Бура или фосфатирование? Выбор предпокрытия для волочения

При волочении проволоки, труб или профилей поверхность, входящая в волоку, не является голым металлом: на ней есть предпокрытие, за которое цепляется мыло. Три варианта, чаще всего встречающиеся в цехе, — покрытие бурой, известкование и фосфатирование. Все три описывают как «подготовку поверхности к волочению», но принципы их работы различаются в основе, и эта разница определяет, до какого обжатия ваша линия сможет дойти без проблем.

В статье разбираем различие между несущим и конверсионным покрытием, где буры и извести достаточно, в какой точке фосфат становится обязательным и на что смотреть при переходе между двумя системами.

Что именно делает предпокрытие?

Во время волочения, проходя через отверстие волоки меньшего диаметра, чем собственный, проволока испытывает и значительное давление, и удлинение по поверхности. Если волока и металл соприкасаются напрямую, начинаются трение, нагрев и схватывание; волока изнашивается, поверхность задирается. Функция предпокрытия — не предотвратить этот контакт в одиночку, а создать пористую удерживающую основу, за которую сможет зацепиться сухое волочильное мыло. Подробно этот механизм объясняется в статье трение при холодной штамповке.

Иначе говоря, предпокрытие само по себе не смазка. Его задача — подготовить поверхность, чтобы мыло могло образовать плёнку. Если предпокрытие слабо, мыло не зацепится; если мыло не зацепится, начнётся контакт металла с волокой. Это первое звено цепи.

Разница между несущим и конверсионным покрытием

Бура и известь — несущие покрытия, наносимые на поверхность в виде раствора и затем высушиваемые. Проволоку проводят через горячий раствор, вода испаряется, и на поверхности остаётся тонкая солевая плёнка. Эта плёнка не связывается с металлом химически; она лежит на нём. Её сцепление физическое, поэтому стойкость к механической нагрузке ограничена.

Фосфатирование — конверсионное покрытие: кислый раствор цинкового фосфата реагирует с железом на поверхности, часть металла растворяется, и на её месте зарождаются и растут кристаллы цинкового фосфата. Слой не кладут на металл, он из него происходит. Поэтому он ведёт себя так, будто замкнут в поверхности, и когда проволока в волоке удлиняется и утончается, слой движется вместе с ней. Как растёт кристалл, шаг за шагом объясняется в статье что такое фосфатирование.

Покрытие бурой: где его хватает, а где нет

Покрытие бурой дёшево, линия коротка, а химический контроль прост. При выдержанных температуре и концентрации в баке оно даёт приемлемую несущую плёнку. Оно и легко растворяется: удалить его с поверхности в последующем процессе (например, перед цинкованием или термообработкой) гораздо проще, чем фосфат. Поскольку цинка оно не содержит, нагрузки по цинку в сточных водах не создаёт.

Его пределы происходят оттуда же. Поскольку плёнка не связана с поверхностью, при большом обжатии и многопроходном волочении она разрушается внутри волоки; с каждым проходом защита убывает. Её стойкость падает при высокой скорости линии и высокой температуре волоки. Плёнка буры к тому же вбирает влагу: во влажном хранении у бунта состояние поверхности и качество волочения ухудшаются вместе.

Известкование (погружение в известковое молоко) ещё проще и дешевле; его основная функция — нейтрализовать кислотный остаток и оставить тонкий носитель. Оно всё ещё применяется на работах с низким обжатием и грубой проволоке, но по удержанию мыла и качеству поверхности это самый низкий из трёх вариантов.

Сравнительная таблица

Таблица — не рейтинг, а инструмент сопоставления. Вместо «фосфат всегда лучше» разумнее спросить: каково суммарное обжатие на этом изделии, сколько проходов, какова скорость линии и в какую операцию деталь идёт после волочения?

Что и когда выбирать

• Грубое волочение с низким обжатием в один-два прохода, где поверхность потом нужно быстро очистить: извести или буры обычно достаточно.
• Среднее обжатие, линия средней скорости, стандартные проволочные изделия: бура остаётся на грани; по мере роста ваших целей по ресурсу волок и качеству поверхности переход на фосфат окупается.
• Высокое суммарное обжатие, многопроходное волочение, высокая скорость линии: цинковый фосфат на практике является единственным здравым вариантом.
• Холодная высадка, болты и гайки, осадка и глубокая вытяжка: пара «фосфат + мыло» является стандартом; несущие покрытия такую деформацию не выдержат.
• Прямое цинкование, покрытие или отдельные виды термообработки после волочения: в игру вступает лёгкость удаления; процесс нужно оценивать целиком.

На фосфатной стороне есть и дополнительный выбор типа слоя: цинковый или марганцевый фосфат мы сравниваем в статье марганцевый или цинковый фосфат.

Как сравнивать стоимость?

Химическая стоимость линии с бурой низка; с этой точки зрения фосфат выглядит дорогим. Но общая стоимость на линии волочения — это не только цена химии. В тот же расчёт входят частота замены волок, число обрывов, простои линии, доля брака, возвраты по поверхности и расход мыла. Поскольку на фосфатированной поверхности мыло зацепляется лучше, расход мыла на тонну обычно падает; эту связь мы разбираем в статье снижение расхода мыла.

Решение о предпокрытии — это не сравнение цен на химию, а сравнение ресурса волок и доли брака.

На что смотреть при переходе с буры на фосфат

Переход не заканчивается заливкой фосфата в бак. Фосфатное покрытие требует многостадийной линии: обезжиривание, промывка, травление, промывка, активация, фосфатирование, промывка и нейтрализация. Если одной из стадий не хватает, слой не сформируется в нужном качестве. Последовательность и функцию каждой стадии вы найдёте в статье процесс фосфатирования по шагам.

• Подготовка поверхности: фосфатная ванна не является моющим средством; недостаточное обезжиривание означает пятнистый слой сразу.
• Активация: это стадия, задающая размер кристалла; пропустите её — и слой будет крупным и рыхлым, см. ванна активации.
• Контроль ванны: общую и свободную кислотность и ускоритель нужно измерять регулярно, см. обслуживание фосфатной ванны.
• Цель по массе покрытия: для вашего изделия следует задать коридор г/м² и подтверждать его измерением.
• Шлам и сточные воды: фосфатная линия производит шлам; планируйте сторону утилизации и очистки с самого начала.
• Совместимость с мылом: выбор между реактивным и нейтральным мылом поверх фосфата меняется, см. выбор волочильного мыла.

Кратко

Бура и известь — несущие покрытия, лежащие поверх поверхности; дешёвые, простые и легко снимаемые, но не выдерживающие роста деформации. Цинковый фосфат — конверсионное покрытие, происходящее из металла; вложения и управление отходами тяжелее, но это единственный практичный вариант, дающий повторяемый результат при высоком обжатии, многопроходном волочении и холодной высадке. Правильное решение принимают, читая вместе суммарное обжатие изделия и процесс после волочения.

Kimfosan производит цинкфосфатные покрытия (KİMSOL) и волочильные мыла (Kimkal). Чтобы оценить, достаточна ли ваша существующая линия с бурой или известью для вашего изделия, или спланировать переход на фосфат, обратитесь к нашей технической службе. Работая с 1982 года, Kimfosan оказывает техническую поддержку с учётом ваших технологических условий на своём заводе в Картепе / Коджаэли, Турция.