El revestimiento de fosfato está hecho de finas capas cristalinas de compuestos de fosfato que se adhieren a la superficie del sustrato metálico, y también se denomina revestimiento de conversión de fosfato, que es un tratamiento químico aplicado a las piezas de acero que crea una fina capa adherente de hierro, zinc o fosfatos de manganeso, para lograr resistencia a la corrosión, lubricación o como base para recubrimientos o pinturas posteriores. Los cristales de fosfato son porosos y se pueden formar a partir de soluciones de fosfato de zinc, manganeso o hierro. Cada uno de los tres tipos proporciona un recubrimiento de fosfato con propiedades ligeramente diferentes, como el tamaño del cristal y el espesor del recubrimiento. Esto permite seleccionar un recubrimiento más especializado para la aplicación particular requerida para parte de la estructura. Estos recubrimientos se suelen aplicar sobre acero al carbono, acero de baja aleación y hierro fundido. El revestimiento se forma aplicando una esponja, rociando o sumergiendo el sustrato en una solución de ácido fosfórico diluido combinado con otros productos químicos que ayudan en el proceso de revestimiento. Los recubrimientos de fosfato también se pueden aplicar sobre zinc, cadmio, aluminio, estaño y acero galvanizado, pero son difíciles de aplicar sobre materiales con altas aleaciones, que a menudo son inmunes al ácido fosfórico. Los componentes principales de una solución de fosfatado son:
√ Ácido fosfórico (H3PO4)
√Iones (cationes) de metales bivalentes: Zn2 plus , Fe2 plus , Mn2 plus
√Acelerador: un reactivo oxidante (nitrato, nitrito, peróxido) que aumenta la velocidad del proceso de recubrimiento y reduce el tamaño de grano del depósito.
El fosfatado es uno de los tipos más comunes de recubrimiento de conversión que también se denomina recubrimiento de fosfato, fosfatado o fosfatado. También se conoce con el nombre comercial Parkerizing, especialmente cuando se aplica a armas de fuego y otros equipos militares. El primer trabajo sobre los procesos de fosfatación fue desarrollado por los inventores británicos William Alexander Ross, patente británica 3119, en 1869, y por Thomas Watts Coslett, patente británica 8667, en 1906. Coslett, de Birmingham, Inglaterra, presentó posteriormente una patente basado en este mismo proceso en Estados Unidos en 1907, que recibió la patente de EE. UU. 870,937 en 1907. Esencialmente proporcionó un proceso de fosfatado de hierro, utilizando ácido fosfórico. Una solicitud de patente mejorada para el fosfatado de manganeso basada en gran parte en este primer proceso británico de fosfatado de hierro se presentó en los EE. UU. en 1912 y se emitió en 1913 a Frank Rupert Granville Richards como la patente de EE. UU. 1.069.903.
¿Qué es el proceso de fosfatación?
El proceso aprovecha la baja solubilidad de los fosfatos a pH medio o alto, y el baño es una solución de ácido fosfórico (H3PO4), que contiene los cationes de hierro, zinc o manganeso deseados y otros aditivos. El ácido reacciona con el metal de hierro produciendo hidrógeno y cationes de hierro:
Fe más 2 H3O más → Fe2 más más H2 más 2 H2O
La reacción que consume protones eleva el pH de la solución en la vecindad inmediata de la superficie, hasta que finalmente los fosfatos se vuelven insolubles y se depositan sobre ella. La reacción del ácido y el metal también crea localmente fosfato de hierro que también puede depositarse. Al depositar fosfato de zinc o fosfato de manganeso, el fosfato de hierro adicional puede ser una impureza no deseada. Cuando se introduce un panel de acero en la solución de fosfatación (por ejemplo, fosfato de zinc), se produce una reacción topoquímica en la que se inicia la disolución del hierro en los microánodos presentes en el sustrato por el ácido fosfórico libre presente en el baño. El consumo de ácido fosfórico para la reacción provoca la reducción de la acidez de la solución en la capa adyacente a la superficie del metal. La solubilidad del fosfato de zinc en la solución neutralizada disminuye, lo que da como resultado la precipitación de la sal y su depósito en la superficie del sustrato:
¿Cuál es la diferencia entre el fosfato de manganeso, el fosfato de zinc y el fosfato de hierro?
1. Revestimiento de fosfatación de manganeso
Es el recubrimiento de fosfato más duro, más resistente a la oxidación, liso, uniforme y resistente a la abrasión. Forma una superficie absorbente cristalina y es ideal para sustratos que deben ser resistentes a la abrasión, como cojinetes, bujes, arandelas de empuje y sujetadores. El agente de recubrimiento de fosfato de manganeso también lubrica la superficie tratada, lo que lo convierte en un recubrimiento de fosfato adecuado para la industria automotriz: las piezas deslizantes y móviles del motor y la transmisión se benefician del efecto lubricante del manganeso. No requiere una capa final, y el recubrimiento a menudo se termina con cera o aceite para mejorar las propiedades. El recubrimiento de fosfato de manganeso se aplica cuando se requiere resistencia al desgaste y propiedades anti-excoriación, y también posee la capacidad de retener aceite, lo que mejora aún más las propiedades antifricción e imparte resistencia a la corrosión a las piezas recubiertas.
2. Recubrimiento de fosfato de hierro
Es la opción más económica ya sea por inmersión o por aspersión. Se aplica cuando se requiere una fuerte adherencia de una pintura posterior. A diferencia de las soluciones para revestimientos de fosfato de zinc y fosfato de manganeso, en las que los iones metálicos son un componente de la composición, en las soluciones de fosfato de hierro los iones de hierro son proporcionados por el sustrato que se disuelve. El acero, el zinc y el aluminio son sustratos adecuados para el recubrimiento de fosfato de hierro, y es la opción más flexible cuando se trata del tipo de sustrato. El precio del fosfatado de hierro es claramente más bajo que los costos del servicio de fosfatado de zinc y manganeso, y el fosfatado de hierro, como el Zn, es una imprimación común para el recubrimiento en polvo. Sin embargo, no es tan duradero a pesar de que la resistencia a la corrosión y la adhesión son similares. Por lo tanto, el recubrimiento de fosfato de hierro solo se recomienda para proyectos que no requieren una calidad extremadamente alta y deben realizarse con un presupuesto bajo. En otras palabras, no es adecuado para la mayoría de los proyectos marinos y en alta mar que están continuamente expuestos a los elementos. Los beneficios obvios son:
√ Costo de producción de fosfatado más bajo,
√Desengrasa superficies normalmente aceitosas a baja temperatura,
√Bajo costo de mantenimiento
√ Acabados:recubrimiento en polvo, pintura liquida
3. Recubrimiento de fosfato de zinc
Es el más común de todos los métodos de pretratamiento de fosfatación para acero y hierro por inmersión o rociado. No es tan resistente a la corrosión ni tan lubricante como el manganeso, pero el rendimiento de la resistencia a la corrosión se puede mejorar con diferentes capas finales. El proceso de fosfatado de zinc tiene la capacidad de convertir la superficie metálica en un revestimiento policristalino no metálico que contiene fosfatos de hierro, manganeso, níquel y zinc que proporcionan una alta resistencia alcalina. Se prefiere como base de pintura que ofrece una excelente adhesión para pintura en polvo, recubrimientos electroforéticos o pintura líquida y ofrece una protección superior contra la corrosión, y el recubrimiento de fosfato de zinc se considera la mejor imprimación posible para pinturas en polvo y líquidas, además del galvanizado. El agente de recubrimiento de fosfatación de zinc crea un recubrimiento mucho más liviano que el manganeso y, por lo tanto, es beneficioso para proyectos en los que el peso del metal no debe verse afectado. Este recubrimiento también es la solución más común para imprimar metal para recubrimientos en polvo después de que el sustrato haya sido pulido con chorro de arena. Es un poco más caro que el fosfatado de hierro, pero también proporciona una mejor calidad para una vida útil más larga. El fosfato de zinc se utiliza para producir revestimientos resistentes a la corrosión que normalmente se aplican como parte de un proceso de galvanoplastia o como pigmento de imprimación. Reacciona moderadamente con agua y es soluble en ácido con fuentes de zinc, lo que le permite tener buenas propiedades de resistencia a la humedad y sustitución galvánica.
En la mayoría de las operaciones en las que la resistencia a la corrosión de las piezas de trabajo acabadas debe ser especialmente alta, los recubrimientos de conversión se aplican con fosfato de zinc. Este enfoque se usa ampliamente en los trabajos de trefilado, la industria automotriz y en ciertos sectores de las industrias de electrodomésticos y electrónica. De manera similar, las fuerzas armadas a menudo especifican el fosfatado de zinc, especialmente para equipos que pueden estar expuestos a entornos severos. Hay tres pasos principales en el pretratamiento de metales con un recubrimiento de conversión de fosfato de zinc: limpieza y activación de la superficie del metal, aplicación de la capa de conversión y sellado/pasivación posterior. Las ventajas del recubrimiento de fosfato de zinc son:
√ Prevención de la abrasión causada por la fricción antes de los procesos de conformado de metales, como el estirado en frío, la forja en frío y el embutido profundo.
√Aumente la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión con lubricación protectora.
√Resistencia a la corrosión (en combinación con otros recubrimientos), película uniforme, suave y delgada.
√Adecuado para diferentes acabados: capas de aceites, ceras anticorrosivas o lubricantes (como fluoropolímeros), diferentes tipos de recubrimientos en polvo.
√Proporciona una excelente adherencia para pintura en polvo, recubrimientos electroforéticos o pintura líquida y aislamiento eléctrico.
√Pretratamiento ideal para ambientes severos como alta mar o área industrial contaminante.
Los procesos de fosfatación de zinc decincado, galvanizado en calienteosherardizadolos productos son
√ Configuración
√Desengrase y limpieza de la superficie.
√Activación
√Fosfatado de zinc
√Enjuague
√pasivación
√El secado
La aplicación del recubrimiento de fosfato de zinc da como resultado una capa de fosfatos cristalinos insolubles (1-20μ), que crea una capa porosa compuesta de esperanza, fosfofilita y otros compuestos de fosfato de zinc que se combinan con la capa galvanizada por inmersión en caliente, zinc capa de enchapado o capa sherardizada a través del proceso mencionado anteriormente. Como el recubrimiento de fosfato de zinc es incoloro, sus tonos grises son el resultado de los reflejos. Esto significa que el pelaje no se ve afectado por los rayos ultravioleta; absolviéndolo de cualquier preocupación de resistencia a la intemperie. Además, la alta porosidad del recubrimiento de fosfato de zinc permite la inducción de dióxido de carbono y partículas de agua en la atmósfera, lo que le permite reaccionar para formar una capa de carbonato de zinc básico que aparece como tonos grises que se asientan con el tiempo.
Sin embargo, debemos saber que aunque los recubrimientos de fosfato brindan una buena adhesión y cierta protección de barrera, cuando el recubrimiento se daña, la corrosión progresa rápidamente y comienza en la superficie metálica abierta porque los fosfatos de baja solubilidad no poseen suficiente poder inhibidor en comparación con los cromatos y, por lo tanto, no pueden proporcionar autocuración de la zona dañada. Sin embargo, se puede observar un efecto de autorreparación cuando el recubrimiento de fosfato incluye fosfatos solubles que pueden lixiviar del recubrimiento y precipitar en los sitios defectuosos, como lo demostró Aramaki (2003).
