بیش از یک قرن است که پوشش های تبدیلی آهن فسفات  و روی فسفات سنتی به عنوان آماده سازی برای رنگ آمیزی بسیاری از فلزات مورد استفاده قرار گرفته است. این آماده سازی نتیجه بخش بوده است. در هر حال علاوه بر قوانین زیست محیطی که تخلیه فسفات را با محدودیت مواجه کرده است ،  قیمت بالای روی و فسفات و نیزلزوم  مقاومت بالا انگیزه تولید و گسترش جایگزین های غیر فسفاته را جدی تر کرده است.

Traditional iron phosphate and zinc phosphate conversion coatings have been used for more than a century as pretreatments for painting over a variety of metals. These “legacy” phosphate pretreatments have served well; however, environmental regulations restricting phosphate discharge, increased phosphate and zinc costs, and higher corrosion-resistance requirements have provided impetus for the development of non-phosphate alternatives.

حین ارزیابی فناوری های گوناگون روش جدید آماده سازی پوشش تبدیلی غیر فسفاته علاوه بر تاثیرات امیدوارکننده زیست محیطی ، باعث صرفه جویی زیادی در هزینه و منافع عملی می شود.

During the evaluations of the various technologies, it was discovered that these new non phosphate pretreatment conversion coatings conferred significant cost savings and operational benefits along with their promised decreased environmental impact.

با در نظر گرفتن آزمایشات در هزاره کنونی این پوشش های تبدیلی توجهات زیادی را در بازار آماده سازی  به خود جلب کرد و به سرعت به فناوری انتخابی آماده سازی رنگ و پودرهای پوششی تبدیل شد.

هدف این مقاله ایجاد اطلاعات زمینه ای برای آماده سازی نوین غیرفسفاته و پاسخ به سوالات متداول درباره پوشش های تبدیلی غیرفسفاته است.

Considered new and experimental in the New Millennium (Y2K), these nonphosphate conversion coatings have gained significant traction in the pretreatment market and are rapidly becoming the technology of choice for paint and powder coating pretreatment.

 The purposes of this article are to provide background information for those new to non-phosphate pretreatments, and to answer

some frequently asked questions about the non-phosphate conversion coatings

پوشش فلزات واسطه چیست؟

اگراز آهن فسفات و روی فسفات به عنوان فسفات فلز متداول  یاد کنیم، می توان نام " فسفات فلزات واسطه[1]" را به این روشهای آماده سازی غیرفسفاته اطلاق کرد. در ادامه این مقاله به این پوشش ها نام اختصاری TMC اختصاص داده خواهد شد.

WHAT ARE TRANSITION METAL COATINGS?

If iron phosphate and zinc phosphate can be referenced as “Traditional Metal  Phosphates”, the new non-phosphorus pretreatments can rightly be called "Transition Metal Coatings" (and will be referenced as “TMC” coatings in the remainder of this paper).

عبارت "فلزواسطه" به موقعیت فلزات در جدول تناوبی عناصر اشاره می­کند و عبارتی است که شیمی­دانان از آن برای توصیف موقعیت گروه در جدول تناوبی از آن استفاده می­کنند.

The term “transition metal” refers to a metal’s position in the Periodic Table of the Elements, and is a term chemists use to describe the location of a group on the Table.

زیرکونیوم در مرکز گروه عناصر در جدول تناوبی قرار گرفته و به عنوان عنصری نسبتا دوستدار محیط زیست شناخته شده است. ( شکل 1 را مشاهده کنید.) اکسید زیرکونیوم، تیتانیوم و/ یا وانادیوم فلزات واسطه ای هستند که دارای بیشترین مصرف در زمینه پوشش های فلزی  هستند، زیرکونیوم فلز واسطه ی  شناخته شده تری نسبت به بقیه است.

Zirconium (Zr) is at the center of a group of elements in the Periodic Table that are considered relatively environmentally friendly. (See Figure 1) Oxides of zirconium, titanium, and/or vanadium are the most commonly used transition metal coatings, with zirconium as the most frequently encountered transition meta

توجه کنید که موقعیت این فلزات نزدیک به کروم است. گفتنی است که هر چه موقعیت دو عنصر در جدول به هم نزدیکتر باشد آن دو عنصر خواص مشابه تری از خود نشان می دهند.

Note the location of these metals relative to chromium. The closer two given elements are to each other on the Periodic Table, the more similar their properties.

اولین کاربرد ثبت شده از زیرکونیوم اکسید روی فولاد به سال 1996 بر میگردد، زمانی که  اولین سیلر شست  شوی غیرکرومی برپایه زیرکونیوم معرفی و به عنوان جایگزین پوشش های تبدیلی فسفاته به کار گرفته شد. این سیلر مشابه سیلرهای شست و شوی کرومی که دارای مصرف متداول هستند، مقاومت بالایی در برابر خوردگی از خود نشان می داد.

The first recorded application of zirconium oxide on steel was in 1996, when the first non-chrome seal rinse based on zirconium was introduced. Applied over a traditional metal phosphate conversion coating, The sealer conferred corrosion resistance that was close to that offered by the chromium seal rinse that had traditionally been used.

در سال 1998 علم شیمی به فکر جایگزینی کروم در پوشش های تبدیلی روی آلومنیوم افتاد. پیشینه اولین کاربرد فولاد به سال 2002 بر میگردد.

The chemistry was then modified in 1998 to serve as a chromium replacement for conversion coating on aluminum. The first applications for steel arrived in 2002.

زیرکونیوم اکساید ماده ای تطبیق پذیر است، به طوری که هم می تواند به صورت سرامیک پخته در آید و هم اینکه به صورت مذاب، زیرکونیوم مکعبی،  در جواهرسازی به کار گرفته شود.روکشی که از فلزی فعال در ماده ای غیر فعال  مانند زیرکونیوم مکعبی ساخته شده  و سپس با ماده ای آلی مقاوم به خوردگی پوشش داده می شود را تصور کنید. هدف پوشش های مدرن فلزات واسطه که اولین بار به عنوان نانوسرامیک معرفی شد دستیابی به این ساختار است. 

Zirconium oxide is a very versatile material, taking on such varied forms as ceramic bake ware, or when fused as jewelry, cubic zirconia.Imagine cladding   a reactive metal in an inert substance like cubic zirconia, then applying a corrosion- resistant organic coating. This is the promise of the modern transition metal coatings, once referenced as nano-ceramic.

شکل 2 ضخامت نسبی زیر سازی را نمایش می دهد. اندازه گیری ضخامت نسبی زیرسازی های به کار گرفته شده نشان می دهد که زینک فسفات سنگین ترین و ضخیم ترین زیرسازی بوده  که منجر به رسوبدهی لایه معدنی با ضخامت 1000تا 5000 نانومتر می شود. (پاورقی 1)

Figure 2 shows the relative thicknesses of the pretreatments. When gauging relative thickness of applied pretreatments, zinc phosphates are by far the heaviest and thickest pretreatments, depositing a mineral layer of some 1000 to 5000 nanometers (nm) in thickness. (Footnote 1)

فسفات آهن نوعا پوشش 250 تا 500 نانومتری را به کار میگیرد . زیرسازهایTMC  حدودا50   نانومتر بوده و ضخامت تقریبی 200 نانومتری دارند. این پوشش ها کوچک ترین و نازک ترین زیرسازها بوده  و بسیار نازک تر از فسفات های فلزی متداول که قبلی هستند.

Iron phosphate applies typically a 250 to 500 nm thick coating. TMC pretreatments are approximately 50 nm, with some approaching 200 nm in thickness. They are the smallest, thinnest of the pretreatments, and are much thinner than the traditional metal phosphates they replace.

مشابه فسفات های متداول قبلی ، زیرسازهای TMC گسترده ای از رنگ ها را از بی رنگ تا برنزی ،  طلایی و آبی براق را از خود  نشان می دهند.

Much like traditional phosphates, TMC pretreatments can exhibit an array of colors, from nearly colorless, to tan, gold, and iridescent blue.

مطالعات نشان می دهد که شکل ظاهری فلز زیرسازی شده با ضخامت پوشش به کار گرفته شده در ارتباط است. زمانی که بستر از جنس فولاد نرم است همان طور که پوشش کامل تر می شود رنگ پوشش از ظاهر اصلی بستر به سمت طلایی روشن یا برنزی ، سپس طلایی تیره ، آبی روشن و طلایی ، و در ادامه به سمت آبی  ، آبی براق تغییر می یابد. در همین راستا  و به طور هم زمان وزن و ضخامت پوشش نیز افزایش پیدا میکند.

Investigation has revealed that the appearance of pretreated metal is related to the thickness of applied coating. When the substrate is mild steel, the coating color goes from the original appearance of the substrate to light gold or tan, to a deep gold, to light blue and gold, to blue, to deep iridescent blue as the coating becomes more complete and increases in coating weight or thickness.

مشابه فسفات های متداول مصرفی با افزایش یک مورد یا بیشتر از متغیرهای زیر پوشش بالاتر خواهد رفت. متغیر های ذکر شده عبارتند از غلظت شیمیایی، زمان تماس، فشار( اسپری) یا تلاطم غوطه وری و دما.

As with traditional phosphates, the coating will become higher with increases in one or more of the following variables: chemical concentration, contact time, pressure (spray) or agitation immersion), or temperature

متغیرهای عمده دیگری که ظاهر پوشش را تحت تاثیر قرارمی دهند نوع و جنس فولاد کالای آبکاری شده و مراحل ساخت  آن است. اعمال گرما، جوشکاری، خردایش،  خمش، انفجار و سایر فرایندهای تولید، میزان کربن و اهان را در سطح تحت تاثیر قرار می دهد.  

Another significant variable that impacts appearance of the coating is the type of steel a finished good is made from and the fabrication steps required to produce it. Heat treatment, welding, grinding, bending, blasting and other common manufacturing processes impact the amount of carbon (or scale) and iron at the surface of the part.

هرچه کربن بیشتری در سطح موجود باشد سطح فعالیت کمتری در برابر محلول زیرسازی از خود نشان خواهد داد. هرچه آهن بیشتری در سطح موجود باشد سطح نسبت به محلول زیرسازی فعالیت بیشتری از خود نشان خواهد داد. تصاویر زیر صفحات فولاد نرم و فولاد نورد گرم  را نشان می دهد. هر دو این صفحات از طریق فرایند زیر سازی پنج مرحله ای آماده می شوند. (تمیز سازی سطح، شست و شو، TMC ، شست و شو و سیل نهایی) فولاد نورد سرد حتی به رنگ آبی تیره و فولاد نورد گرم در نتیجه دارا بودن مقادیر بالای کربن در سطح  حتی می تواند به رنگ خاکستری درآید.

The more carbon at the surface, the less reactive the surface is to the pretreatment solution. The more iron at the surface, the more reactive the surface is to the pretreatment solution. The photos below show a mild steel and hot rolled steel panel. Both panels were processed through a five-stage pretreatment process (Clean, Rinse, TMC, Rinse, Final Seal). The cold rolled steel is an even deep blue and the hot rolled steel is an even grey color because of the high carbon content at its surface.

فواید جایگزینی زیرسازی تبدیلی فسفات

فایده اصلی جایگزینی زیرسازی فسفات های فلزی صرفه جویی چشمگیر در هزینه های اجرا و کاربرد  زیرسازهای TMC است.

WHAT ARE THE BENEFITS OF REPLACINGPHOSPHATE CONVERSION PRETREATMENTS?

The primary benefit of replacing traditional metal phosphate pretreatments is Significant and measurable cost savings in the operation /application of TMC pretreatments.

مزیت اصلی جایگزینی فسفات های فلزی با TMC حذف فسفر از بخارات خروجی است. در مورد فسفر به خصوص در نواحی نزدیک به آب های آزاد مانند نواحی برکه ای بزرگ و نواحی آبریز، مانند خلیج چزاپیک و هم چنین در مناطقی که شهرداری ها تلاش به کاهش فسفات در آب های خروجی قوانین متعددی  به تصویب رسیده است.

A significant benefit of replacing traditional metal phosphate with TMC pretreatments is the elimination of phosphorus from the waste stream. Phosphorus is becoming increasingly regulated, especially in areas near large bodies of fresh water such as the Great Lakes region; watersheds such as the Chesapeake Bay; and other areas where municipalities are trying to reduce phosphates in the water they discharge back into the environment.

به حداقل رساندن فسفات در آب راهکاریست که  برای آبزیان هدفگذاری شده است. اغلب پذیرندگان زیرسازهای  TMC مدعی هستند که دوستدار محیط زیست بوده، روش دفع ضایعات این روش ساده و  ارزان است.

Minimizing phosphates in water is a strategy aimed at reducing eutrophication) Footnote 2). Adopters of TMC pretreatments often claim a green pretreatment strategy; the disposal procedures are generally inexpensive and uncomplicated.

زیرسازی TMC بسیار واکنش پذیر بوده و  برای راه اندازی واکنش زیرکونیوم با فلز در سطح قطعه هیچ نیازی به گرما نیست. بنابراین زیرسازی TMC در دمای محیط انجام پذیر است، در حالی که فسفات های فلزی متداول برای راه اندازی واکنش ترسیب نیازمند به کارگیری دمای زیادی هستند. این مساله باعث صرفه جویی زیادی در هزینه ها می شود.  

TMC pretreatments are very reactive so heat

is not needed to drive the reaction of the zirconium with the metal at the surface of the part. Thus, TMC pretreatments can run at ambient temperature, whereas the traditional metal phosphates require significant heat to drive the deposition reaction. This saves significant energy cost.

اغلب زیرسازی های TMC در دمای 90 تا 105 درجه فرانهایت انجام می شود. قطعه ای که از مرحله تمیز سازی می آید حامل این دما است که از فعالیت پمپ در سیستم اسپری ناشی شده  است. همین دما عموما برای حفظ محدوده دمایی کفایت می کند.

Most TMC pretreatments operate between

90 and 105¡F. The heat carried in by the parts

Coming from the heated cleaner stage and the energy generated by the pump in a spray system are typically enough to maintain this temperature range.

به کارگیرندگان اولیه زیرسازهای فناوری  TMC حین گذار از زیر سازهای متداول فسفات های فلزی از کاهش 15 تا 40 درصدی هزینه های برخوردار شده اند. این حد از صرفه جویی با اساس زیرسازی 

TMC اثبات می شود.

Early adopters of TMC pretreatment technology enjoyed a minimum of 15%, to as much

as 40% lower costs when converting from traditional metal phosphate pretreatments. These

kinds of savings persist with the modern renditions of TMC pretreatments

فایده کلیدی دیگر زیرسازهای TMC عملکرد خوردگی بهتری است که  از خود نشان می دهند. به علاوه سرعت آزمایش نیز در قیاس با فسفات های فلزی قبلی  بالاتر است. در روشهای اولیه این طبقه  مدت زمان اسپری نمک حدود 10 تا 30 درصد طولانی تر است و نیز فواصل تست خوردگی چرخه ای طولانی تری مشاهده می شود.

Another key benefit of TMC pretreatments

is much better corrosion performance in service, as well as in accelerated testing, when compared to the legacy metal phosphates (10% to 30% longer salt spray hours and more intervals of cyclic corrosion testing have been observed with the first versions of this new class of chemistry).

برخی از تولیدکنندگان  زیرسازهای TMC را تولید کرده اند که عملکردی مشابه روی-فسفات را از خود نشان می دهند. به دلیل عملکرد بالا و هزینه های دفع پساب راه اندازی یک سیستم روی فسفات

OEM، TMC را به عنوان جایگزین روی فسفات معرفی میکند. و سازمانهای بسیاری با موفقیت این گذار را طی کرده اند. دلایل زیادی تایید کننده ی مقاومت در برابر خوردگی خیلی بالاتر زیرسازهای TMC است. همان طور که قبلا گفته شد TMC شامل عناصری است که  در جدل تناوبی نزدیک کروم است. اکسید این عناصر از نظر شیمیایی تقریبا غیرفعال هستند. بنابراین به آسانی پوشش های دارای فسفات فلزی حل نمی شوند. 

Several suppliers of pretreatment chemistry have developed TMC pretreatments that are approaching the performance of zinc phosphate. Because of high operational and disposal costs associated with running a successful zinc phosphate process, OEM’s are investigating substituting TMC for zinc phosphate pretreatment, and several organizations have successfully made the transition.There are several reasons why TMC pretreatments provide excellent corrosion protection. As previously noted, TMC contain elements that are near chromium on the period table; the oxides of these elements are relatively chemically inert so they do not dissolve as easily as phosphate metal coatings.

اکسید زیرکونیوم به حدی پایدار است که برای انحلال آن  هیدروفلوئوریک اسید که اسیدی بسیار خورنده و مخرب است  مورد نیاز است. ثانیا TMC نسبت به پوشش های آهن فسفات یا روی فسفات آمورف از ذرات با اندازه کمتری ساخته شده است. 

Zirconium oxides are so stable that hydrofluoric acid, which is extremely corrosive and aggressive, is needed to dissolve them. Secondly, TMC are made of much smaller particles than amorphous iron phosphate coatings or zinc phosphate crystals.

ازآنجایی که ذرات بسیار کوچک هستند، قابلیت چیده شدن منظم در کنار یکدیگر را دارا هستند. این امر منجر به فضای خالی کمتر در بستر TMC در قیاس با سایر پوشش های فسفاته فلزی می شود. بنابراین فضای کمتری برای انتقال هوا، رطوبت و نمک به بستر و ایجاد خوردگی فراهم است. به علاوه از آنجایی که فلزات واسطه الکترون هایی دارند که قبل از الکترونهای آهن فلز پایه این پوشش ها از دست می روند مانع خوردگی گالوانی  در این ساختارها می شود.

Because the particles are so small, they are able to pack closer together. This results in less void space within the matrix of the TMC when compared to conventional phosphate metal coatings, so there is less room for air, moisture, and salts to travel to the substrate and cause corrosion. These coatings also inhibit galvanic corrosion because the transition metal has electrons that would be sacrificed prior to the electrons of the iron in the base metal.

به دلیل بازده واکنش چسبندگی رنگ/پودر پوشش و مقاومت در برابر خوردگی نیز مطلوب خواهد بود. آن طور که از نتایج بر می آید یک واکنش کارآمد واکنشی است که به تولید لجن اندکی منجر شود، بنابراین جامد معلق کمتری در محلول زیرساز وجود خواهد داشت. به محض آنکه وان زیرسازی قدیمی شود و میزان جامدهای غیر محلول افزایش پیدا کند، در پوشش فسفات جای داده می­شود یا در حین شست و شو در بالای آن خشک می شود. نتیجه این امر ایجاد ظاهر پودری در برخی از بخشهاست که سطح نامرغوبتری برای چسبندگی پوشش و رنگ پذیری را فراهم می کند.

Paint/powder coating adhesion and corrosion resistance also benefit because of the efficiency of the reaction. As stated, the efficient reaction results in very little sludge formation, so there is much less suspended solids in the pretreatment solution. As the pretreatment bath ages and the level of insoluble suspended solids increases, they can become incorporated in the phosphate coatings and/or dry down on top of them despite rinsing. The result is a powdery appearance on the parts that provides an inferior surface for adequate paint or powder coating adhesion.

اگر شما ازفرآیند زیرسازی فسفات اهن یا روی استفاده میکنید ممکن است در انتهای طول عمروان به دلیل ایجاد ظاهر پودری  مجبور به به دور انداختن وان تان شوید.

If you have managed an iron or zinc phosphate

pretreatment process, you have likely made the decision to dump the bath at the end of its useful life due to powdery part appearance in your past

ممکن است خواننده به این فکر کند که اگر استفاده از این روش باعث صرفه جویی درهزینه ها شده، سازگاری بیشتری با محیط زیست و عملکرد بهتری از خود  نشان می دهد، پس مشکلی وجود ندارد وفروشگاه ها موافقت کرده و پذیرش زیرسازهای TMC به سرعت در فروشگاه ها افزایش پیدا می کند.

The reader may be thinking, “If it saves costs, increases environmental compliance, and gives better performance, what’s not to like?” The market agrees, and adoption of TMC pretreatments is therefore rapidly increasing in the marketplace.

وجه تفاوت پوشش های فلزات واسطه از فسفات های متداول در چیست؟

کاربران جدید حین گذار از فسفات های قدیمی به گونه های جدید تفاوت های متعددی را مشاهده کردند.

·        TMC بر خلاف فسفات ها که در دماهای گرم و یا داغ به خوبی عمل می کنند در دماهای پایین تر عملکرد بهتری از خود نشان می دهند.

HOW ARE TRANSITION METAL COATINGS DIFFERENT

FROM TRADITIONAL PHOSPHATE?

New users observe several differences when converting from the legacy phosphate pretreatments.

• TMC are best applied at cool temperatures, not warm-to-hot like phosphate.

• TMC حین به کارگیری واکنش پذیری بسیار بالاتری نسبت به فسفات از خود نشان می دهد، تولید لجن کمتری داشته و از فرایند فیلتراسیون پیوسته ای برای حذف جامدات آهنی کمک می گیرد. 

• TMC are MUCH more reactive than phosphates during application, yet they sludge much less. They benefit from a continuous filtering regimen to remove iron solids

·        TMC می تواند در مورد واشرهای استیل نرم به کار رود اما در مورد استیل زنگ نزن بالاترین عملکرد را از خود نشان می دهد.

• TMC can be (and are) used in mild steel washers, but are best applied from stainless equipment.

·        TMC می تواند از طریق اسپری، غوطه وری و شوک فشاری نیز به کار گرفته شود.

TMC نیازمند شست و شوی دقیق وبه کارگیری محتوای نمک کم در سطح بسیار تمیز است. 

·          

• TMC are equally as well applied via spray, immersion, and pressure wand.

• TMC require excellent rinsing and low-salt content applications along with a very clean surface.

وجه شباهت پوشش های فلزات واسطه با فسفات ها در چیست؟

کاربران جدید زیرسازهای  TMC از یافتن تشابهاتی بین فسفات های فلزی متداول و این پوشش های جدید ابراز رضایت می کنند.

·          

HOW ARE TRANSITION METAL COATINGS THE SAME (AS A

PHOSPHATE?

New users of TMC pretreatments are delighted to find that there are many similarities with the traditional metal phosphates.

·        زیرسازهای TMC از واشر استفاده می کنند و عموما باعث تغییر رنگ بستر فلزی می شوند. تغییر رنگ گواه مشاهده پذیر خوبی از صحت اجرای فرایند است.

• TMC pretreatments are usually applied from a washer and generally will change the color of the metal substrate (if it’s steel). The color change can give a good visual indication of a properly running process.

·        سازوکار به کارگیری زیرسازی TMC مشابه فسفات شامل نمکی کردن فلز و رسوبدهی پوشش است. در اینجا تفاوت اندکی وجود دارد و آن اینکه  در این روش بستر فلزی در سازوکار واکنش رسوب دهی نقشی ایفا نمیکند.

• The application mechanism of TMC pretreatments is somewhat similar to phosphate, with pickling of metal and depositing of coating. There is a bit of a difference in that the substrate metal is not generally believed to be a participant in the deposition reaction mechanism

·        به کارگیری این روش مستلزم برخی اندازه گیری ها و کنترل هاست، اندازه گیری pH ، اسیدیته محیط و یا حتی رنگ سنجی برای سنجش غلظت فلز واسطه ضروری به نظر می آید.

• The application requires some measure of control and attention to the process. Typical measurements are for pH, acidity, and perhaps a colorimeter to measure the transition metal concentration.

·        زیرسازی های TMC از طریق غیرفعالسازی بستر و با در نظر گرفتن خوردگی و بهبود ویژگی های فیزیکی، مکانیکی مشابه زیرسازهای متداول کنونی انجام می گیرد.

• TMC pretreatments work by passivating the substrate with respect to corrosion, and enhancing mechanical/physical paint bonding—the same as traditional pretreatments.

گذار از فسفات به TMC

به طور کلی دو نوع تبدیل وجود دارد : واشری که فسفات متداولی موجود است  یا واشری که برای زیرسازهای TMC به تازگی ساخته شده است. این دو کاربرد مختلف نیازمند به کارگیری روش های مختلفی است.

CONVERTING FROM PHOSPHATE TO TMC

There are generally two types of conversions: the washer is an existing traditional metal phosphate application, or the washer is newly constructed for application of TMC pretreatments. The two applications require different approaches

واشر فسفات های فلزی قدیمی شامل مراحل تمیزسازی، یکبارشست و شو، مرحله به کارگیری زیرساز ، شست و شوی یک یا چند باره و احتمالا شست و شوی سیل است. بهترین مورد عملی TMC فولاد زنگ نزن است که شامل مراحل تمیزسازی دقیق، شست و شوی بسیار دقیق، و احتمالا تدارک یک شست و شوی سیل است.

A legacy metal phosphate washer will typically feature a cleaning stage, one rinse, a pretreatment application stage, one or more rinses and perhaps a seal rinse. The best practice for TMC is stainless steel for the TMC stage, good cleaning, very good rinsing, and perhaps provision for a seal rinse.

در نگاه اول به نظر می رسد که جایگزینی فسفات های متداول با TMC کاری بسیارساده است. متاسفانه

این نگاه ساده انگارانه نیاز به  شست و شوی کامل در مراحل TMC را نادیده در نظر می گیرد. عموما تبدیل فسفات فلزی متداول همراه با شست و شو که در ادامه با تبدیل به TMC ادامه پیدا میکند، موفقیت آمیزتر است. 

At first glance it would be considered fairly straightforward to simply replace the traditional metal phosphate stage with a TMC stage. Unfortunately, this overlooks the need for very thorough rinsing ahead of the TMC stage. More frequently, a conversion of the legacy metal phosphate stage to a rinse, followed by conversion of a legacy rinse to a TMC stage is more successful.

ساختار واشرهای جدید نیاز به شست و شوی کافی را با انجام شست و شوی اضافی پس از تمیز سازی سطح تامین کرده اند.

New washer construction takes into account the requirement of sufficient rinsing ahead of pretreatment by inserting an extra rinse after cleaning.

از آنجایی که فرایند نیازمند تمیزسازی فلز و ایجاد پوشش تبدیلی است، صورتبندی سه مرحله ای واشر باعث ایجاد چالش می شود.

Three-stage washer configurations present a particular challenge because the process must both clean the metal and provide a conversion coating.

سورفکتانت ها را نمی توان در وان روی فسفات به کار برد. بنابراین تمیزسازی و زیرسازی بایستی در مرال مختلفی که حداقل به اندازه یک شست و شو با هم فاصله دارند  انجام گیرد. روی فسفات نیازمند شست و شوی حداقل 5 مرحله ای و شست و شوی متداول 7 مرحله ای است.

Surfactants cannot be incorporated into zinc phosphate baths so the cleaning and pretreatment must be in separate stages, separated by a minimum of 1 rinse. Zinc phosphate requires a minimum of 5 stages and more typically 7 stages

همان طور که قبلا بیان شد TMC شامل فسفات نیست. اگرچه این مساله به لحاظ زیست محیطی سودمند است اما توان پاک  کنندگی شیمیایی آن را کاهش می دهد زیرا فسفات نوعی دترجنت بوده و به پاکسازی سطح کمک میکند. TMC صرفا از سورفکتانت و حلال ها برای روغن زدایی از سطح کمک می­گیرد. محصولات پوشش TMC در دسترس بوده و وقتی که خاک موجود کم باشد بهترین کارایی را از خود نشان میدهد.

As previously stated, TMC do not contain phosphate. While this is an environmental benefit, it diminishes the cleaning capability of the chemistry because phosphates are a detergent and help cleaning. TMC must rely solely on surfactants and solvents in the formula to degrease the metal. Cleaner coater TMC products are available and are best used when the soil load is light and consistent.

متداول ترین راه برای استفاده از  TMC در فرایند سه مرحله ای به کارگیری آنها در مرحله نهایی است. تمیزسازی، شست وشو و شکل دادن پوشش برای تولید کنندگان راهکاری جهت حذف خاک و منابع ناخالصی فولاد است.

The most common way of using TMC in three-stage pretreatment processes is to apply them in the final stage. The clean, rinse, coat configuration is idea for manufacturers that have tough to remove soils and inconsistent sources of steel.

یک پوشاننده نوعی با واشر سه مرحله ای مثال خوبی از سامانه ای سودبخش است. کاربران این فناوری درجات مختلفی از رضایت را گزارش کرده اند. اما با کاربرد خلاقانه فضای دالانی شکل برای مرطوب کردن تیغه ها به منظور شست و شوی بهتر و انتخاب بهتر مواد شیمیایی اولیه ، و یک شست و شوی سه مرحله ای باعث ایجاد رضایت در خدمات می شود. شست و شوی پنج مرحله ای انعطاف بیشتری در به کار گیری زیرسازی

TMC   ایجاد می کند.

A custom coater with 3-stage washer is a good example of an organization that could benefit. Users of these technologies report varying degrees of satisfaction, but with creative use of vestibule space for misting risers to provide better rinsing, and good chemical product selection, a 3-stage washer can give satisfactory service. The 5-stage washer configuration will give much more flexibility in the application of TMC pretreatments.

جایگزینی سیستم های روی فسفات به سیستم های TMC از جذابیت بالایی برخوردار است. این زیرسازها به دلیل  دستیابی به عملکردی مشابه روی فسفات متداول مصرفی و نیز حذف تولید لجن های سنگین، حذف هزینه بالای فرایند و انجام تصفیه ی فوری پساب به سرعت زیادی در حال جایگزینی فسفات های متداول مصرفی هستند.

Of particular interest are conversions of legacy zinc phosphate systems to TMC pretreatments. With performance of TMC pretreatments approaching that of zinc phosphate, without the detriments of heavy sludge, high process cost, and need for onsite waste water treatment, these old washers are being converted with increasing frequency.

مهم ترین مساله ای که در این زمینه بایستی مورد توجه قرار گیرد، جداسازی اسیدی لجن قدیمی ومحصولات  فعالساز از سطح واشر از طریق خنثی کردن است. استفاده از محلول چرخشی گرم هیدروکلریک اسید باعث انحلال روی فسفات قدیمی، محصولات خوردگی، نمکهای تیتانیوم و سایر رسوبات  شده و و اشر را آماده ی پذیرش زیرساز  TMC جدید می کند. ناتوانی در خنثی سازی واشر باعث آلودگی و عملکرد سازشی زیرساز بعدی خواهد بود.

The most important consideration is the removal by acidic descaling of the old sludge and activator products from the washer surfaces. Using a hot recirculating solution of muriatic acid will dissolve old zinc phosphate scale, corrosion products, titanium salts, and other deposits, leaving the washer ready to accept the new TMC pretreatment. Failure to descale the washer will cause contamination and compromise performance of the new pretreatment

نتیجه گیری:

TMC توسط هزاران کاربر در سراسر جهان به طور گسترده و در صنایع مختلفی به کار گرفته می شود. 

این فناوری پوشش پودری و زیرساز رنگ به سرعت در حال رشد بوده و به خوبی در بازار آبکاری جایگاهی ویژه پیدا کرده است.

CONCLUSION

TMC are now widely used across the globe by hundreds of users in a broad range of industries. This technology is the fastest growing powder coating and paint pretreatment and is firmly established in the finishing market

این مساله دیگر به عنوان مساله ی"  تازه ای" مطرح نمی شود، تاییدات فناورانه خوبی برای گذار از فسفات­های فلزی وجود دارد. جدیدترین محصولات  TMC به راحتی قابل راه اندازی است بنابراین هیچ گونه محدودیتی برای بهره گیری از روش TMC  در فرایند شما وجود ندارد. اگر علاقمند به بهبود مقاومت خوردگی محصولات و بهبود زیست محیطی برنامه زیرساز خود هستید حتما TMC را مورد توجه قرار دهید.  

It is no longer considered “new”. The technical support to convert existing metal phosphate pretreatment systems is well established. The newest TMC products are easy to run, so there are no barriers to enjoying the benefits to your process offered by TMC. If you are interested in improving the corrosion resistance of your product and the environmental profile of your pretreatment program, you may consider TMC.

شکلها و جداول

شکل1. جدول تناوبی عناصر . به موقیت زیرکونیوم در جدول توجه نمایید

شکل2. مقایسه ضخامت نسبی پوشش فلزات واسطه، آهن-فسفات و روی-فسفات

شکلa2 .مقایسه زیرسازها

جدول 1. فرایند پنج مرحله ای سیستم TMC

جدول 2. فرایند سه مرحله ای سیستم TMC

جدول 3. روش به کارگیری اسپری سه مرحله ای

تهیه شده در واحد پژوهش و گسترش جلاپردازان پرشیا

Prepared by research and development unit of jalapardazan Persia

بهمن 96