ในกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวหลายๆ กระบวนการ มีกระบวนการที่ทำให้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์เปลี่ยนเป็นสีดำ สีรุ้ง หรือสีเทา ซึ่งใกล้เคียงกับสีโลหะ กระบวนการนี้คือ กระบวนการฟอสเฟต
ฟอสเฟตคืออะไร
ฟอสเฟตเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่ก่อตัวเป็นฟิล์มบนพื้นผิว (ฟิล์มฟอสเฟต)
กระบวนการฟอสเฟตส่วนใหญ่จะใช้ในพื้นผิวโลหะ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ฟิล์มป้องกันสำหรับพื้นผิวโลหะ เพื่อให้โลหะถูกแยกออกจากอากาศเพื่อป้องกันไม่ให้สึกกร่อน นอกจากนี้ยังใช้สำหรับไพรเมอร์ของผลิตภัณฑ์บางชนิดก่อนทาสีด้วยฟิล์มฟอสเฟตชั้นนี้สามารถปรับปรุงการยึดเกาะและความต้านทานการกัดกร่อนของชั้นสีปรับปรุงการตกแต่งเพื่อให้พื้นผิวโลหะดูสวยงามยิ่งขึ้นและยังสามารถหล่อลื่นได้อีกด้วย บทบาทในการแปรรูปโลหะบางชนิดด้วยความเย็น
หลังจากฟอสเฟตชิ้นงานจะไม่ถูกออกซิไดซ์และเป็นสนิมเป็นเวลานาน ดังนั้นการใช้ฟอสเฟตจึงกว้างมากและยังเป็นกระบวนการรักษาพื้นผิวโลหะที่ใช้กันทั่วไปซึ่งมีการใช้มากขึ้นในรถยนต์ เรือ การผลิตเครื่องจักร และอุตสาหกรรมอื่นๆ
อย่างไรก็ตาม กระบวนการฟอสเฟตยังมีข้อเสียคือมีตะกอนสารละลายมาก พื้นผิวขรุขระ อุณหภูมิฟอสเฟตสูง ใช้เวลายาวนาน และมีค่าใช้จ่ายสูง
ประวัติความเป็นมาของฟอสเฟต
ในความเป็นจริง กระบวนการฟอสเฟตได้รับการพัฒนามาเป็นเวลานาน ควรเป็นการรักษาพื้นผิวโลหะที่ทันสมัย ซึ่งคิดค้นขึ้นก่อนหน้านี้ การพัฒนายังผ่านช่วงเวลาที่แตกต่างกันอีกด้วย
ในสหราชอาณาจักรในปี พ.ศ. 2412 มีคนพบว่าฟิล์มฟอสเฟตสามารถใช้กับพื้นผิวโลหะได้ สามารถปกป้องโลหะจากการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นเวลานาน และในขณะนั้นยังได้ยื่นขอรับสิทธิบัตรซึ่งเป็นการวางรากฐานสำหรับ เทคโนโลยีและการพัฒนาฟอสเฟต
ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 การบำบัดด้วยฟอสเฟตเริ่มถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ซึ่งส่งเสริมการพัฒนาและความก้าวหน้าของกระบวนการฟอสเฟตด้วย ตั้งแต่นั้นมาการบำบัดด้วยฟอสเฟตก็มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วและเข้าสู่ระยะเวลาการใช้งานจริง
ในยุคปัจจุบัน เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลาย กระบวนการฟอสเฟตยังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง โดยส่วนใหญ่เป็นไปในทิศทางของอุณหภูมิต่ำ ตะกรันต่ำ การปกป้องสิ่งแวดล้อม และการพัฒนาที่ไม่เป็นพิษ
การจำแนกประเภทและการใช้ฟอสเฟต
ภายใต้สถานการณ์ปกติ การรักษาพื้นผิวจะแสดงสี แต่การบำบัดด้วยฟอสเฟตอาจขึ้นอยู่กับความต้องการที่แท้จริง การใช้สารฟอสเฟตที่แตกต่างกันจะแสดงสีที่ต่างกัน ซึ่งเรามักจะเห็นว่าการบำบัดด้วยฟอสเฟตมีสีเทา สี หรือสีดำ
ซีรีย์เหล็กฟอสเฟต
หลังจากฟอสเฟต พื้นผิวจะแสดงสีรุ้งและสีน้ำเงิน ดังนั้นจึงเรียกว่าฟอสฟอรัสสี ของเหลวฟอสเฟตส่วนใหญ่ใช้โมลิบเดตเป็นวัตถุดิบ จะสร้างฟิล์มฟอสเฟตสีรุ้งบนพื้นผิวของวัสดุเหล็ก และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเคลือบ ชั้นล่างเพื่อให้ได้ความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนของชิ้นงานและปรับปรุงแรงยึดเกาะของการเคลือบพื้นผิว
สังกะสีฟอสเฟต
สีเป็นสีเทาจึงเรียกว่าฟิล์มฟอสเฟตสีเทา การใช้งานหลักของของเหลวฟอสเฟตประกอบด้วยกรดฟอสฟอริก โซเดียมฟลูออไรด์ และอิมัลซิไฟเออร์ ฯลฯ จะสร้างฟิล์มฟอสเฟตสีเทาบนพื้นผิวของชิ้นงาน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับ เคลือบด้านล่างรวมกับการพ่น การพ่นสี หรืออิเล็กโตรโฟรีซิส และกระบวนการอื่นๆ
ฟิล์มฟอสเฟตสีเทาเองก็มีความต้านทานการกัดกร่อนเช่นกัน ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นสารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนบนพื้นผิวของชิ้นงานเพียงอย่างเดียว ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในแผ่นสังกะสีบางแผ่น แผ่นรีดเย็น และการบำบัดด้วยฟอสเฟตที่พื้นผิวอลูมิเนียม
แมงกานีสฟอสเฟต
สีเป็นสีดำหรือสีเทาดำ ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าฟอสเฟตสีดำ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สารละลายฟอสเฟตที่มีไอออนแมงกานีส จะสร้างฟิล์มฟอสเฟตสีดำบนพื้นผิวของชิ้นงาน และยังเป็นวิธีการบำบัดด้วยฟอสเฟตด้วย ประสิทธิภาพการป้องกันสนิมที่ดีที่สุด สามารถใช้เป็นชิ้นส่วนป้องกันสนิมในระยะยาว และยังเป็นฟอสเฟตป้องกันสนิมชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด
แมงกานีสฟอสเฟตจะมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานน้อยกว่าฟอสเฟตอื่นๆ ดังนั้นสำหรับชิ้นส่วนที่มักจะเสียดสีสามารถใช้ฟอสเฟตสีดำ ซึ่งสามารถลดแรงเสียดทานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ชิ้นส่วนรถยนต์บางส่วนและตัวยึดบางชนิดเป็นต้น
กระบวนการฟอสเฟต
กระบวนการฟอสเฟตที่ใช้กันทั่วไปคือการใช้องค์ประกอบทางเคมีเพื่อทำปฏิกิริยาและสร้างฟิล์มบนพื้นผิวของโลหะเพื่อมีบทบาทในการป้องกันการกัดกร่อนและการบรรจุขวด และกระบวนการฟอสเฟตสมัยใหม่ก็มีกระบวนการเหล่านี้เป็นหลัก
ล้างไขมันและล้างไขมัน
วัสดุโลหะในกระบวนการจัดเก็บและแปรรูปจะต้องสัมผัสกับน้ำมันหรือเหงื่อหลายชนิด และน้ำมันเหล่านี้จะถูกผสมกับฝุ่นเจือปนต่างๆ ที่ติดอยู่กับพื้นผิวโลหะ ไม่เพียงส่งผลต่อการก่อตัวของฟอสเฟตเท่านั้น แต่ยังช่วยลด การยึดเกาะของฟิล์มฟอสเฟต ความต้านทานการกัดกร่อน และความสวยงาม คุณภาพฟอสเฟตจะได้รับผลกระทบอย่างมาก
ซึ่งต้องทำความสะอาดชิ้นงานก่อนที่จะฟอสเฟต วิธีที่ใช้กันทั่วไปคือวิธีทางเคมี ใส่ชิ้นงานลงในน้ำยาทำความสะอาดด้วยความร้อนกรดแก่ถึง 80 องศา C เป็นเวลาประมาณ 5 นาที ผ่านปฏิกิริยาสะพอนิฟิเคชันของกรดแก่บนน้ำมัน น้ำมันจะถูกเอาออกจากชิ้นงาน
ขจัดสนิมและลอกออก
เหล็กในกระบวนการแปรรูปจะก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์บนพื้นผิว และในกระบวนการจัดเก็บและขนส่งในน้ำหรือของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะเกิดสนิม ออกไซด์และสนิมเหล่านี้หากไม่ได้ทำความสะอาดจะเร่งการกัดกร่อนของเหล็ก ชิ้นงาน
ดังนั้นการกำจัดสนิมและการกำจัดออกซิเดชั่นจึงเป็นกระบวนการหลักก่อนที่ชิ้นงานจะถูกฟอสเฟตซึ่งจะสัมพันธ์กับคุณภาพของฟอสเฟต
มีวิธีเชิงกลและวิธีการทางเคมีในการกำจัดสนิมและออกซิเดชั่น โดยปกติจะใช้วิธีทางเคมี ชิ้นงานจะถูกใส่ลงในสารละลายล้างกรดที่มีกรดไฮโดรคลอริกอุตสาหกรรม และสนิมและออกซิเดชั่นสามารถทำให้เสร็จได้โดยยืนประมาณ 30 นาที
ฟอสเฟต
สิ่งที่สำคัญที่สุดในกระบวนการฟอสเฟตคือของเหลวฟอสเฟต ซึ่งของเหลวฟอสเฟตที่ใช้ในฟอสเฟตต่างๆ จะไม่เหมือนกัน หลังจากนำชิ้นงานโลหะไปใส่ในของเหลวฟอสเฟตแล้ว จะมีปฏิกิริยาเคมีระหว่างกันเกิดเป็นธาตุ ของเหล็กฟอสเฟต และก็จะผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจนด้วย
ธาตุเหล็กคาร์บอเนตนี้จะค่อยๆ ตกผลึกและสะสมบนพื้นผิวโลหะ เมื่อเกิดการตกผลึกมากขึ้นเรื่อยๆ มันจะเชื่อมต่อกับพื้นผิวโลหะ ก่อตัวเป็นชั้นของฟิล์มฟอสเฟตที่คงตัวของน้ำที่ไม่ละลายน้ำ
หลังจากใส่ชิ้นงานลงในของเหลวที่มีฟอสเฟตแล้ว จะต้องเขย่าต่อไปอีกสักสองสามนาที โดยส่วนใหญ่เพื่อระบายอากาศและฟองที่ติดอยู่ในร่องของชิ้นงาน โดยทั่วไปเวลาฟอสเฟตจะถูกกำหนดตามโครงสร้างชิ้นงานที่แตกต่างกัน วัสดุและอุณหภูมิ โดยปกติจะใช้เวลาประมาณ 30 นาที
กระบวนการอื่นๆ
หลังจากแต่ละกระบวนการ จะต้องล้างชิ้นงาน ซึ่งส่วนใหญ่เพื่อทำความสะอาดองค์ประกอบทางเคมีที่เหลืออยู่บนพื้นผิวของชิ้นงาน และสามารถทำกระบวนการต่อไปให้สำเร็จได้
หลังจากที่ชิ้นงานถูกฟอสเฟตและล้างแล้ว จำเป็นต้องทำให้น้ำบนพื้นผิวแห้ง เพื่อให้กระบวนการฟอสเฟตทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์และสามารถนำไปแปรรูปหรือนำไปใช้ใหม่ได้
การเคลือบเป็นวิธีการที่เรียบง่ายและใช้งานได้จริงในการบำบัดป้องกันการกัดกร่อนของโลหะสมัยใหม่ การบำบัดด้วยฟอสเฟตเป็นกระบวนการสำคัญของการบำบัดล่วงหน้า นอกเหนือจากกระบวนการบำบัดด้วยฟอสเฟตแล้ว อุตสาหกรรมการเคลือบการรักษาพื้นผิวทั้งหมดมีบทบาทสำคัญในการส่งเสริม
อย่างไรก็ตาม กระบวนการฟอสเฟตยังประสบปัญหามากมาย และจำเป็นต้องปรับปรุงกระบวนการบำบัดเพื่อพัฒนาไปในทิศทางของการประหยัดพลังงานและรักษาสิ่งแวดล้อม ปลอดสารพิษ และปรับปรุงประสิทธิภาพ