Cos’è la fosfatazione?
La fosfatazione è un processo chimico mediante il quale si altera la superficie di un metallo, creando dei cristalli fosfatici legati chimicamente al substrato con la finalità di sfruttare le proprietà di questi composti migliorando la resistenza alla corrosione e favorendo l’adesione della successiva verniciatura.
La fosfatazione è un procedimento di comune utilizzo per il trattamento di ferro e leghe ferrose;
E’ la base di preparazione per la verniciatura della lamiera di acciaio universalmente adottato nell’industria automobilistica, indispensabile per conseguire altissime performances di resistenza alla corrosione richieste per le scocche.
Il trattamento utilizza soluzioni di fosfato (fosfati di zinco, ferro, manganese, fosfati di nichel) andando a ricoprire la superficie con uno strato cristallino protettivo (spessore 5 – 10 µm) che conferisce elevata resistenza alla corrosione e migliora l’adesione del successivo strato di vernice grazie all’aumento della microrugosità superficiale.
Lo strato ottenuto dovrà avere caratteristiche di uniformità, compattezza, di conseguenza formato da cristalli di piccole dimensioni. Il processo si può effettura con l’utilizzo di impianti a spruzzo o a immersione, normalmente integrati con gli impianti di sgrassaggio.
Il sistema a immersione è quello maggiormente performante in quanto efficace anche in zone poco accessibili (scatolati, angolati etc.), ma soprattutto perchè utilizza cristalli rotondeggianti anziché aghiformi.
Qui sotto potete trovare un esempio di ciclo di sgrassaggio e fosfatazione per carrozzeria auto:
- Eventuale disossidazione manuale a temperatura ambiente
- Primo pre sgrassaggio a spruzzo 30 s a 60 °C
- Secondo pre sgrassaggio a spruzzo 60 s a 60 °C
- Sgrassaggio spruzzo/immersione/spruzzo 30 /240 /30 s a 60 °C – PH 11-12
- Lavaggio spruzzo/immersione/spruzzo 30/60 /30 s a temp. ambiente
- Attivazione spruzzo/immersione/spruzzo 30 /60 /30 s a temp. ambiente – PH 9-10
- Fosfatazione immersione/spruzzo 180 /30 s a 52 °C – PH 2-3
- Lavaggio spruzzo/immersione/spruzzo 30 /60 /30 s a temp. ambiente
- Passivazione spruzzo/immersione/spruzzo 30 /60 /30 s a temp. ambiente – PH 8-9
- Lavaggio H2O demi spruzzo/immersione/spruzzo 30 /60 /30 sec a temp. ambiente
- Risciacquo H2O demi 2 – 3 rampe a temp. ambiente
- Essiccazione 15 minuti a 140 °C – 160 °C (eventuale); la scelta della temperatura più adatta dipende dal processo di verniciatura successivo (es. Cataforesi e/o verniciatura a polveri)
Il pezzo a fine trattamento verrà rivestito da uno strato uniforme di grigio, esente da striature, ossidazioni, macchie gialle o blu e chiazze di untuosità.
Come si potrò facilmente comprendere il ciclo risulta essere lungo e laborioso perchè oltre allo sgrassaggio e alla fosfatazione, vengono richiesti altri passaggi:
- Il risciacquo, operato con acqua demineralizzata per evitare depositi di calcare o altri sali.
- L’attivazione che garantisce una regolare distribuzione dei cristalli
- La passivazione utile ad eliminare eventuali cristalli di tipologia differente che causerebbero il distacco della vernice in ambiente umido.
Per evitare asciugature e possibili conseguenti ossidazioni durante i vari passaggi del ciclo, verranno posizionate nelle interzone tra i vari stadi rampe supplementari.
Come avrete capito il ciclo di sgrassaggio e fosfatazione è assai complesso e richiede, oltre a notevoli investimenti per la realizzazione, ulteriori notevoli costi ed attenzioni.
Notevoli spese per l’acquisto dei prodotti chimici; il consumo di acqua ed energia; frequenti analisi chimiche dei bagni e conseguenti ripristini; smaltimento dei fanghi che si creano nella vasca di fosfatazione e in quelle di sgrassaggio ed infine manutenzione degli stadi a spruzzo.
Il risultato in termini di resistenza alla corrosione è il massimo per la tecnologia oggi a disposizione.
Esistono condizioni operative come la verniciatura di leghe leggere o parti in acciaio da impiegare in interni, in cui si possano contenere impegno economico ed operativo con l’utilizzo di fosfatazioni a sali di ferro non cristallini (amorfi) che richiedono solo tre-quattro stadi di lavorazione (fosfosgrassaggio).
Apparecchiature per la fosfatazione e utilizzazione del tunnel di sgrassaggio
La nostra tecnologia utilizza un tunnel di pretrattamento in acciaio inox AISI 304 e AISI 316.
Possiamo suddividere le fasi in :
– Stadio a caldo (sgrassaggio alcalino)
La soluzione detergente viene riscaldata in una caldaia collegata alla relativa vasca di raccolta mediante un circuito idraulico formato da una elettropompa centrifuga (di riciclo) che aspira la soluzione dalla zona filtrante della vasca di raccolta e la invia alla caldaia di riscaldamento.
La soluzione così riscaldata ritorna per gravità nella vasca di raccolta attraverso una tubazione di collegamento (tubazione di ritorno caldaia).
Disporre di una caldaia separata dalla vasca di raccolta assicura notevoli vantaggi che si possono così elencare:
- migliore pulizia sulle superfici dello scambiatore di calore e conseguente buona e costante resa termica nel tempo
- maggiore durata dello scambiatore
- minori e semplici interventi di pulizia e manutenzione della vasca di raccolta
- maggiore pulizia nella vasca della caldaia da cui l’elettropompa di alimentazione aspira la soluzione dalla zona filtrante della vasca di contenimento bagno.
La separazione caldaia/vasca di raccolta consente inoltre di ridurre sensibilmente l’altezza delle vasche di contenimento dei bagni attenuando le pendenze esistenti nel trasportatore aereo a vantaggio di un aumento di produttività dell’impianto.
– Stadio a temperatura ambiente
Dalla zona filtrante della vasca di raccolta, una elettropompa centrifuga aspira la soluzione inviandola, per mezzo di un impianto idraulico, alle rampe di spruzzatura interne al tunnel. La soluzione spruzzata da appositi ugelli investe i pezzi da trattare e ricade successivamente nella sottostante vasca di raccolta. Tale ciclo (chiuso) si ripete nel tempo durante tutto il funzionamento della macchina.
Il reintegro della soluzione asportata dal transito dei pezzi da trattare viene assicurato da una opportuna elettrovalvola che provvede alla compensazione prelevando automaticamente la quantità d’acqua necessaria dallo stadio successivo o dalla rete idrica.
– Stadio di lavaggio demineralizzato e funzionamento
Dalla zona filtrante della vasca di raccolta una elettropompa centrifuga aspira la soluzione inviandola, per mezzo di un impianto idraulico, al demineralizzatore .
Tale apparecchiatura contiene al suo interno resine ed altri reagenti chimici aventi la funzione di ridurre fino ad un opportuno valore, la quantità di sali minerali disciolti nell’acqua.
Il parametro visualizzabile su un display indica il contenuto in sali minerali disciolti e la conducibilità elettrica misurata in µS/cm.
L’acqua in uscita dal demineralizzatore viene inviata alle rampe e spruzzata da appositi ugelli investendo i pezzi da trattare e ricadendo successivamente nella vasca di raccolta dello stadio precedente.
Il reintegro dell’acqua che viene asportata dal transito dei pezzi, viene assicurato da un circuito di livello (a galleggiante) che segnala la carenza di liquido e provvede alla compensazione.
Dati tecnici del processo tecnologico, del pretrattamento e del lavaggio
Il Pretrattamento di manufatti
(particolari metallici vari) che successivamente subiranno i processi di asciugatura – verniciatura – polimerizzazione viene effettuato dagli stadi di: sgrassaggio alcalino; 1° risciacquo (da rete); 2° risciacquo (da rete); risciacquo demineralizzato; conversione con bonderite; lavaggio demineralizzato.
Potenze elettriche e termiche indicativamente impegnate
- energia elettrica: 380V 3f 50 Hz
- energia termica: gas metano
Caratteristiche tecniche e costruttive
- corpo tunnel: realizzato in acciaio inox AISI 304. Lo stadio di trattamento con bonderite è realizzato in acciaio inox AISI 316L
- vasche di contenimento bagni: realizzate in acciaio inox AISI 304. La vasca dello stadio di trattamento con bonderite è realizzata in acciaio inox AISI 316L
- caldaia di riscaldamento bagno di sgrassaggio alcalino: realizzata con vasca di contenimento in acciaio inox AISI 304. Scambiatore interno a doppio giro di fumi avente fascio tubiero largamente dimensionato realizzato in acciaio inox AISI 304, con tubi del tipo “SS” (senza saldatura)
- coibentazione: vasca di sgrassaggio alcalino e caldaia di riscaldamento, realizzata mediante pannelli zincati coibentati con lana di roccia avente densità 80 kg/mc
- tubazioni di mandata elettropompe: costruite in acciaio inox AISI 304/316L con flange di attacco in acciaio da costruzione o alluminio
- tubazioni di alimentazione rampe di spruzzatura: realizzate con tubi e flange di attacco in acciaio inox AISI 304/316L
- Rampa di spruzzatura : realizzata con tubi in PVC Ø 40 mm, accoppiati ai collettori di alimentazione per mezzo di giunti a tre pezzi in PVC
- ugelli di spruzzatura: prodotti in polipropilene e muniti di apposita fascetta e ghiera per un loro rapido smontaggio e rimontaggio
- saracinesche di regolazione: del tipo a farfalla, prodotte in ghisa sferoidale e rivestite internamente con materiali antiacidi e disco otturatore in acciaio inox AISI 316L
- scarichi vasche: dotati di manicotti Ø 2″ ½ in acciaio inox AISI 304/316L e relativo tappo. Sono previsti inoltre portelli in acciaio INOX a sgancio rapido per scarico fanghi vasca di sgrassaggio alcalino
- elettropompe del tipo centrifugo ad asse orizzontale, costruite in acciaio inox AISI 316L, con tenute speciali per prodotti fosfatanti. Elettropompe centrifughe in ghisa vengono impiegate per i primi tre stadi del tunnel di pretrattamento
- elettroventilatore di estrazione vapori (n° 01) del tipo centrifugo, realizzato con coclea in acciaio inox AISI 304
- grigliato interno fabbricato con pannelli facilmente rimovibili di robusta lamiera zincata per gli stadi di sgrassaggio alcalino e 1° e 2° risciacquo. Passerelle in acciaio inox AISI 304/316L per tutti i rimanenti stadi. I grigliati posti a copertura delle vasche hanno la funzione di garantire una sicuro transito pedonale, facilitare la manutenzione ed evitare la caduta di parti metalliche o rifiuti all’interno.
Altri componenti la fornitura
- travi superiori di sostegno trasportatore aereo in acciaio
- coperchi vasche in lamiera di acciaio inox AISI 304
- sistema automatico di controllo livello bagni nelle vasche, comprensivo di elettrovalvole e sonde di livello e/o galleggianti
- manometri per il controllo della pressione di esercizio degli ugelli
- doppi filtri vasche costituiti da telaio e rete tessuta in acciaio inox AISI 304/316
- n° 01 demineralizzatore avente portata 10 mc/h , dove previsto
caratteristiche funzionali di ogni fase del tunnel
1° stadio: sgrassaggio alcalino
- tempo di trattamento: 4′ (regolabile)
- temperatura: 50 °C (regolabile)
- n° rampe: 16
- n° ugelli per rampa: 24
- n° totale ugelli: 384
- portata ugello: 10 l/’
- portata totale spruzzata: 3840 l/’
- elettropompe: n° 2 da 11 KW cad.
- elettropompa di riciclo vasca-caldaia: n° 1 da 3 KW
- volume totale del bagno: 8400 l circa
- capacità vasca: 6000 l circa
- capacità caldaia: 2400 l circa
- potenza termica caldaia: 300.000 kcal/h (349 kW circa)
- bruciatore:n° 1 a gas metano marca
- elettroventilatore di estrazione vapori: n° 01 da 2,2 KW con portata d’aria di circa 3000 mc/h.
2° stadio: 1° risciacquo (da rete)
- tempo di trattamento: 1′
- temperatura: ambiente
- n° rampe: 05
- n° ugelli per rampa: 24
- n° totale ugelli: 120
- portata ugello: 8 l/’ circa
- portata totale: 960 l/’
- elettropompe: n° 1 da 9,2 KW
- capacità vasca: 3000 l circa
3° stadio: 2° risciacquo (stesse caratteristiche del 1° risciacquo)
4° stadio: risciacquo demineralizzato
- tempo di trattamento: 1′
- temperatura: ambiente
- n° rampe: 05
- n° ugelli per rampa: 24
- n° totale ugelli: 120
- portata ugello: 10 l/’ circa
- portata totale: 1200 l/’ circa
- elettropompa: n° 1 da 7,5 KW cad.
- capacità vasca: 3000 l circa
5° stadio: conversione con bonderite
- tempo di trattamento: 45″
- temperatura: ambiente
- n° rampe: 04
- n° ugelli per rampa: 24
- n° totale ugelli: 96
- portata ugello: 10 l/’ circa
- portata totale: 960 l/’ circa
- elettropompa: n° 1 da 7,5 KW cad.
- capacità vasca: 2000 l circa
6° stadio: lavaggio demineralizzato
- tempo di trattamento: 1′
- temperatura: ambiente
- n° rampe: 03
- n° ugelli per rampa: 24
- n° totale ugelli: 72
- portata ugello: 10 l/’ circa
- portata totale: 720 l/’ circa
- elettropompe: n° 1 da 7,5 KW cad.
- capacità vasca: 2000 l circa
- demineralizzazione: n° 01 da 6 mc/h
