Factores que afectan el pretratamiento de superficies metálicas

1. Propiedades de la solución de tratamiento de superficies

El tratamiento de fosfatado de uso común requiere prestar atención a los siguientes aspectos durante su aplicación: sistema de la solución, composición y concentración de la solución, acidez (TA, FA), temperatura, mantenimiento de la solución y emisiones de los “tres residuos”.

2. Material metálico

Los factores que influyen en la calidad del fosfatado se consideran, en general, los siguientes: el pretratamiento previo al fosfatado (grasas, óxido, rugosidad); las características de la capa de fosfato (composición, espesor, porosidad); y el post‑tratamiento. En efecto, según el material metálico, la solución empleada para el tratamiento superficial de fosfatado varía. Se toma como ejemplo el fosfatado de piezas de acero. En los últimos años se ha constatado que el estado superficial de los materiales de matriz metálica ejerce una influencia considerable sobre la calidad del fosfatado.

(1.) Contaminación superficial por carbono

La forma del carbono en el acero: carburo (Fe3C...), grafito laminar, grafito esferoidal. Las chapas de acero con una alta concentración superficial de carbono presentan una pobre resistencia a la corrosión; en las zonas de elevada concentración de carbono, los cristales de fosfato de zinc no pueden precipitarse, lo que origina defectos en la capa de fosfato y un inicio temprano de formación de espuma y desprendimiento durante el ensayo de niebla salina. Esto debe tenerse en cuenta al seleccionar los materiales.

El acero de alto contenido de carbono resulta especialmente adecuado para el tratamiento de ennegrecimiento, mientras que la solución de fosfatado con manganeso se emplea habitualmente para el fosfatado a temperaturas medias y altas. Cuando el acero adquiere un tono negro (azulado), cuanto mayor es el contenido de carbono del acero, más fácil resulta el ennegrecimiento. Tras el decapado de las piezas de acero, permanece una capa de carbono en la superficie; esta capa de carbono (presente como inclusión en la película de fosfato) puede aumentar la oscuridad del recubrimiento.

(2.) Película de óxido en la superficie del acero

El espesor de la capa de óxido sobre la superficie del acero afecta directamente la velocidad y el efecto del fosfatado. Por ejemplo, tras el decapado, el sustrato expuesto presenta una elevada actividad atómica en la superficie y se oxida con facilidad, formando una capa de óxido. Cuando dicha capa es muy delgada, a simple vista no se aprecia ningún cambio, por lo que resulta imposible evaluarla.

La relación entre la película de óxido y la resistencia a la corrosión se analizó mediante luz polarizada, y se determinó que, cuando el espesor de la película de óxido es inferior a 0,016 nm (radio del átomo de oxígeno: 0,074 nm), resulta preferible. Si la película de óxido es demasiado gruesa, la resistencia a la corrosión se ve comprometida; además, cuando aparece una película de óxido azul (verde), suele indicar que no se ha realizado el fosfatado. Tras el decapado y el lavado, el control del tiempo antes del fosfatado resulta crucial.

(3.) Orientación cristalina de la superficie de la lámina de acero

La naturaleza de los materiales metálicos depende no solo de su composición y contenido, sino también de su microestructura. El tratamiento térmico modifica la microestructura de la chapa de acero, y la reactividad de las distintas caras cristalinas varía; es decir, la orientación cristalográfica influye en el rendimiento del fosfatado. Esto se debe al tratamiento simultáneo de las chapas laminadas en frío y en caliente.

El experimento reveló que la superficie «111» presenta una alta reactividad y una solubilidad superior a la de otras orientaciones cristalinas en presencia de un agente oxidante, lo cual resulta favorable para el primer paso de la reacción de fosfatización —el decapado ácido—, lo que sin duda beneficia todo el proceso de fosfatización. De manera similar, cuando se emplea platino como catalizador de la oxidación del hidrógeno o de la reducción del oxígeno, el efecto catalítico es máximo en la cara 111; esto se aplica también a los elementos de aleación.

La mayoría de los aceros laminados en frío de uso común son aceros aleados. Bajo distintas condiciones de laminación, los elementos de aleación se concentran en la superficie, lo que origina una zona catódica‑anódica en la misma y, en consecuencia, una película de fosfatado irregular. La concentración superficial de manganeso y fósforo se produce bajo diferentes condiciones de tratamiento térmico.

Cuando la concentración de manganeso es alta, la reacción de fosfatado es favorable; la concentración de fósforo retrasa la formación y el crecimiento del núcleo cristalino, concentra el óxido de fósforo, impide la disolución del hierro y reduce la capacidad de fosfatado. Elementos de aleación como el estaño, el aluminio, el titanio, el cromo y el plomo originan cristales de fosfatado gruesos, lo que conlleva una disminución de la resistencia a la corrosión de la película de fosfatado.

(4.) Fosfatado de chapa galvanizada

La pasivación de la chapa galvanizada influye en gran medida sobre el efecto de la fosfatización. La chapa galvanizada pasivada presenta unas propiedades de fosfatización deficientes, y el cristal resultante es grueso y desordenado. En comparación con las chapas electrogalvanizadas, la galvanización por inmersión en caliente también muestra una pobre aptitud para la fosfatización; por el contrario, esta última ofrece un buen rendimiento en la fosfatización, y la fosfatización de las distintas aleaciones varía considerablemente.

En resumen: el rendimiento de la capa de fosfatación está relacionado con el estado superficial del material base, en particular con el propio material base. Antes de proceder con el tratamiento de fosfatado, conviene comprender primero el material y el estado superficial sobre los que se trabaja, a fin de seleccionar el proceso y la formulación adecuados.

3. Efecto de la temperatura y el tiempo de calentamiento sobre la película de fosfatado

Se toma como ejemplo la fosfatización con zinc. Todos se preocupan por la elevada temperatura de calentamiento, que afecta la calidad estética de la capa, provocando, por ejemplo, amarilleamiento. La película de fosfatización es un fosfato poco soluble que contiene agua de cristalización fija. Si la temperatura de calentamiento es demasiado alta o el tiempo de exposición resulta excesivo, la película de fosfatización se deshidrata y puede agrietarse, pulverizarse y desprenderse, especialmente durante tratamientos térmicos a altas temperaturas. Recubrimientos de fluororresina, recubrimientos de polifenileno sulfuro y recubrimientos gruesos de pintura en polvo.

Lo anterior es el contenido relevante de [ Factores que afectan el pretratamiento de superficies metálicas ]. A continuación, presentaré la información sobre los "requisitos de temperatura de diversos recubrimientos en el" línea de producción por pulverización ¡Bienvenido a contactarnos para obtener información actualizada! Ver más videos