Fosfatering är en sammanfattande benämning på ett stort antal kemiska ytomvandlingsprocesser som bildar en beläggning av metallfosfater på underlaget. Metaller som fosfateras är järn och stål, zink och förzinkat stål samt aluminium och i vissa fall magnesium.
Fosfatskikten används framför allt som korrosionsskydd av t ex bultar, muttrar, maskindelar etc, som förbehandling före lackering av till exempel bilkarosser och bilkomponenter, som smörjmedel och smöjmedelsbärare vid till exempel tråddragning, som inslitningsskydd på kugghjul i växellådor samt som elektrisk isolering.
Innan du fosfaterar
Ytorna som skall fosfateras måste vara rena från olja, smuts, fett och oxidbeläggningar. Den vanligaste rengöringsmetoden är mild alkalisk avfettning i vattenlösning, som föremålen doppas i eller sprutavfettas med.
Aktiveringsmedel bör alltid tillsättas i procesen innan fosfateringsbadet som konditioneringsmedel (groddbildare) för att ge täta, finkristallina skikt.
Fosfateringsreaktioner:
Reaktionen i samband med skiktbildningen består alltid av tre steg:
1. Betning
På stål sker följande:
Fe + 2H+ → Fe2++ H2 ↑
På förzinkat sker följande:
Zn + 2H+ → Zn2++ H2 ↑
2. Skiktutfällning
a) Zinkfosfat på stål
3Zn2+ + 2H2PO4– + 4H2O → Zn3(PO4)2 x 4H2O (Hopeit) + 4H+
alternativt
2Zn2+ + Fe + 2H2PO4– + 4H2O → Zn2Fe(PO4)2 x 4H2O (Fosfofyllit) + 4H+
alternativt
2Mn2+ + Zn2+ 2H2PO4– + 4H2O → Mn2Zn(PO4)2 x 4H2O (Zinkmanganfosfat) + 4H+
b) Zinkfosfat på förzinkat och aluminium
3Zn2+ + 2H2PO4– + 4H2O → Zn3(PO4)2 x 4H2O (Hopeit) + 4H+
alternativt
2Mn2+ + Zn2+ 2H2PO4– + 4H2O → Mn2Zn(PO4)2 x 4H2O (Zinkmanganfosfat) + 4H+
c) Manganfosfatskikt på stål
3Mn2+ + 2Fe2+ 4H2PO4– + 4H2O → (Mn,Fe)5H2(PO4)2 x 4H2O (Hureulit) + 4H+
3. Slamutfällning
Bara en del av det järn, som fälls ut vid betningen av stål går åt för skiktbildningen. Överskottet av tvåvärt järn oxideras till trevärt järn, som faller ut som slam.
Fe2+ + 2H+ + O → Fe3+ + H2O
Fe3+ + PO43-→ FePO4 (Järnfosfat)
Ovanstående beskrivning avser fosfatering av stål och förzinkat material. Reaktionsförloppet vid fosfatering av aluminium är något annorlunda men de består alltid av de tre stegen betning, skiktutfällning och slamutfällning.