Раствор для очистки металлических поверхностей "николин-к

 

Изобретение относится к подготовке металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий, а именно к растворам одновременного удаления жиромасляных загрязнений и окисного слоя с поверхности стальных деталей и обезжиривания деталей других , отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя на своей поверхности. Раствор содержит. кроме хвойного экстракта, сульфата натрия, серной кислоты, по крайней мере одного поверхностно-активного вещества, выбранного из группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5, по крайней мере одного вещества, выбранного из группы , содержащей тринатрийфосфат, и воды дополнительно гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль. Группа, содержащая тринатрийфосфат, дополнительно содержит пирофосфат натрия и триполифосфат натрия. Повышение эффективности и расширение области применения раствора для подготовки металлических деталей достигается введением гипофосфита натрия в качестве влажной коррозии, использованием полиэтиленгликоля в качестве вспомогательного ПАВ, устойчивого как в щелочной, так и в кислой средах. 4 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 23 G 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4070363/23-02 (22) 03.03.86 (46) 07.02.88. Вюл. У 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (72) Н.Н.Дыханов и Е.В.Курган (53) 621.7.024.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1213086, кл. С 23 G 1/26, 1984. (54) РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ "НИКОЛИ11-К" (57) Изобретение относится к подготовке металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий, а именно к растворам одновременного удаления жиромасляных загрязнений и окисного слоя с поверхности стальных деталей и обезжиривания деталей других, отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя на своей поверхности. Раствор содержит, ÄÄSUÄÄ 1371988 А 1 кроме хвойного экстракта, сульфата натрия, серной кислоты, по крайней мере одного поверхностно-активного вещества, выбранного иэ группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол

ДТ-7, синтамнд-5, по крайней мере одного вещества, выбранного из группы, содержащей тринатрийфосфат, и воды дополнительно гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль. Группа, содержащая тринатрийфосфат, дополнительно содержит пирофосфат натрия и триполифосфат натрия. Повышение эффективности и расширение области применения раствора для подготовки металлических деталей достигается введением гипофосфита натрия в качестве влажной коррозии, использованием полиэтиленгликоля в качестве вспомогательного

ПАВ, устойчивого как в щелочной, так и в кислой средах. 4 табл.

0,7-0,9 смесь

Полиэтиленгликоль-9, полиэтиленгликоль-35

0,2-0,4 или их смесь

Тринатрийфосфат, пирофосфат натрия, триполифосфат натрия или их смесь 6-8

Гипофосфит натрия 1-2

Хвойный экстракт 0,3-0,5

Сульфат натрия 26-28

Серная кислота (до рН 1-9) 0,05-4,0

Для использования в практике очистки металлических поверхностей перед защитными покрытиями предлагаются три варианта указанного раствора

"Николин-к-1" (серная кислота г;о

40 рН 8,5-9) для обезжиривания стальных, медных и .латунных деталей. Николинк-2" (серная кислота до рН 7-7,5) для обезжиривания деталей из алюминия, цинка и их сплавов, Николин-к-3" 45 (серная кислота до рН 1-3) для одновременного удаления жиро-масляных загрязнений и окисного слоя со стальных деталей.

П р и м e p 1. Варианты раствора

"Николин-к" готовят следующими способами.

Способ I. В бак помещают 10 л водопроводной воды и растворяют в ней при барботировании воздухом заданные количества компонентов раствора "Николин-к", вводя их в следующей. последовательности: сульфат натрия, тринатрийфосфат, пирофосфат натрия, 30

1 137198

Изобретение относится к области подготовки металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий и

"предназначено для одновременного

5 обезжиривания и активирования поверхности стальных деталей, а также для обеэжиривания поверхности деталей из других, отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя о на своей поверхности.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки и расширение области применения раствора в процессе подготовки металлических поверхностей 15 к защитным покрытиям.

Цель достигается использованием раствора следующего состава, г/л:

ПАВ, выбранное из группы: синтанол 20

ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5 или их

8 2 триполифосфат натрия или их смесь в произвольном весовом соотношении; гипофосфит натрия; сухой натуральный лечебный хвойный экстракт; полиэтиленгликоль-9; полиэтиленгликоль-35 или их смесь в произвольном весовом соотношении; синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5 или их смесь в произвольном весовом соотношении; серная кислота до рН 8,59 (варианты раствора "Никопин-к-1"), до рН 7-7,5 (варианты раствора "Николин-к-2") или до рН 1-3 (варианты раствора "Николин-к-3").

Способ II. В фарфоровую шаровую мельницу помещают в произвольной последовательности заданные количества всех, кроме воды и серной кислоты, компонентов раствора Николин-к", указанных в способе I перемешивают в течение 10-15 мин и получают светло-желтый сыпучий порошок с запахом хвои. Затем в бак помещают 10 л водопроводной воды и растворяют в ней при барботировании сжатым воздухом заданное количество приготовленного порошка. К полученному раствору приливают серную кислоту до соответствующих значений рН среды.

Варианты растворов "Николин-к-1" и "Николин-к-2", полученные первым или вторым способами, нагревают до заданной температуры опыта (c точностью +5 С) и погружают в них на специальных подвесках серию деталей (50-60 шт.) из стали, меди, латуни, алюминия, цинка и их сплавов со средней (до 5 г/м ) и высокой (до 20 г/м )< степенью загрязнения поверхности смазочными маслами, не прекращая барботирования сжатым воздухом.

Через заданные промежутки времени три детали извлекают иэ обезжиривающего раствора и определяют среднюю продолжительность процесса их полного обеэжиривания при заданной температуре опыта по полноте смачивания обезжиренной поверхности водой методом напыления водной пленки.

При выдерживании в течение 30 мин серии деталей из стали, меди и латуни в растворе 20-30 r сульфата натрия, 5-10 г тринатрийфосфата и 1-2 г гипофосфита натрия в 1 л воды, подкисленной серной кислотой до рН 8,59 (рН раствора "Николин-к-1") и нагретой до 80+5 С, заметных изменений в структуре поверхностного слоя дета88

40

50

1-2

55 з 13719 лей не происходит. При выдерживании в течение 30 мин деталей из алюминия, цинка и их сплавов в растворе указанных солей, подкисленном серной кисло- . той до рН 7-7,5 (рН раствора "Николин-к-2") и нагретом до 50+5 С, нарушения структуры поверхностного слоя деталей не происходит. В соответствии с результатами опытов при исполь- ð зовании эффективности вариантов обезжиривающего раствора "Николин-к-1" температуру в баке поддерживают не выше 80+5"С, а при испытании эффективности вариантов обезжиривающего раствора "Николин-к-2" не выше

5015 С..

Составы различных вариантов испытывающихся растворов "Николин-к-1" и

"Николин-к-2" даны в табл. 1, а результаты определения оптимального соотношения компонентов в вариантах предлагаемого раствора и продолжительности процессов полного обезжиривания поверхности деталей с их помо- 25 щью при различной температуре опытов представлены в табл. 2 и 3.

Как видно из результатов в табл.2 и 3, оптимальное соотношение компонентов в растворах "Николин-к-1" и до

"Николин-к-2" отвечает составам N - 213 и находится в пределах, г/л:

Синтанол ДС-10 (составы Ф 2,4,10- 11),синтанол ДТ-7 (состав Р 8), синтамид-5 (состав

Ф 9) и их смеси (составы N- 12 и 13) 0,7-0,9

Полиэтиленгликоль-9 (составы Ф 2-4,6-9 и

11), полиэтиленгликоль35 (состав У 10) и их смеси (составы Ф 12-13) 0,2-0,4

Тринатрийфосфат (составы Ф 2-4-8-10), пирофосфат натрия (состав Ф 6), триполифосфат натрия (состав М 7) и их смеси (составы Ф 1113) 6-8

Гипофосфит натрия (составы У 2-4, 6-13)

Сульфат натрия (составы У 2-4, 6-13) 26-28

Сухой хвойный экстракт (составы N 2-4, 6-13) 0,3-0,5

Серная кислота (до рН

8,5-9 или 7-7,5) 0,05-2,0

Иэ табл. 2 видно, что при соблюдении состава вариантов раствора "Николин-к-1" в укаэанных пределах и рН среды в пределах 8,5-9 оптимальная температура процесса обезжиривання стальных, медных и латунных деталей находится в пределах 60-70+5 Ñ, а время полного обезжириванпя деталей при этой температуре — в пределах

0,5-2 мин. В тождественных условиях время полного обезжиривания таких же деталей раствором Николин-CM" (вариант известного раствора) находится в пределах 2-3 мин, хотя содержание вспомогательного ПАВ (карбоксиметилцеллюлоэы) в нем вдвое выше содержания полиэтиленгликоля в предлагаемом растворе.

Из табл. 3 видно, что при соблюдении состава вариантов раствора "Николин-к-2" в указанных пределах и рН среды в пределах 7-7,5 оптимальная температура процесса обеэжиривания деталей из алюминия, цинка и их сплавов находится в пределах 40-50+5 С, а время полного обезжиривания деталей — в пределах 4-6 мин. В тождественных условиях время полного обезжиривания таких же деталей раствором

"Николин-АЦ" (вариант известного раствора) находится в пределах 7

10 мин, хотя содержание вспомогательного ПАВ в нем вдвое выше, чем в предлагаемом растворе.

Таким образом, судя по времени полного обезжиривания одинаковых деталей в тождественных условиях, оба варианта предлагаемого раствора "Николин-к эффективнее соответствующих вариантов известного раствора.

Иэ сопоставления результатов табл. 2 и 3 видно, что использование в вариантах раствора "Николин-к" компонентов в количествах ниже указанных пределов (состав У 1) приводит к снижению эффективности растворов, что проявляется в увеличении продолжительности процесса полного обеэжиривания деталей с их помощью, а использование тех же компонентов в количествах выше верхнего из указанных пределов (состав У 5) практически не целесообразно, так как оно не приводит к дальнейшему сокращению продолжительности процесса обеэжиривания, а обусловливает лишь неоправданный перерасход всех компонентов.

1371988

15

35

50

Введение в раствор "Николин-к" вместо синтанола ДС-10 равных весовых количеств синтанола lIT-7 (состав Ф 8), синтамида-5 (состав Ф 9) или их смесей с синтанолом ДС-1О в различных соотношениях (составы У 12 и 13), при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора. Введение в раствор

"Николин-к" вместо тринатрийфосфата равных весовых количеств пирофосфата натрия (состав Р 6), триполифосфата натрия (состав У 7) или их смеси с тринатрийфосфатом в различных соотношениях (составы Ф 11-13) при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора.

Кроме того, введение в раствор "Николин-к" вместо полиэтиленгликоля-9 равных количеств полиэтиленгликоля35 (состав Ф 10) или его смеси с полиэтиленгликолем-9 в различных соотношениях (составы Ф 12 и 13) при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора.

Пример 2. Предварительные эксперименты по изучению процесса одновременной очистки поверхности, стальных деталей от жиромасляных загрязнений (обезжиривание) и окисного слоя (травление) раствором "Николинк" осуществляются следующим образом.

В эмалированный кислотостойкай эмалью бак, снабженный термометром, пропеллерной мешалкой из стеклопластика и капельной воронкой, помещают

20Х-ную серную кислоту (обычно применяемая концентрация этой кислоты для травления стали) и нагревают до 6080 С (обычная температура процесса серно-кислотного травления стали) .

Серию стальных пластин (заготовки дверных и оконных петель) с визуально обнаруживаемой ржавчиной на поверхности взвешивают с точностью до 0,1 r погружают на специальных подвесках в бак с 207-ной серной кислотой, нагретой до 60-80 С, выдерживают до исчезновения ржавчины (визуальное определение). Протравленные детали извлекают иэ травильного раствора, погружают на 0,5-1 мин в 5Х-ный раствор бихромата калия, затем промывают проточной водой, сушат горячим воздухом и снова взвешивают. Потерю в весе деталей делят на их полную поверхность и таким путем определяют плотность окисного слоя (г/м ).

Другую серию таких же деталей взвешивают с точностью до О,1 r, погружают в веретенное масло, извлекают, выдерживают в подвешенном состоянии в течение 2-3 ч и снова взвешивают. Увеличение веса деталей делят на их полную поверхность и таким образом определяют степень загрязнения деталей смазочными маслами (г/м ).

Процесс одновременного обезжиривания и травления стальных деталей раствором "Николин-к-3" осуществляют следующим образом.

В эмалированный бак помещают 10 л того или иного варианта раствора "Николин-к-3" (компонентный состав вариактов дан в табл. 1), нагревают до заданной температуры и при работающей мешалке (100-150 об/мин) в раствор погружают. на специальных подвесках серию стальных деталей (50-60 шт.) так, чтобы они не затрудняли вращение мешалки. Величину рН среды в баке на протяжении всего опыта поддерживают в пределах 1-3 периодическим прикапыванием из воронки дополнитель.— ного количества концентрированной серной кислоты.

Через заданные промежутки времени из бака извлекают три детали, промывают их теплой (30-40 С) дистиллированной водой, визуально фиксируют наличие или отсутствие ржавчины и определяют полноту обезжиривания методом напыпения водной пленки (пример 1).

Результаты серийных опытов по определению продолжительности объединенного процесса обезжиривания и травления стальных деталей вариантами раствора "Николин-к-3", проведенных в тождественных условиях, представлены в табл.4.

Как видно из табл. 4 и сопоставления приведенных в ней результатов с данными табл. 2, между обеэжиривающим действием. вариантов раствора

"Николин-к-3" и их способностью удалять ржавчину с поверхности тех же деталей существует определенная зависимость: чем выше эффективность обезжиривающего действия, тем быстрее удаляется слой ржавчины. Это вполне закономерно, поскольку жиромасляный

55 слой экранирует окисный слой на поверхности очищаемых деталей. Оптимальное соотношение компонентов в состане вариантов раствора "Николинк-3" отвечает составам У 2-4, 6-13 и

13.719

По крайней мере одно

ПАВ, выбранное иэ группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5

Полиэтиленгликоль

Гипофосфит натрия

0,7-0,9

0,2-0,4

1-2

Хвойный экстракт 0,3-0 5

Серная кислота 0,05-4,00

По крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей тринатрийфосфат, пирофосфат натрия, триполифосфат натрия 6-8

Сульфат натрия 26-28 таолнц °

Сопериание компонентов (г/л) в составах раствора "Николин-к"

Компоненты растворов

1 2 3 4. 5 6 7 8 9 1О 11 12 13

27 27

1,5 1,5

0,4 0,4

2,0 2,5

О,3 O,з

0,2 0,15

2>5 2,0

2,0 2 5

27 27 27 27

28 29

2,0 2>5

0,5 0,6

8 9

0,9 1>О

0,4 0,5

Сулвфат натрия 25

Гипофосфнт натрия 0,5

Сухой хвойный экстракт 0,2

Тринатрийфосфат 5

1,5

1,5 1>5

0,4 0,4

1,5

1,5 1,5

0,4 0,4

1,0

1>5

О,4

0,4

0,4

О,3

7 7

2,5 о,в о,в

О,в О,в

О,з О,З

Снитаиол ДС-10

Полиэтиленгликоль-9

Пирофосфат натрия о,в

0,7

0,6

О,Э о,з о,з

0,3

0,2

О,1

2,5

0,7

Триполифосфат натрия г,о о.з

0,2

0,8

Сиитанол ДТ-7

0 ° 2 О,З о,в

Сннтамид-5 находится в тех же пределах, что и в составе вариантов "Николин-к-1" и

"Николин-к-2".

При соблюдении оптимального соотношения компоненТов в растворе НикоIl 5 лин-к-3" оптимальная температура объединенного процесса обезжиривания и травления поверхности стальных деталей находится в пределах 70-80+5 С, а время полного удаления жиромасляных загрязнений и окислов с их поверхности — в пределах 20-25 мин.

Таким образом, варианты предлагаемого раствора "Николин-к-1" и "Николин-к-2" по обезжиривающей способности превосходит одинаковые по величине рН варианты известного раствора "Николин-СМ" и "Николин-АЦ", что. выражается в меньшей продолжи- 20 тельности процесса обеэжиривания в сопоставимых температурных условиях.

Вариант предлагаемого раствора "Николин-к-3" обладает новым качеством, которого не имеют варианты известно- 25 го раствора: с его помощью с поверхности стальных деталей можно одновременно удалять смазочные масла и окислы железа (ржавчину).

Таким образом, предлагаемый раст- 30 вор "Николин-к" повышает эффективность и расширяет область применения раствора в процессе подготовки металлических поверхностей к защитным покрытиям.

Формула изобретения

Раствор для очистки металлических поверхностей "Николин-к"

88 8

Раствор дл очистки металлических поверхностей, содержащий хвойный экстракт, сульфат натрия, серную кислоту, по крайней мере одно поверхностно-активное вещество (ПАВ), выбранное из группы, содержащей синтанол

ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5, по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей тринатрийфосфат, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, он дополнительно содержит гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль, а грзяппа содержащая тринатрийфосфат, дополнительно содержит пирофосфат натрия и триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Продолжение табл. 1

1371988

Содеркание компонентов (г/л) в составах раствора "Николин-к"

Компоненты растворов

2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12

Полизтнленгликолв-35

Серная кислота

0,3

0,1 0,15

До рН 8,5-9 для ооезниривания деталей из стали, меди, латуни

До рН 7-7,5 для ооезниривания деталей из алюминия, цинка и ик сплавов

До рН 1-3 для одновременного обезкиривания и травления стальных деталей

Таблица 2

Состав

Средняя продолжительность процесса полного обезжиривания поверхности стальных, медных и латунных деталей (мин) вариантами раствора "Николин-к-1" при температуре !1.) 40+5 50+5

30+5

60+5 70+5 80 5

18-20

10-12

14-16

11-12

7-9

3-5

7-9

3-4

1,5-2

1,5-2

7-9

3-4

О, 5-1

О, 5-1

7 — 9

3-4

0,5-1

О, 5-1

7-8

3-4

0,5-1

7-9

3-4

7-8

3-4

0,5-1

0,5-1

0,5-1

0,5-1

0,5-1

0,5-1

7-9

3-4

7-9

3-4

7-9

3-4

7-9

3-4

7-8

3-4

7-8

3-4

10-11

0,5-1

"НиколинСМ" +

2-3 1 .5-2

5-6

20-25

10-12

1-1,5

+1

Обеэжириванию подвергаются детали со средней степенью загрязнения поверхности (до 5 г/м ) смазочными маслами. аа!

Оптимальный состав раствора Николин-CM принимают за эталон сравнения при оценке эффективности раствора "Николин-к-1".

20-25

14-15

10-12

10-12

10-11

10-12

10-11

10-12

10-12

10-12

10-12

10-11

1,5-2

1, 5-2

1, 5-2

1,5-2

1, 5-2

1,5-2

1, 5-2

1,5-2

1,5-2

1,5-2

1, 5-2

0,5-1

0,S-1

0,5-1

0,5-1

0,5-1

0,5-1

0,5-1

0 5-1

0,5-1

0,5-1

Состав

Средняя продолжительность процесса полного обезжиривания деталей иэ алюминия, цинка и их сплавов (мин) вариантами раствора "Николин-к-2" при температуре (ОC) "

) ) 1

30+5 40+5 50+5

20+5

16-18 12-14 12-14

8-10

12-14

9-10

8-10

4-5

5-6

4-5

5-6

8-10

4-5

5-6

8-9

4-5

5-6

9-10

9-10

4-5

5-6

5-6

4-5

8-9

4-5

5-6

8-9

4-5

5-6

9-10

9-10

5-6

4-5

5-6

8-9

4-5

5-6

8-9

"НиколинАц" +»1

7-8

9-10

15-16

20-23

1 В составах У 1-13 при температуре 20-30+5 Ñ обеэжириванию подвергаются детали со средней степенью загрязнения поверхности смазочными маслами (до 5 г/м ), а при температуре 4050g5 С с высокой степенью загрязнения (до

20 г/м ) Оптимальный состав раствора "Николин-АЦ" принимают эа эталон сравнения при оценке эффективности вариантов раствора "Николин-к-2"

19-20

16-18

12-14

12-14

11 — 12

12-14

12-14

12-13

12-14

12-15

12-14

12-14

12-14

1371988

Р

Таблица 3

1371988 !4

Таблица 4

Средняя продолжительность (мин) объединенного процесса полного удаления слоя жиромасляных загрязнений (до 5 г/м ) и слоя окислов железа (до 50 г/м ) с поверхности стальных деталей раствором Николин-к-3" при температуре (С) Состав

60+5 70 5 80+5 90+5

30-35

20-25

15-20

15-18

16-20

15-18

35-40

30-35

20-25

22-23

22-24

23-25

16-20

24-25

15-17

15-17

16-18

17-19

16-18

16-18

22-25

21-24

23-25

23-25

22-24

22-24

12

При 90>5 С плотность окисного слоя на поверхности исходных деталей достигает 75 г/м .

Составитель С.Виноградов

Редактор И.Горная Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 458/24

Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

50-60

35-40

30-35

31-34

31-34

32-34

32-35

33-35

31-35

32-34

33-35

32-35

32-35

30-35

20-25

15-20

15-18

16-18

15-19

16-18

15-18

15-18

16-19

17-18

16-18

16-18