiên cứu tiểu luận tập trung vào việc ngiên cứu phương pháp sử dụng lớp màng phủ - cụ thể màng phủ phosphate 1 Giới Thiệu Chung Phốt phát hoá phương pháp gia công bề mặt kim loại áp dụng rộng rãi công nghiệp để xử lý bề mặt kim loại, coi phương pháp chuẩn bị bề mặt kim loại tốt trước sơn phủ nhúng dầu mỡ nhằm bảo vệ chi tiết kim loại đen Màng phốt phát hoá chuyển hoá bề mặt kim loại thành lớp bề mặt không tính dẫn điện tính kim loại, có khả chống ăn mòn Nhờ tính chất người ta tạo công nghệ phốtphát hoá để sử dụng nhà máy xử lý bề mặt kim loại Lớp phủ phosphate có màu xám xẫm ánh lục (ghi xám đến đen), có cấu tạo tinh thể Dung dịch phosphate hóa TC-01 có màu xanh nước biển Một số sản phẩm phosphate hóa Mục đích Cải thiện bề mặt kim loại trước sơn phủ, sơn lót chống ăn mòn • Tạo bám dính cho lớp phủ nhựa, cao su • Để xử lý bề mặt kim loại trước gia công khí cán nguội, kéo dây • Để tăng khả chống ăn mòn lớp dầu mỡ, sáp Tác dụng Tác dụng phổ biến thực tiễn nhằm kéo dài tuổi thọ màng sơn phủ Nếu kim loại trơ với vật liệu sơn phủ lớp phốt phát hoá tạo lớp màng có nhiều lỗ xốp bám với kim loại Lớp lại "thấm" sơn tạo thành lớp phủ đặc gắn tốt với Trong trường hợp chức màng phốtphát hoá là: • Liên kết với kim loại • Lớp màng sơn • Làm tăng độ bền bám màng sơn • Chống ăn mòn lớp sơn Khi sử dụng màng phốtphát hóa làm lớp cho chất dẻo màng phốt phát hóa có tính chế tương tự Ứng dụng Ở nước công nghiệp phát triển việc xử lý bề mặt trước sơn phủ việc làm theo tiêu chuẩn bắt buộc để tăng cường độ bám màng sơn tăng cường khả bảo vệ màng điều kiện khí Trong công nghiệp sử dụng phổ biến màng phốtphát hoá kim loại nặng kẽm, sắt, măng gan Các chế phẩm để xử lý bề mặt dạng thương phẩm thuận tiện cho người sử dụng • 2.Lĩnh Vực Sử Dụng: Ở nước công nghiệp phát triển việc xử lý bề mặt trước sơn phủ việc làm theo tiêu chuẩn bắt buộc để tăng cường độ bám màng sơn tăng cường khả bảo vệ màng điều kiện khí Sử dụng để biến tính gỉ, tạo lớp màng phốt phát hóa bề mặt sắt thép trước mạ nhúng nóng, phu phủ sơn như: + Trong ngành công nghiệp ô tô, xe máy: đầu xe, thùng xe, khung xe máy, khung xe đạp…; + Trong ngành sơn tĩnh điện: sử dụng để xử lý bề mặt sắt thép trước đưa vào buồng sơn tĩnh điện; + Trong lĩnh vực xây dựng công trình: sử dụng biến tính gỉ, tạo lớp bám lên cốt thép cho betong; xử lý bề mặt sắt thép với kết cấu thép dầm, xà, xiên hoa, cửa sắt; + Trong lĩnh vực chế tạo máy móc, thiết bị: chế tạo máy công cụ, cầu trục, tủ điện, cột điện, …; + Lĩnh vực khác: khả tạo lỗ xốp bề mặt, nên phốt phát hóa sử dụng cho bề mặt sắt thép cần phủ lớp bảo vệ khác ( bôi mỡ, chất bôi trơn, dầu,…) 3.Tính Năng Tác Dụng: Ngoài tác dụng biến tính gỉ, tác dụng phổ biến lớp phốt phát hóa thực tiễn nhằm kéo dài tuổi thọ màng sơn phủ Nếu kim loại trơ với vật liệu sơn phủ lớp phốt phát hoá tạo lớp màng có nhiều lỗ xốp (tế vi) bám với kim loại Lớp lại "thấm" sơn tạo thành lớp phủ đặc gắn tốt với Chức màng phốt phát hoá là: · Liên kết với kim loại: hóa chất phốt phát TC-01 tác dụng với lớp gỉ lớp kim loại bề mặt tạo liên kết hóa học bền · Lớp màng sơn: Khi có lớp phốt phát hóa, sơn hóa chất phủ bám lên bề mặt kim loại cần sơn phủ · Làm tăng độ bền bám màng sơn: Do có mặt lỗ xốp tế vi bề mặt cần kim loại cần sơn, phủ bảo vệ · Chống ăn mòn lớp sơn Khi sử dụng màng phốt phát hóa làm lớp cho chất dẻo màng phốt phát hóa có tính chế tương tự 4.Phương Pháp Thi Công: a Loại ba via Sử dụng biện pháp khí mài, đánh bóng học để loại bỏ ba via chi tiết b Tẩy dầu mỡ - Mục đích: loại bỏ lớp mỡ động thực vật bám lên chi tiết - Phương pháp1: Tẩy dầu mỡ điện hóa +Phân cực catot anot + Tiến hành treo chi tiết lên hai điện cực, dùng điện xoay chiều dòng thấp (6- 12v) để tẩy - Phương pháp Dùng hóa chất + Giới thiệu: Hóa chất NK#207 chế tạo cho việc tẩy dầu mỡ nhiệt độ thường với hàm lượng 50g/l thời gian từ 10 -30 phút phương pháp nhúng Đặc biệt NK#207 dùng để tẩy dầu mỡ cho thép dầu mà dùng để tẩy dầu mỡ cho thép mạ kẽm mà không làm hư hỏng lớp kẽm + Cách pha chế: - Tính lượng hóa chất cần dùng cho toàn thể tích cần pha với nồng độ 50kg/1000L - Cho vào bể khoảng ¾ thể tích nước công nghiệp - Từ từ cho hoá chất NK#207 vào bể kết hợp với khuấy, hòa tan với nước phần nhỏ cho vào bể - Đổ thêm nước đến vạch qui định khuấy kỹ trước sử dụng c Rửa nước Sử dụng phương pháp rửa phun d Tẩy gỉ - Tấy gỉ phương pháp điện hóa: Tiến hành bề mặt tẩy dầu mỡ, nhằm lấy lớp gỉ dày lớp oxits mỏng phương pháp tẩy gỉ điện hóa Dung dịch bóc lớp bùn dùng HNO3 350 – 400 g/l HF – g/l Thời gian 5-15 phút Tiến hành lấy gỉ nhiệt độ phòng - Tẩy gỉ H SO + Giới thiệu: Axit Sulfuric H2SO4 98% Chất hãm mùi NK#307 + Cách pha chế: +) Tính lượng hóa chất cần dùng cho toàn thể tích cần pha với nồng độ sau: • H2SO4 98% : 150g/l • Hãm mùi NK#307: 2g/l - Cho vào bể khoảng ¾ thể tích nước công nghiệp - Từ từ châm H2SO4 98% vào bể Sau đổ hết lượng axit vào bể, ta châm thêm nước đến vạch qui định +) Sau dung dịch bể nguội đến nhiệt độ làm việc < 60o C ta đổ chất hãm mùi NK#307 vào bể khuấy kỹ cho tan * Lưu ý: không đổ nước vào axit H2SO4 đậm đặc gây nổ +) Cách kiểm tra nồng độ châm thêm hoá chất: - Trong trình làm việc nồng độ dung dịch giảm dần - Kiểm tra nồng độ bể axit cách đánh giá thời gian tẩy gỉ - Khối lượng hóa chất châm thêm theo tỷ lệ NK#307 : H2SO4 = 1: 100 (theo khối lượng) e Trung hòa bề mặt Bể trung hòa có tác dụng trung hòa hết lượng dư axit bám bề mặt sản phẩm bảo vệ bề mặt Ngăn việc gỉ phát sinh tở lại lượng axit dư bề mặt sản phẩm f Định hình bề mặt - Bể định hình bề mặt việc để trung hòa đóng vai trò hoạt hóa cho trình phát nhanh hơn, lớp phốt phát mịn bóng - Cách pha chế: - Đổ nước công nghiệp vào khoảng ¾ dung tích bể - Tính lượng hóa chất cần dùng cho toàn thể tích cần pha với nồng độ 1,5g hóa chất NK#407 cho 1000 L dung dịch đổ từ từ vào bể - Khuấy cho tan đều, châm nước đến vạch qui định g Phốt phát hóa - Cơ chế : Các phân tử gồm đầu kị nước đầu không kị nước tập trung lại thành micelle Dung dịch phosphat hóa thường sử dụng công nghệp dung dịch loảng kẽm phosphate, mangan phosphate, kẽm-sắt phosphate….Lim loại loại thường dùng sắt , thép hay thép tráng kẽm Trong trình phosphate hóa bề mặt lim loại tiếp xúc trực tiếp với dung dịch phosphat hóa Tại lớp dung dịch sát lớp bề mặt kim loại xảy phản ứng kim loại dung dịch phosphat hóa Quá trình hình thành tính chất lớp phủ phụ thuộc vào phản ứng trình trao đổi lớp bề mặt kim loại với toàn khối lượng dung dịch phosphate hóa - Quá trình hình thành lớp phốt phát hóa: Kim loại tan nhường e muối , Kết tủa lên bề mặt kim loại → H→ Sự hình thành lớp phủ phụ thuộc vào cân muối hidro phosphate tan phosphate không tan dung dịch phosphate hóa Trong dung dịch phosphate hóa tồn cân sau: 3M()2 3MH + (1) 3MH M3()2 + (2) 3M()2 M3()2 + (3) Cân bị ảnh hưởng thay đổi nhiệt độ PH dung dịch nhiệt độ cao cân (3) chuyển mạnh bên phải Khi kim loại tiếp xúc trục tiếp với dung dịch phosphate hóa phản ứng kim loại dung dịch xảy M + → M()2 + H2 Phản ứng làm giảm nồng độ axit dung dịch từ làm cân (2) (3) dịch chuyển phía tạo kết tủa phosphate bề mặt kim loại Chất lượng màng đánh sau: Loại Loại Loại Loại h Thụ động A > phút B – phút C – phút D < phút Mới Mới Mới Mới đổi đổi đổi đổi màu màu màu màu Mục đích thụ động hạn chế tác dụng không khí với bề mặt sản phẩm ngăn không co gỉ trở lại j Sấy khô Nhiệt độ sấy < 140 độ C, thời gian sấy phụ thuộc vào khối lượng tình trạng cử sản phẩm Để sử dụng hóa chất phốt phát hóa tạo lớp màng trước sơn dùng 03 phương pháp: quét, nhúng, phun (phương pháp phun sử dụng) Sau chờ khô, thời gian khô lớp màng sau khoảng 30 phút Với phương pháp nhúng, thời gian nhúng khoảng phút 5.Tính Năng Kỹ Thuật: Sản phẩm phốt phát hóa TC-01 có tính chất kĩ thuật sau: Tên Phương pháp Kết TT ĐVT tiêu thử Độ bám Điểm TCVN 2097-1993 dính Độ bền uốn mm TCVN 2099- 2007 Độ bền va đập Kg.c m TCVN 2100-12007 200 Một lít sản phẩm TC01 xử lý 20-25m2 bề mặt Xử lí nước thải Hóa chất sử dụng dây chuyền xử lí bề mặt kim loại kiềm acid thông thường có muối phosphate kim loại nặng Do trước đổ chúng vào nước thải phải xử lí chúng cho phù hợp với yêu cầu quan bảo vệ môi trường địa phương 7.Ưu Điểm: Sử dụng hóa chất phốt phát hóa bề mặt biến tính phần sắt, thép bị han gỉ thành màng bám cho sơn mà tẩy rỉ theo phương pháp học thông thường Không làm giảm khối lượng sắt thép Kinh tế lớp màng phốt phát hóa sử dụng thay cho lớp sơn lót (tiết kiệm chi phí chi đánh rỉ không sử dụng lớp sơn lót) Lớp sơn có sử dụng màng phốt phát có độ bền tốt lớp phốt phát hóa tạo lỗ nhỏ tế vi làm sơn có chỗ thấm vào bề mặt sâu (có tác dụng chân bám) Chính tính ưu việt mà hóa chất phốt phát hóa loại thường xuyên sử dụng sơn kỹ thuật cao (như sơn oto, sơn tĩnh điện…) Ít gây ô nhiễm môi trường so với phương pháp truyền thống phương pháp truyền thống cần phải đánh rỉ chổi sắt (tạo nhiều bụi), sau dùng sơn lót (nhiều dung môi bay sơn khô) Phương pháp này, hoàn toàn không tạo bụi, dung môi bay Giảm thời gian gia công bề mặt rút ngắn từ 02 công đoạn xuống 01 công đoạn (chỉ phải quét nhúng sản phẩm dung dịch thời gian khoảng phút) Công việc gia công bề mặt phương pháp quét nhúng nhẹ nhàng không nhiều sức lực đánh rỉ phun sơn Có thể xử lý góc khuất chi tiết kim loại, mà sử dụng phương pháp khí (mài chổi quét) khó thực  ... 2097-1993 dính Độ bền uốn mm TCVN 2099- 2007 Độ bền va đập Kg.c m TCVN 2100-12007 200 Một lít sản phẩm TC01 xử lý 20-25m2 bề mặt Xử lí nước thải Hóa chất sử dụng dây chuyền xử lí bề mặt kim loại kiềm... hòa bề mặt Bể trung hòa có tác dụng trung hòa hết lượng dư axit bám bề mặt sản phẩm bảo vệ bề mặt Ngăn việc gỉ phát sinh tở lại lượng axit dư bề mặt sản phẩm f Định hình bề mặt - Bể định hình bề. .. loại bề mặt tạo liên kết hóa học bền · Lớp màng sơn: Khi có lớp phốt phát hóa, sơn hóa chất phủ bám lên bề mặt kim loại cần sơn phủ · Làm tăng độ bền bám màng sơn: Do có mặt lỗ xốp tế vi bề mặt