Технологические процессы на основе титана

Предварительная обработка с титаном приобретает все большую популярность в качестве достойной альтернативы хроматному технологическому процессу для использования на коммерческих производственных линиях окраски листового материала. Коррозийная защита и эксплуатационные качества краски, нанесенной на алюминий, прошедший предварительную обработку составом на титановой основе, сравнимы с теми же параметрами для хроматной предварительной обработки. Безпромывочный процесс предварительной обработки на титановой основе, Алодин NR 1453, используется в настоящее время на производственной линии для предварительной обработки «Бармет Бедфорд Охайо» и Перматрит 1011используется на производственной линии для обработки рулонного материала компании «Гентек Билдинг Подукс» в г. Вудбридже. Основными преимуществами процессов на основе титана по сравнению с процессами на основе хрома, помимо меньшей угрозы для здоровья и окружающей среды, является повышение уровнясоответствияпроизводимой продукции и сокращения случаев получения брака.

Кислотные и щелочные составы на титановой основе были разработаны для предварительной обработки методом иммерсии или с помощью раствора. Щелочные растворы (рН 11.5-13.5) содержат ионы титана и комплексообразователь. После промывки образованная пленка обрабатывается в кислотном растворе, содержащим танин или дубильную кислоту. Большинство кислотных составов основаны на фторотитановой кислоте, они могут так же содержать танин или дубильную кислоту, другие органические кислоты, полимеры и другие оксиды металла.

Рост пленки при использовании предварительной обработкена основе фосфата, титана или фторида может быт ускорен путем использования ряда материалов.К этим материалам относятся азотистая, азотная, вольфрамовая, молибденовая или марганцевая кислота, их водораствримые соли или водорастворимые ораганопероксиды. Если не считать замещения фторцирконата, ZrF62- фтортитанатами, TiF62-, то многие составы на титановой основе похожи на ранее описанные циркониевые составы.Фтористые соединения с Hf, Si, Ge, Sn так же могут использоваться в аналогичных составах для предварительной обработки, однако предпочтение отдается фтортитановой кислоте. Нанесение составов осуществляется путем иммерсии или напыления, или путем безпромывочной предварительной обработки. Введение различных двухвалентных или трехвалентных металлов и некоторого количества других соединений приводит к получению составов, годных для предварительной обработки поверхностей из стали, гальванизированной стали или цинка, а так же алюминия.

Исследования пленок, сформированныхв процессе фтортитановой предварительной обработкиметодом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволили предположить, что общая пленкообразующая реакция будет иметь следующий вид:

H2TiF6 + 2Al2O3 → 4AlOF + TiOF2 + H2O

Фтортитановая кислота может катализировать окисление алюминия:

2Al + 3H2TiF6 → 3H2 + 2Al3+ + 3TiF62-

2Ak3+ + 3H2O → Al2O3 + 6H+

результат:

2Al + 3H2O → 3H2 + Al2O3

Оже-анализ по глубине образца показал, что безпромывочный вариант фтортитановой предварительной обработки не позволяет получать пленки однородного состава с широкой межфазной областью смешанных металлических оксифторидов. Угловая рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия показала, что концентрация фторидов будет наибольшей в верхних 9 нм пленки, а так же , что органический полимер может сконцентрироваться в поверхностном слое пленки. Структуры этого типа типичны для фтортитановых пленок предварительной обработки.

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия профиля по глубине второго состава выявила наличие высокого содержания фторида в поверхностных областях пленки, и позволила отметить быстрое сокращение содержания углерода, связываемое с избыточным содержанием органического материала в поверхности. Хотя органический материал в основном сконцентрирован на поверхности, однако его присутствие можно обнаружить по всей толщине пленки. Результаты рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии профиля по глубине, оже-анализа по глубине образца и химического анализа вместе позволяют предположить, что поверхностная область пленки состоит из 4AlOF· TiOF2 · H2O

однако большинство пленок имеют следующий состав :

Al2O3 · 4AlOF · TiOF2 · H2O