Revestimento de conversão de fosfato: tipos, benefícios e aplicações

Revestimento de fosfato preto

Pinturas e revestimentos em pó Atualmente, são utilizados em um grande número de peças de aço. Nas últimas décadas, muitos fabricantes abandonaram os acabamentos galvanizados e optaram por revestimentos orgânicos. Essa mudança ocorreu principalmente porque a pintura e a pintura a pó são mais fáceis de aplicar em grandes lotes de produção e funcionam bem para proteção geral contra corrosão.

O aço é usado em quase tudo que você vê. Pintado ou revestido com pintura eletrostática a pó O aço compõe o seu carrinho de compras, as prateleiras do armazém, as estantes de armazenamento e outros componentes usados ​​na fabricação de veículos. 

Além disso, você encontrará aplicações de tinta ou revestimento em pó em equipamentos e ferramentas usados ​​na construção civil, no transporte e até mesmo em produtos de consumo. 

No entanto, a tinta não adere bem ao aço bruto e não preparado. Aliás, se a superfície do aço estiver limpa (sem contaminação) e lisa, a tinta pode aderir. rachar, lascar ou cair sai mais cedo. Portanto, a maioria dos fabricantes aplica um processo ao aço antes de revesti-lo. Um método muito comum de preparação do aço é o uso de Revestimento de conversão de fosfato.

Este revestimento Forma uma fina camada cristalina na superfície do aço. Essa camada proporciona uma superfície aderente para a tinta. Além disso, a camada ajuda a melhorar a proteção contra corrosão. 

Assim sendo, o revestimento de fosfato é um dos pré-tratamentos mais comumente usados ​​para pintura ou revestimento em pó em uma variedade de peças de aço.

 

O que é revestimento de conversão de fosfato?

Peças metálicas usinadas por CNC com revestimento de fosfato

O revestimento de fosfato é um tratamento químico aplicado ao aço após a limpeza. A peça é imersa em uma solução ácida de fosfato, que reage com a superfície do metal. À medida que a reação ocorre, uma fina camada de fosfato se forma diretamente sobre o aço. Essa camada de fosfato se forma diretamente a partir do aço. Uma pequena porção do metal base é dissolvida durante a reação.

Essa leve corrosão proporciona boa adesão da camada de fosfato à superfície. Dependendo do processo, a espessura da camada pode variar bastante. A espessura da camada pode variar de 40 mg/ft² a 4000 mg/ft²Embora as camadas possam ser muito finas, elas geralmente são uniformes e bem aderidas ao aço. 

Reação de superfície durante a fosfatização

Assim que o aço limpo é imerso no banho de fosfato, a solução ácida começa a reagir com a superfície. Os íons metálicos começam a se dissolver no banho e a se combinar com os sais de fosfato. 

Isso resulta na formação de um depósito insolúvel na peça. Sob ampliação, muitos revestimentos de fosfato apresentam aspecto cristalino. No entanto, alguns revestimentos mais claros exibem cristais menores, tornando-os menos visíveis.

Independentemente do tamanho do cristal, o depósito se forma diretamente na superfície do metal. Devido à leve corrosão do aço durante o processo de fosfatização, o revestimento adere fortemente ao aço. Portanto, não descasca facilmente. 

Por que o revestimento é usado antes da pintura?

O aço sem revestimento não proporciona boa aderência da tinta. Isso se deve à lisura da superfície. A má aderência das tintas leva a falhas prematuras. O revestimento de fosfato produz uma micro-superfície mais rugosa do que o aço sem revestimento. Como resultado, tintas e revestimentos em pó aderem muito melhor a essa superfície. 

Além disso, o revestimento proporciona um nível básico de proteção contra corrosão enquanto o acabamento final é aplicado. Se desejado, o revestimento também pode reter óleos, ceras ou produtos anticorrosivos. 

Tipos comuns de revestimento de fosfato

Existem diversos sistemas de fosfatização em uso na indústria atualmente. O fosfato de ferro é um dos mais comuns, produzindo um revestimento fino. É frequentemente utilizado antes da pintura de chapas metálicas, eletrodomésticos e outras peças de aço fabricadas. O fosfato de zinco, por sua vez, produz um revestimento cristalino espesso.

Pesos de revestimento para revestimento de conversão de fosfato de zinco normalmente variam de 100 a 1,000 mg/ft². Proporciona melhor proteção contra corrosão e é comumente usado como revestimento de pré-tratamento para sistemas de pintura automotiva.

Parafusos zincados amarelos

Fosfato de manganês Produz o revestimento mais espesso. O fosfato de manganês é usado em peças que exigem retenção de óleo e resistência ao desgaste, como engrenagens, componentes de armas de fogo e componentes de motores. Às vezes, é usado em combinação com tratamentos de superfície avançados, como... oxidação por microarco, para proteção adicional.

Como os revestimentos são aplicados

O método de aplicação depende do tipo de revestimento a ser aplicado e da linha de produção específica. O fosfato de ferro é frequentemente aplicado por meio de um sistema de pulverização ou linhas de lavagem em múltiplos estágios.

Esses métodos são típicos dos encontrados em linhas de pré-tratamento de tintas. Zinco e manganês acabamento fosfatizado geralmente são aplicados usando tanques de imersão.

As peças permanecem no banho aquecido até que transcorra tempo suficiente para que a reação produza o revestimento desejado. Todos os banhos de fosfato operam em condições ácidas e requerem calor para manter a reação. Durante o funcionamento normal, forma-se lodo no banho como subproduto da reação. Esse lodo deve ser removido periodicamente para manter o banho funcionando corretamente.

 

Espessura típica de revestimentos de conversão de fosfato

A quantidade de revestimento que adere ao metal pode variar de acordo com o tipo. A espessura do revestimento pode afetar a resistência à corrosão e a aderência da tinta (para produtos revestidos), bem como as características de retenção de óleo. 

Dependendo do tipo de metal a ser revestido e da aplicação final pretendida, são utilizados diferentes tipos de acabamentos fosfatizados.

Revestimentos pesados ​​de fosfato de zinco

Anéis roscados CNC zincados

Revestimentos espessos de fosfato de zinco são cinzentos e cristalinos. A espessura do revestimento pode variar de 100 a 1000 mg/ft². Revestimentos espessos são mais densos do que os mais leves; no entanto, eles permanecem um tanto porosos.

Óleos e ceras aderem muito bem às superfícies rugosas desses revestimentos. Devido a essa característica, esses revestimentos são frequentemente aplicados em peças projetadas para operar com lubrificantes. Uma desvantagem do uso de revestimentos espessos de fosfato de zinco é que, se manuseados com descuido, podem lascar devido à formação de camadas de cristais umas sobre as outras.

Dica prática: Antes de mergulhar o aço na solução de fosfato de zinco, limpe completamente a superfície do aço, removendo toda a graxa e óleo. Se houver qualquer resíduo de graxa ou óleo na superfície do aço, o revestimento não aderirá corretamente.

Revestimentos leves de fosfato de zinco

Revestimentos de fosfato de zinco mais leves normalmente se enquadram na categoria de Faixa de espessura de 100 a 1,000 mg/ft². Esses revestimentos são geralmente mais lisos e menos porosos do que os revestimentos mais espessos.
Por serem relativamente finas e lisas, essas camadas são geralmente aplicadas antes da pintura ou da pintura a pó. 

Esses revestimentos proporcionam proteção adequada contra corrosão e uma base resistente para aplicações subsequentes, adicionando, no entanto, uma espessura mínima ao revestimento total.

Revestimentos de fosfato de ferro

Os revestimentos de fosfato de ferro são os mais finos das três opções de revestimento de fosfato. Normalmente, a espessura dos revestimentos varia de 40 a 80 mg/ft². Ao contrário dos revestimentos de fosfato de zinco e manganês, que formam uma estrutura cristalina, os revestimentos de fosfato de ferro produzem uma superfície lisa, azul ou iridescente.

A principal aplicação dos revestimentos de fosfato de ferro é como camada base para tintas e como pré-tratamento. Óleos e lubrificantes não aderem bem a esses revestimentos; portanto, não são recomendados para peças móveis.

Dica prática: Em comparação com as aplicações de revestimento de fosfato de zinco e manganês, o controle do processo de produção de revestimentos de fosfato de ferro é consideravelmente mais fácil. Tanto as medições de pH quanto as de titulação são significativamente mais fáceis de realizar e controlar. Além disso, a necessidade de aquecimento é reduzida, diminuindo assim os custos de energia.

Revestimentos de fosfato de manganês

Peça revestida com fosfato de magnésio

Os revestimentos de fosfato de manganês são mais espessos do que os revestimentos de fosfato de ferro e de zinco. Geralmente, os revestimentos de fosfato de manganês variam de 1,000 a 4,000 mg/ft². O revestimento é preto, áspero e altamente cristalino.

Devido à sua estrutura cristalina espessa e grosseira, o revestimento retém lubrificantes e óleos anticorrosivos de forma excepcional. Este revestimento também proporciona um baixo coeficiente de atrito, o que ajuda a prevenir o desgaste e a aderência em peças móveis, como engrenagens, eixos e rolamentos.

Dica prática: Os revestimentos produzidos pelo processo de fosfato de manganês são frequentemente aplicados em componentes que se movem ou giram, particularmente naqueles em que a proteção contra corrosão e a resistência ao desgaste são críticas.

Adesão do revestimento e características da superfície

Todos os revestimentos de fosfato aderem fortemente ao aço. A porosidade e a rugosidade da superfície dos revestimentos variam dependendo se foi utilizada uma camada espessa ou fina. Revestimentos espessos são geralmente mais porosos e rugosos do que revestimentos finos; portanto, retêm melhor os óleos. Por outro lado, revestimentos finos são mais lisos e mais adequados para a adesão da tinta.

Retenção de óleo e lubrificante

Tanto os revestimentos de zinco quanto os de manganês absorvem óleos e ceras devido às suas estruturas cristalinas. Por outro lado, o fosfato de ferro não absorve óleos e lubrificantes. Por esse motivo, os revestimentos de fosfato de manganês são frequentemente preferidos para uso em peças móveis ou que suportam carga.

Controlo do processo

Os revestimentos de fosfato de ferro são os mais fáceis de controlar entre os três tipos de revestimento. Apenas testes simples de pH e titulação são necessários para monitorar o processo. É necessário monitorar o teor de ácido total, ácido livre e ferro nos revestimentos de fosfato de zinco e manganês. Manter a proporção correta entre ácido total e ácido livre é fundamental para preservar a qualidade dos revestimentos.

Indicadores de cor

• Zinco pesado: cinza, ligeiramente áspero
• Zinco claro: cinza, mais suave
• Fosfato de ferro: azul a iridescente
• Fosfato de manganês: preto, grosso

Comparação entre revestimentos de óxido preto e fosfato

Flange de aço revestida com óxido preto

Embora os revestimentos de óxido preto e fosfato sejam amplamente utilizados para proteger superfícies metálicas, suas aplicações são completamente diferentes. Eles são adequados para uma ampla variedade de aplicações específicas. Para selecionar o revestimento correto para um determinado componente, é útil compreender suas diferenças.

Composição

O Óxido preto para aço Adiciona uma fina camada de óxido de ferro. Por outro lado, os revestimentos de fosfato formam fosfato de zinco, manganês ou ferro, que reagem quimicamente com a superfície do metal.

Propósito

A principal aplicação do óxido preto é para fins estéticos e proteção contra corrosão leve. Ele também melhora a lubrificação quando combinado com óleos. Já os revestimentos fosfatados são utilizados principalmente como base para tintas ou revestimentos em pó. Eles também oferecem proteção adicional contra corrosão e desgaste.

Resistência à corrosão e ao desgaste

O óxido preto oferece apenas proteção mínima contra corrosão. Geralmente, é necessário o uso de óleo ou selantes para prevenir a ferrugem. Os revestimentos de fosfato proporcionam melhor proteção contra corrosão, principalmente com fosfato de zinco e manganês. O fosfato de manganês também melhora a resistência ao desgaste e retém bem os lubrificantes.

Revestimento de superfície

O óxido preto produz um acabamento escuro, liso e brilhante. Os revestimentos de fosfato produzem um acabamento fosco ou acetinado. Esses acabamentos são ligeiramente mais ásperos do que os produzidos pelo óxido preto. Essa superfície áspera ajuda a melhorar a aderência da tinta ou dos revestimentos.

Espessura do revestimento

O óxido preto é extremamente fino, variando de 0.0002 a 0.0006 polegadas. Os revestimentos de fosfato são significativamente mais espessos, variando de aproximadamente 0.0002 a 0.002 polegadas. A espessura do revestimento de fosfato depende do tipo de revestimento que está sendo aplicado.

Resistência à temperatura

O óxido preto possui maior resistência ao calor. O óxido preto pode suportar temperaturas de até 500 ° C. Os revestimentos de fosfato são menos resistentes ao calor e devem ser usados ​​apenas em aplicações de baixa temperatura.

Adesão e Lubrificação

Ambos os tipos de revestimento são excelentes bases para a aplicação de óleos ou tintas. No entanto, o óxido preto proporciona melhorias significativas na lubrificação, principalmente quando se adicionam óleos ou ceras. O fosfato de manganês possui uma capacidade natural de reter lubrificantes devido à sua estrutura cristalina.

Aplicação

O óxido preto pode ser aplicado por meio de banho químico ou banho alcalino quente. O revestimento de fosfato pode ser aplicado submergindo os componentes em uma solução de fosfato. Os processos de produção também podem incluir etapas de pulverização.

Custo e considerações ambientais

O revestimento de óxido preto geralmente é mais barato. No entanto, utiliza produtos químicos mais perigosos. O revestimento de fosfato é mais caro. Contudo, requer um processo de fabricação mais complexo e camadas mais espessas. É considerado mais seguro para o meio ambiente. Entretanto, o tratamento de efluentes é necessário.

Aplicações típicas

Óxido Preto:

• Fixadores
• Ferramentas
• Armas de fogo
• Componentes de ferramentas de corte
• Componentes eletrônicos (principalmente para fins estéticos e proteção contra corrosão leve)

Revestimento de fosfato:

• Componentes Automotivos
• Engrenagens
• Rolamentos
• Veios de came
• Hardware Militar
• Eletrodomésticos (principalmente para proteção contra corrosão, propriedades adesivas para tintas e revestimentos e retenção de lubrificantes)

Tabela de comparação de referência

fatores	Óxido Preto	Revestimento de Fosfato
Camada	Óxido de ferro	Fosfato de zinco, manganês ou ferro
Propósito	Corrosão leve, aparência	Proteção contra corrosão, base para pintura
Espessura	Muito magro	Mais espesso, varia conforme o tipo.
superfície	Suave, brilhante	Fosco, áspero
Desgaste	Moderado	Bom, especialmente o manganês.
Lubricidade	Precisa de óleo/cera	Retém óleo/cera naturalmente
Aplicação	Banho químico	Mergulhe ou pulverize em solução de fosfato.
Uso comum	Ferramentas, fixadores, armas de fogo	Peças automotivas, engrenagens, eletrodomésticos

Leia também o nosso guia: revestimento de alodina.

 

Materiais adequados para revestimento fosfático

Os revestimentos de fosfato funcionam bem em diversos metais. Eles melhoram resistência à corrosão, aderência da tinta e proteção contra desgasteA seguir, uma lista concisa de metais comumente revestidos e suas aplicações típicas.

Materiais Comuns

• Aço carbono
• Aço ferramenta
• Ligas de Alumínio
• Aço inoxidável

Aplicações e indústrias típicas

Material	Exemplo de notas	Usos comuns
Aço carbono	AISI 4140, AISI 4130	Suportes do motor, peças da suspensão
Aço ferramenta	H13, D2	Suportes, insertos de ferramentas
Alumínio:	6061, 7075	Peças de chassis, suportes leves
Aço inoxidável	SUS304, SUS316L	Fixadores, peças de máquinas

Aplicações industriais de revestimentos fosfatados

Produtos metálicos revestidos com fosfato ficam protegidos contra corrosão. Além disso, apresentam melhor aderência da tinta. O revestimento fosfatado também pode proporcionar maior proteção contra desgaste excessivo. 

O revestimento também permite que os lubrificantes adiram melhor à superfície metálica, o que é útil em muitas aplicações mecânicas.

Cada uma das indústrias listadas utilizou a fosfatização de forma diferente:

Indústria automobilística

O motor, a suspensão e outras peças do chassi geralmente recebem um tratamento de fosfatização. O revestimento fosfatizado nessas peças protege contra a corrosão e proporciona boa aderência da tinta. Além disso, reduz o desgaste de peças móveis, como engrenagens e eixos de comando.

Indústria aeroespacial

Componentes de alumínio e aço usados ​​em sistemas aeroespaciais são, por vezes, revestidos com fosfato antes da pintura. Esse revestimento melhora a resistência à corrosão e aumenta a aderência da tinta em peças estruturais e mecânicas. 

A fosfatização também ajuda a proteger fixadores e componentes de precisão contra o desgaste superficial durante o uso e a manutenção.

Maquinaria industrial

As peças de máquinas industriais, incluindo engrenagens, rolamentos e ferramentas, recebem revestimentos fosfatizados. Esses revestimentos reduzem o desgaste e, além disso, previnem a aderência por atrito e mantêm a lubrificação durante a operação.

Eletrodomésticos

Componentes de aço e alumínio de eletrodomésticos, como máquinas de lavar roupa, secadoras e refrigeradores, recebem revestimentos fosfatizados. Esses revestimentos são utilizados para melhorar a aderência da tinta e inibir a corrosão.

Produção de fios e tubos

Durante o processo de trefilação de fios e tubos, eles recebem revestimentos fosfatados. Esses revestimentos reduzem o atrito e promovem a retenção do lubrificante.

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