도장에 관한 이야기 8 - 인산염 피막처리

인산염 피막처리법(Phosphating)의 원리와 응용

 

인산염 피막처리의 종류 및 목적

1. 종류 

1) Coslettizing (Zn Phosphating) 

2) Parkerizing ( Mn Phosphating) 

3) Bonderizing (Cu Phosphating)

2. 목 적

1) 도장 하지 처리

2) 내식성(방청)

3) 소성 변형 가공(인발, 프레스 가공 등)

4) 내마모성

5) 전기절연용

 

인산염 피막의 간단한 생성 기구

금속(M) + 인산(H3PO4) : dissolution (pH=2-4)

(Fe, Mn, Zn)

                        ↓

용해성 제일 인산염 피막 생성 : M(H2PO4)2 + H2

                              

                        ↓    (중간 Step)

불용성의 인산염 피막 생성 : MHPO4, M3(PO4)2

(금속 표면과 결합됨 : 피막 형성)

 

 

Fe계 인산염 피막의 기본 반응

12Fe° + 8NaH2PO4 + 10H2O + 7O2

                        ↓

2Fe(PO4)2 • 8H2O + 2Fe3O4

Fe계 아연 인산 피막 성분

 

+ 4Na2HPO4(pH 상승)

 

Zn계 인산염 피막의 기본 반응

Fe° + 2 H3PO4 → Fe(H2PO4)2 + H2

3 Zn (H2PO4)2 →Zn3(PO4)2 + 4H3PO4

2 Zn (H2PO4)2 + Fe (H2PO4)2 + 4H2O → Zn2Fe(PO4)2 • 4 H2O + 4 H3PO4

                                                  Zn계 인산염 피막 성분

3 Zn (H2PO4)2 + 4 H2O →Zn3(PO4)2 • 4 H2O + 4 H3PO4

                                 Zn계 인산염 피막 성분(불용성) 

 

Additional Advantages of Zinc Phosphate

Higher Acidity 

   • Removes Light Rust 

Provides Visual Control 

   • Appearance Differences 

Cost Differences 

   • Relatively Minor

 

피막의 형성과정

Zn계 인산염 피막 2,000배

 

 

인산염 피막의 표면

 ( 2,000 배 )

 

 

 

Prerequisites of a Phosphate Coating

◎ Dense, tightly packed, fine crystals

◎ Thin, uniform coating

◎ Powder free

◎ Flexibility

◎ Corrosion Resistance

 

 

결정입자의 크기에 영향을 주는 인자

1. 전처리

2. 물리적인 요인

   1) 교반

   2) wiping 효과

3. 화학적인 요인

   1) 촉진제

   2) 표면 조정제

 

표면 조정제의 역할

 

 

 

칼슘계 인산염 피막

(2,000 배)

 

 

 

인산염 피막과 전착도장

1. Substrate preparation is critical

   1) good cleaning

   2) uniform conversion coating

2. Final De-Ionized Water Rinse

3. Oven Drying at 150 ~ 200 °C

 

Phosphating and Whiteness of White Electropaints

Pretreatment                                         Whiteness Rating

                                                            1 = most white

                                                           10 = most off white

A. 무 처리                                                        10

B. 인산 철계                                                      9

C. 인산 아연계                                                    8

D. 인산 철계 + 50 ppm Cu                                   3

E. 인산 아연계 + 20 ppm Cu                                  1

 

Effect of White Electropainting

 

 

Pretreatment of Galvanized Steel

1. Chemistry of phosphating similar to that of steel

2. Zinc phosphate used exclusively

3. Coating composition

- Zn3(PO4)2 • 4H2O (hopeit)

 

Effect of Chromic Rinsing Iron Phosphate Coatings

 

 

 

Effect of Chromic Rinsing Zinc Phosphate Coatings

 

 

 

스프레이식 인산염 처리	침적식 인산염 처리
• High Capital Cost	• Low Capital Cost
• High Production Capacity	• Fair Capacity
• Ideal Cleaning	• Fair Cleaning
• Low Chemical Cost	• Heavier Coating
• High Fixed Maintenance	• Low Maintenance
• Low Floor Area

 

철강의 각종 인산염 피막의 표준처리 공정

  

 

탈지

수세

녹 제거 (스케일 제거)

수세

표면 조절

피막 화성

수세

후처리

건조

적응 피막 : 인산 아연 , 인산 망간

 

탈지

수세

피막 화성

수세

후처리

건조

적응 피막 : 인산철 , 인산 아연   

탈지(피막 화성)

탈지(피막 화성)

수세

후처리

건조

적응 피막 : 인산철 , 인산 아연

 

 

철강의 얇은 인산염 피막처리 표준공정

 

얇은 인산염 피막처리

 

철강의 도장하지 피막

 

 

철강의 인산염 처리액의 조성과 특징

 

 

 

 

인산 아연계 피막 중량과 산소비 관계

 

 

 

탈 스케일 모형