Yüzey İşlem Kimyasalları – Fosfat Kaplama

24 Kasım 2016

Günay Akyol
Metal Yüzey İşlemler Teknik Müdürü
GREEN Chemicals

Demir ve demir dışı metaller, havanın oksijeni ile birleşince oksidasyona uğrayarak korozyon oluştururlar. Yapılan yüzey işlemler sayesinde korozyonu engelleyerek metalin korunması sağlanmaktadır. Firmamızda da bu tip amaçlara hizmet eden kimyasallar üretmekteyiz. MET-Treat® markası altındaki bu kimyasallar, Ar-Ge bölümümüzde çevreye uygun ve zararsız hale gelmesi için geliştirilmektedir. Ürettiğimiz kimyasalların müşterilerimizde en uygun şekilde kullanılmasını ise alanında uzman teknik personelimizle sağlamaktayız.

Demir ve çelik malzemelerde fosfatlama ve siyah oksidasyon, alüminyum ve alüminyum alaşımlarında ise eloksal ve kromsuz kaplama / kromat kaplama ile oluşacak korozyon engellenerek bir sonra yapılacak işlem için uygun ortam oluşturulur. Bu ya-zımızda demir ve çelik malzemelerde fosfatlama ve siyah oksidasyondan bahsedeceğiz.

Fosfat Kaplama

Demir ve çeliklerin fosfat kaplanması günümüz yüzey işlem metotlarının en önemlilerinden biridir. Modern metal işleme sistemlerinin, fosfat kaplama prosesleri yürütülmeden gerçekleştirilmesi mümkün olamazdı. Fosfatlama, metal kullanılan tüm sanayide yaygın olarak kullanılır. Fosfatlama işleminin kullanıldığı başlıca alanları şu şekilde sıralayabiliriz:

Boya ve polimer film kaplamalarla birlikte metallerin korozyondan korunması işlemlerinde,
Tel çekme, boru çekme, derin çekme gibi soğuk şekillendirme işlemlerinde,
Koruyucu yağ ve vakslarla birlikte metallerin korozyondan korunmasında,
Son işlem uygulanmadan korozyon koruması işlemlerinde kullanılmaktadır.

Daldırma veya püskürtme olarak iki şekilde uygulanabilen fosfat kaplama çeşitleri ise şu şekilde bahsedilebilir:

Demir Fosfat (Genelde boya öncesi fosfat kimyasalıdır),
Çinko Fosfat (Boya Öncesi, soğuk şekillendirme öncesi ve koruyucu kaplama olarak kullanılır),
Tek Katyonlu (Çinko),
İki Katyonlu (Çinko – Nikel),
Üç Katyonlu (Çinko – Nikel – Mangan),
Mangan Fosfat (Boyanmadan ve üzerine herhangi bir kaplama yapmadan sadece koruyucu yağ ile yağlanarak kullanılır).

Yukarıda belirtilen üç katyonlu çinko fosfat kaplama, günümüzde özellikle otomotiv ve beyaz eşya endüstrisinde kullanılır. Bu tür bir fosfat kaplamanın korozyon direnci diğerlerine göre daha yüksektir.

Fosfatlama işlemi birçok farklı prosesle uygulanabilir. Proses seçimini etkileyen önemli faktörler şunlardır:

Kaplanacak metalin yapısı,
Metalin şekli ve kondisyonu,
Kaplanacak parça sayısı ve yüzey durumunun homojenliği,
Kaplama banyosunun çalışma yoğunluğu,
Banyo sayısı gibi fiziksel faktörler.

Fosfatlama prosesi genel olarak şu şekilde sıralanabilir;

Yağ alma ve temizleme,
Durulama,
Pas alma ve tufal alma,
Durulama,
Aktivasyon,
Fosfatlama,
Durulama,
Son işlem (Pasivasyon ya da nötralizasyon).

Yukarda verilen banyo düzeni, ideal bir sıralamadır. Şartlara göre proses sıralaması uzatılabilir ya da kısaltılabilir. Örnek ola- rak, metal yüzeyinde pas söz konusu değilse asitle pas alma işlemine gerek yoktur. Diğer bir taraftan, bazı basamaklar da birleştirilebilir, fosfatlama ve yağ alma işlemi aynı banyoda uygulanabilir. Bu fosfatlama tipleri genellikle demir ve çelik yüzeylere, daha az olarak da çinko kaplı (galvaniz) yüzeylere uygulanır.

Alüminyum ve magnezyumun fosfatlanması ise bazı özel fosfatlama kimyasalları ile mümkündür. Fosfat kaplamaların yüzeye sıkıca bağlanıp tamamen kaplama yapabilmesi için metal yüzeyin yağ, pas, tufal ve diğer kirliliklerden tamamen arındırılması gerekir. Fosfatlama işleminden önceki temizleme, aktivasyon gibi ön işlemler fosfat kaplamanın kalınlığına ve kristal büyüklüğüne büyük ölçüde etki eder. Bu durum, bazen mekanik bazen kimyasal bazen de her iki şekilde de etkili olabilir.

Alkali yağ alma, solvent yağ alma ve asitle temizleme gibi kimyasal ön işlemlerin fosfatlamaya etkisi büyüktür. Yüksek alkali yağ alma kimyasalları kullanıldığında birim alandaki çinko fosfat, demir fosfat ve mangan fosfat kaplama ağırlıkları daha fazla olmaktadır. Solvent yağ almalar kullanıldığında ise kaplama ağırlıkları daha az olur ve fosfatlama işlem süreleri de uzar. Çelik türlerinin büyük çoğunluğu fosfatlama için uygundur. Otomotiv endüstrisinde kullanılan çeliğin tamamı fosfatlanabilir.

Özellikle her tür derin çekme işlemine maruz kalan parçalar fosfatlamanın ardından boyanır ve korozyon dirençleri test edilir. Elektro-galvaniz kaplı, sıcak daldırma galvaniz kaplı ya da bakır ve titanyum içerikli çinko kaplamalar da fosfat kaplanabilir. Fosfat kaplamaların rengi açık gri renkten koyu siyah renge kadar değişkenlik gösterir.

Galvaniz yüzeylerdeki çinko fosfat kaplamalar çelik yüzeylerdekine göre çok daha açık renktedir. Fe+2 yoğunluğu, çeliğin fosfatlanmasında kullanılan banyoda daha fazla bulunduğundan, kaplama rengi daha koyudur. Mangan fosfatlama ile siyaha yakın en koyu kaplamalar elde edilir. Ayrıca son yıllarda demir fosfat ve çinko fosfata alternatif olarak nano teknolojik kaplama kimyasalları da üretilerek uygulanmaya başlanmıştır.

Bu ürün grupları, içerdikleri özel komponentler sayesinde nano boyutta ince bir film tabakası oluşturarak, organik kaplamalar için çok iyi bir tutunma, demir fosfat ve çinko fosfat arasında kalan bir korozyon direnci sağlamaktadırlar. Diğer fosfatlara kıyasla çevreci -çamur oranının az veya olmaması- oda sıcaklığında uygulanabilir olması da enerji tasarrufu açısından avantaj sunmaktadır.

GREEN Chemicals, nano teknoloji ürünleri olarak MET-Treat® 2500 ve MET-Treat® 2501 ürünlerini portföyünde barındırmaktadır.

Fosfat kaplamanın sanayideki uygulamaları şu şekilde verilebilir:

Otomotiv Ana Sanayi (Boya öncesi tüm kaporta aksamları fosfatlanır),


Otomotiv Yan Sanayi,


Genel Endüstri (Beyaz Eşya, Makine Sanayi v.b.),


Çelik Sektörü,


Savunma Sanayi vb.

Metal işleyen tüm fabrikalarda fosfat kaplama ağırlıklı olarak kullanılır. Eğer boya veya organik bir kaplama yapılacaksa demir fosfat veya çinko fosfat, boya kullanılmadan koruyucu yağ ile koruma yapılacak ise mangan fosfat kullanılır. Fosfatın üzerine yapılacak boya, organik kaplama veya koruyucu yağ gibi koruyucu tabaka ile birlikte istenilen korozyon performansı alınır. Fosfat aynı zamanda korozyonun yanı sıra üzerine yapılan son kaplamanın da metale yapışmasını arttırır. Fosfat ve üzerine yapılan son uygulamanın korozyon performansı tuzlu sis test cihazlarında test edilir.