Водный раствор для хроматнофосфатной обработки цинка и цинковых покрытий

 

ВОДНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ХРОМАТНОФОСФАТНОЙ ОБРАБОТКИ ЦИНКА И ЦИНКОВЫХ .§ ПОКРЕЛИЙ, преимущественно конверсионных , содержащий соединение шестивалентного хрйма и ортофосфорную кислоту , отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной СТОЙКОСТИ покрытий при 150-300°С, он дополнительно содержит дубитель для цинка общей формулы (C-,4H-ii (VSNtJn |и молочную кислоту при следующем,со;отношении компонентбв, г/л: Соединение шестивалентного хрома . 8-14 Ортофосфорная кислота 13-20 Молочная кислота 4,5-11 Дубитель для цинка общей формулы с ( C-i H OgSNa) 1-6 €

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) С 23 Р 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ у

S .. И ;1.Ы,:1 (21) 3555109/22-02 (22) 10 ° 01 ° 83 (46) 07.05 84. Бюл. 9 17

1-6 щ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) Н.М.Симонова, В.А.Касьян, Л.И.Метельская и Л.К.Кнопова (53) 621.794.620.197.2(088.8) (56) Заявка Японии Р 55-18532, кл. С 23 F 7/00, опублик. 1980.

2. Патент Англии 9 1234181, кл. С 7 U.(Ñ 23 F 7/26), опублик.1971.

3. Патент Японии Р 46-100677, кл. 12 A 41 (C 23 F7/26), опублик, 1971. (54)(57) ВОДНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ХРОМАТНОФОСФАТНОЙ ОБРАБОТКИ ЦИНКА И ЦИНКОВЫХ

ПОКРЫТИЙ, преимущественно конверсионных, содержащий соединение шестивалентного хрома и ортофосфорную кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости покрытий.при 150-300 С, 0Н дополнительно содержит дубитель, для цинка общей формулы (С дН О ЗЩя и молочную кислоту при следующем со, отношении компонентов, г/л:

Соединение шестивалентного хрома 8-14

Ортофосфорная кислота 13-20

Молочная кислота 4,5-11 дубитель для цинка общей формулы (С14Н1(О SN a)n !

1090757

Изобретение относится к химической обработке металлов, в частности к получению на поверхности цинка термостойких конверсионных пленок.

Известен раствор (.1) для обработки цинка и цинковых покрытий, обра- 5 зующий молибдатно-хроматные пленки на цинке, содержащий, Молибденовокислый натрий, г/л 15-20

Калий двухромовокислый, г/л 0,1-0 5

Ортофосфорная кислота, мл/л 1-25

Уксусная кислота, мл/л ДО при температуре обработки 65-80 С.

Обработка цинковых покрытий в этом растворе повышает защитную способность от атмосферной коррозии, повышенной (98%-ной) влажности, к воздействию температур только до

120 С.

Известен также раствор, позволяющий получать хроматные покрытия, устойчивые к термообработке, обладающие высоким электрическим сопротивлением изоляции и коррозионной стойкостью в атмосфере.

Для этого в растворы хроматирования добавляют спирт, алкиламин или гидрохинон. Состав предусматривает присутствие Б(, КОН, К СО . Отверждение полученной хроматной пленки производится в течение 5 мин при 300 С (2 3. 35

Недостатком этого раствора является невозможность использования его в серийном производстве, так как из за сложности состава неосуществим контроль компонентов раствора, .след- 40 ствием чего является, нестабильность свойств.хроматных покрытий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является водный раствор для хроматно-фосфатной обработки цинка и цинковых покрытий, содержащий, Г/Л:

Хромовый ангидрид 20

- Кремнефторид натрия 5О

Ортофосфорная кислота 20

Продолжительность обработки составляет 10 сек, сушка при 110 С продолжается в течение 5 мин.

Этот раствор придает цинковому покрытию повышенную коррозионную стойкость от атмосферной коррозии(3).

Однако при эксплуатации в условиях высоких температур (свыше 200 С), например щеткодержателей, конверси- 60 синая пленка растрескивается и осыпается вместе с цинковым покрытием.

Цель изобретения — повышение кор,розионной стойкости покрытий при

150-300 С, 65

Цель достигается тем, что водный раствор для хроматно-фосфатной обработки цинка и цинковых покрытий, содержащий соединение шестивалентного хрома и ортофосфорную кислоту, дополнительно содержит дубитель для цинка общей формУлы (С „+Н„„О 5 Ма)„ и молочную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:

Соединение шестивалентного хрома 8-14

Ортофосфорная кислота 13-20

Молочная кислота 4 5-11 . Дубитель для цинка общей формулы (С„+Н„„О 8М) и

1-6

Полученная конверсионная хроматно-фосфатная пленка имеет чернофиолетовый цвет и обладает высокой коррозионной стойкостью. Цвет и защитная способность пленок не изменяются при воздействии температур до,300 С, в то время как пленки, о полученные в стандартных хроматных растворах,. разрушаются (обезвоживаются) и осыпаются. Коррозионная стойкость их снижается до нуля.

B связи с тем, что молочная кислота берется в недостатке (так как при ее избытке резко возрастает скорость растворения цинкового покрытия в пассивирующем растворе из-за образования желатных комплексов), присоединение спиртового остатка кислоты происходит по одной гидроксильной группе в дубителе (формула 1).

При пассивации цинкового покрытия в предлагаемом растворе происходит окисление цинка с образованием и восстановление Су до С э" .

В результате ионы Z и Cr взаимодействуют с гидроксилом фенолов, непрореагировавшим с молочной кислотой, с образованием разветвленных полимерных цепей, Например, 0

Е-6-0Н

)0

ОН

В этом случае образование хелатных комплексов происходит с меньшей вероятностью (координационная связь металл-кислород карбоксильной группы).

Таким образом, в результате пассивации цинкового покрытия в предлагаемом растворе происходит образование сложных металло-органических соединений полимерной структуры, являющихся эфирами фенолов. В силу своего строt

1090757

СНфоРа

ОН

1 н-С-Сн, г 0

ОН

Коррози онная стойкость пленки, бал.

Внешний вид конверсионной пленки

Состав раствора, г/л

400 зоо 1

250

150

Раствор 1

Хорошо стойкое

Ортофосфорная кислота 13 ения они являются термопластами, имеют лаковую природу (основа фенолоформальдегидная смола),что и приводит к повышению термо- и водостойкостй..

Дубитель для цинка (ДЦ) по

ТУ 6-09-1245-76 представляет собой вязкую жидкость темно-вишневого цвета .с удельным весом 1,2-1,25.

Механизм защиты цинковых покрытий при обработке их в предлагаемом растворе сводится к следующему. 10

Молочная кислота, входящая в состав раствора, принадлежит к классу о(-оксикислот, которые проявляют свойства как кислот, так и спиртов.-При взаимодействии дубителя для цинка с 15 молочной кислотой получается эфир следующей приближенной формулы

Пример. В рабочую емкость,íà-30 полненную на 2/3 водой, вводят рас- четное количество хромовой кислоты или ее соли, затем добавляют ортофосфорную кислоту. Расчетное количество молочной кислоты приливают к дубите- 35 лю ДЦ, тщательно перемешивают и вводят в рабочий раствор.

Процесс обработки цинка этим раствором осуществляется в течение 60 с при температуре раствора 18-25 С. 40

Сушка пленки — при 18-25 С в течение о

30 мин либо при .150-300 С в течение

0 5-2 мин.

Конкретные примеры составов раст.воров .для хроматно-фосфатной обработ-45 ки цинка и цинковых покрытий приведены в таблице.

8 Черно-фио- Хорошо летовая, стойкое блестящая

Далее образцы подвергаются коррозионным и стендовым испытаниям.

Корроэионные испытания проводят в камере соляного тумана KCT-1M.

Температура в камере поддерживается

27 С, создаваемый в камере туман о обладает дисперсностью 1-10 мкм и водностью 2-3 г/мЗ Раствор для создания тумана готовят из расчета

33 3 г хлористого натрия на 1 л дистиллированной воды. Раствор распыляют в течение 15 мин через каждые .

45 мин. Осмотр покрытия производят через 5 сут. При этом образцы промывают дистиллированной водой, высушиваются на воздухе и подвергаются осмотру. Оценку коррозионных поражений производят в баллах по

ОСТ В3-9. 002-79. (Наивысший балл

1-2 вполне стойкое, наименьший балл — 9-10 нестойкое).

Стендовые испытания проводят в специальных камерах (скорость потока воздуха 2 м/с ) с целью установления воэможности использования предлагаемого раствора для деталей иэделий электрооборудования, испытывающих воздействие повышенных температур, в том числе и их предельных значений.

Испытания проводят в два цикла в течение 24 ч при 150+5 С (предельное значение повышенной температуры ); далее температуру в камере понижают до рабочего значения повышенной температуры (120 С) и выдерживают до достижения температуры окружающей среды (18+3 С).

Дальнейшие испытания проводят аналогично, с предельными значениями повышенных температур 250+5, 300110 и 400 10 С соответственно. После воздействия двух циклов каждого предельного значения повышенной температуры проводят разборку узла, осмотр опытных покрытий и постановку их на коррозионные испытания.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Корроэионная стойкость пленки после стендовых испытаний в течение 48 ч, бал, при температуре, С

4 4 9

Хорошо Хорошо Нестойкое стойкое стойкое

1090757

Прсдолжение таблицы. коррова овна» стойкость пленки бал е

Вн@ и нй вид кон» версиоиной пленки Состав раствора, г/л

400

150

250

300

4,5

Молочная кислота

Дубитель для цинка 1

Раствор 2

Сч+Ь

2 3

Вполне Хорошо стойкое стойкое

3 4 9

Хорошо Хорошо Нестойкое стойкое стойкое

Черно-фиолетовая, блестящая

Ортофосфорная кислота 17

Молсчная кислота, Дубитель для цинка

Раствор,3

14 Черно-фио- 2 3 3 3 9 летовая, Вполне Хорошо Хорошо Хорошо Нестойкое блестящая стойкое стойкое стойкое стойкое

+ь

Сч

Ортофосфорная кислота 20

Молочная кислота

Дубитель для цинка 6

Известный раствор

Желто-зеле20 ных токов

Нестойкое с испытаний сняты

4 б 9

Хорошо Удовлет- Нестойстойкое воритель-кое но стойкое

Хромовый ангидрид

Кремнефторид натрия 18

Ортофосфорная кислота 20

Из приведенных примеров следует, что обработка цинковых покрытий в предлагаемом растворе позволяет сохранять высокую защитную способность покрытия при воздействии повышенных (150-300 С) температур.

Обработка же цинковых покрытий в известном растворе не обеспечивает положительных результатов.

Коррозионная стойкость пленки после стендовым испытаний в течение 48 ч, бал, при температуре, С

Ф

При испытаниях покрытия с температурой 150 С пленка обезвоживается (обесцвечинается 1, растрескивается, при дальнейшем нагревании деталей

60 на 250-300 С,пленка осыпается . Защитная способность ее оценивается баллом 9 (мало стойкое и нестойкое).

Изобретение позволяет повысить коррозионную стойкость покрытий, --5 преимущественно конверсионных при

1090757

Составитель A.Áîðäà÷åâà

Техред С.Мигунова Редактор В.Иванова

Корректор Г. Решстник

Заказ 3020/25 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

150-300ОС, ра< ыирить исполь ов,.i".ие цинковых покрытий, позволяя примеHHTI> их вместо химического никелевого и др. покрытий.

Технико-зкономический э4>фекч о i использования изобре г :ния гостэвяяе1

23400 руб. на 10000 м поверхности.