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.

Алодин NR 1453

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 уровня соответствия производимой 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 обработке на 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

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