Раствор для фосфатирования металлической поверхности

 

Изобретение относится к области обработки металлической поверхности химическим путем, в частности к получению фосфатных покрытий, и может быть использовано при обработке проволоки , труб перед холодной деформацией и при обработке стали с последующим промасливанием. Цель изобретения - сокращение расхода реагентов, уменьшение токсичности промывных и сточных вод и повышение эффективности раствора. Раствор для фосфатирования металлической поверхности содержит , мас.%: ионы цинка 10,6-11,6; ионы никеля 0,068-0,1; ионы фосфата 24,1-27,5; ионы нитрата 10,5-12,4; ионы железа () 0,046-0,07; Водаостальное. Раствор позволяет получать фосфатные покрытия скоростным и осадочным способами. Для фосфатирования методом окунания толстой проволоки перед холодной деформацией и листовой стали перед промасливанием состав используют в количестве 36- 73 г на 1 дм водного раствора; для фосфатирования скоростным методом - 140-220 г на 1 дм водного раствора. Введение трехвалентного железа в цинкфосфатирующий раствор при определенном массовом соотношении приводит к снижению равновесных свободных кислотностей, повьппению равновесных значений рН, увеличению скорости образования фосфатного слоя, снижению массы стравленного металла и уменьшению расхода химикатов. 5 табл. (Л со 00

COIO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 23 С 22/08

ВСЕ(Рн? 3! ЯЯ

13 . „„13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

БИБИКА .. .м А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3958840/23-02 (22) 27.09.85 (46) 15.03.88. Бюл. Н 10 (71) Научно-производственное объединение "Лакокраспокрытие" (72) Н.А.Бабакина, Л.H.Ìàêîâà, В.Г.Парсаданов, 3.В.Сидорова, Е.Ф.Акимова, С.П.Иванова, О.В.Татарчук, Т.А.Соловьева, Л.М.Гусева и В.А.Чумаевский (53) 621.794.62 (088.8) (56) РЖ "Коррозия и защита от Коррозии", 1980, 1" 7, К-245.

Лапатухин В.С. Фасфатирование металлов. М.: Машгиз, 1958, с.15.

Авторское свидетельство СССР

У 1266238, кл. С 23 С 22/07, 1984. (54) РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к области обработки металлической поверхности химическим путем, в частности к получению фосфатных покрытий, и может быть использовано при обработке проволоки, труб перед холодной деформацией и при обработке стали с последующим промасливанием. Цель изобрете„„SU, 1381196 А1 ния — сокращение расхода реагентов, уменьшение токсичности промывных и сточных вод и повышение эффективности раствора. Раствор для фосфатирования металлической поверхности содержит, мас.7.: ионы цинка 10,6-11,6; ионы никеля 0,068-0,1; ионы фосфата

?4,1-27,5; ионы нитрата 10,5-12,4; ионы железа (Fe " ) 0,046-0,07; вода— остальное. Раствор позволяет получать фосфатные покрытия скоростным и осадочным способами. Для фосфатированин методом окунания толстой проволоки перед холодной деформацией и листовой стали перед промасливанием состав используют в количестве 3673 r на 1 дм водного раствора; для фосфатирования скоростным методом !

40-220 г на 1 дм водного раствора.

Введение трехвалентного железа в цинкфосфатирующий раствор при определенном массовом соотношении приво- ф дит к снижению равновесных свободных кислотностей, повьппению равновесных значений рН, увеличению скорости образования фосфатного слоя, снижению массы стравленного металла и уменьшению расхода химикатов. 5 табл. пиаб

1381196

Изобретение относится к обработке металлической поверхности химическим путем, в частности к получению Аосфатных покрытий, и может быть использовано при обработке проволоки, труб перед холодной деАормацией и при обработке стали с последующим промасливанием.

Цель изобретения — сокращение рас- 1ð хода реагентов, уменьшение токсичности промывных и сточных вод и повышение эффективности раствора.

Для фосфатирования методом окунания толстой проволоки перед холодной 15 деформацией и листовой стали перед промасливанием состав используют в количестве 36-73 r на 1 дм водного раствора.

Для фосфатирования скоростным ме- 2р тодом тонкой проволоки перед холодной деформацией состав используют в количестве 140-220 r на 1 дм водноro раствора.

Совместное введение катионов трех- 25 валентного железа и никеля в Zn-фосфатирующий раствор при определенном весовом соотношении компонентов приводит к снижению равновесных свободных кислотностей, повышению равновес- 30 ных значений рН, увеличению скорости образования фосфатного слоя, снижению массы стравленного металла и уменьшению расхода химикатов. Состав используют для фосфатирования проволоки различных диаметров различными методами: окунанием и скоростным, а также как для приготовления, так и корректирования растворов.

Состав концентрата, используемого для приготовления и корректировки каждого из растворов, в которых фосфатируют листовую сталь, толстую, тонкую проволоку окунанием или ско- 45 ростным методом, приведен в табл. 1.

Концентрат готовят из окиси цинка, ортофосфорной и азотной кислот, азотно-кислого или хлорного железа, азотно-кислого или хлористого никеля и воды.

Рабочие фосфатирующие растворы готовят путем растворения в воде концентрата, состав которого приведен в табл. 1, в количестве 36, 54, 72, 108, 144 и 220 г на 1 дм раствора.

Растворы приводят в состояние равновесия при t = 75+5 С, при этом определяют их параметры — содержание цинка, свободной и общей кислотностей, величину рН.

Пример 1. Стальные образцы из стали 0,8 КП размером 100 . 70 . 0,8 обеэжиривают, промывают в холодной воде, активируют в растворе, содержащем фосфат титана, затем фосфатируют в растворах.

Составы и свойства фосфатных покрытий и характеристика процесса фосфатирования сведены в табл. 2.

Пример 2. Стальную проволоку диаметром 6-24 мм из стали 1ОКП травят в 157.-ном растворе серной кислоты с ингибитором до полного удаления окалины при 60-70 С, промывают в холодной воде, активируют в растворе, содержащем фосфат титана, затем фосфатируют методом окунания при 75+5 С.

Состав и свойства фосфатных покрытий представлены в табл. 3.

Пример 3. Стальную проволоку диаметром 1,8 мм иэ стали 60 промывают горячей водой, травят в 157.-ном растворе серной кислоты с ингибитором И-1В при 60-70 С в течение 2230 с, промывают в холодной воде и фосфатируют при 75+5 С.

Состав и свойства фосфатных покрытий представлены в табл. 4.

Пример 4. Стальную проволоку диаметром 1О мм из стали 10КП предварительно обрабатывают аналогично примеру 2. Затем фосфатируют в растворе

6А, содержащем оптимальные концентрации катионов ИР и Fe при 75 С в течение 1О мин.

Корректирование рабочего раствора

6А ведут в одном опыте концентратом

6 с оптимальным содержанием катионов

Fe + N1. +, а в другом — концентратом 1, но не содержащим катионов железа и никеля. Концентраты дозируют непрерывно в процессе выработки растворов.

Проводят анализ раствора на содержание в нем цинка, никеля, железа, свободной и общей кислотностей до и после фосфатирования 0,65 м поверхности в 1 дм раствора.

Общая кислотность раствора определяет содержание в нем фосфат-ионов и нитрат-ионов.

Оценивают свойства Аосфатных покрытий и параметры процесса холодной деформации.

Результаты представлены в табл.5 (опыты 1 и 2).

1381196

Состав для фосфатировання (к

Содераание, мас.I, в растворах

I 1

1 Х" 1

? (9 10 11

2о"!

0 6 11,6

24 ° 1 27,5

11,1 11>1

26,4 26,4

11,45 II>45

0,058 О, 120

11, 1 11, 1 10,6 11,6

12,5

20,7

26,4

26,4

26,4

26,4 24,1 27,5

11,45 11,45 11 ° 45 !0,50 12,40

11,45

1О, 50 12 ° 40 15, 50

1!О, Те»

0 058 О 046 0,070

0,030 О, 120

О, 100 О, 180 0,084 0>068 О, 100 0,045 О, 180 0,080

Остальное

Вода

Та блица 2

Составм и характеристика фосфатных покр>етиА, полученньос при фосфатировании листовой стали ОВЕП методом окунания при с 75 5 С

Содер кение

Содерванме

Время обра вова сса фостного оя, г/и

На с с а

Раэме

Раст

SO!> еиниА ид посход кристалло ворив металл цинка в рабочем коннтитие центрата в растворе г/дм ння слоя, мам та, /!00 М> слоя мии растворе, гlдм>

1,5+0,1О

2,2 0,20

36 4

72 8

20-35 4,0

20-35 4,2

6,010, 15

7,0ФО,!8

2,6

Средиекристаллическае

3 ° О структура

des корроэии

1,8 0,12

7 36 4

72 8

8 36 4

6,3сО, 16

7,6+0,20

6 ° О 0,2

20-40 4,0

15-40 Ь, 3

20-40 4,2

2,7

То яе

1,9 О, 13 ! 7 О,!2

2,8

2,6

Пример 5. Тонкую стальную проволоку диаметром 1,8 мм иэ стали

60 фосфатнруют в растворе 6Г скоростным методом в установке проходного типа при 75+5 С в течение 15-22 с.

Предварительно проволоку обрабатывают аналогично примеру 2.

В процессе фосфатирования раствор

6Г корректируют в одном опыте дозировкой исходного концентрата 6 с оптимальным содержанием катионов, а в другом — дозировкой концентрата 1, который не содержит катионов никеля и железа. Результаты представлены в табл. 5 (опыты 3 и 4).

Таким образом, предлагаемый раствор позволяет получить качественные фосфатные покрытия не только на стали, толстой проволоке, но и при фосфатировании скоростным методом (1530 с). При фосфатировании тонкой проволоки образуется фосфатнс1й слой массы 5,0-5, 8 г/ м, скорость волочения

14-18 волок.

Раствор эффективно может быть применен в метиэной промъш1ленности для скоростного и осадочного фосфатирования проволоки перед волочением и высадкой крепежных изделий.

Формула изобретения

Раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата и воду, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода реагенТов, уменьшения токсичности промывных и сточных вод и повышения эффективности раствора, он дополнительно содержит ионы железа (Fe ) при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Ионы цинка (Zn " ) 10,6-11,6

Ионы никеля (Ni " ) 0,068-0, 1

Ионы фосфата (РО, ) 24, 1-27,5

Ионы нитрата (NO ) 10,5- 12,4

Ионы железа (Fe " ) 0,046-0,07

Вода Остальное онцентрат) Таблица 1

1181196

Продолжение табл.2

Содерванме

Време обратоваимл

Раст° ор

Иасса фосфэтного слоя, г/м

Масса растворнввтгосл металла, гlм

Размер

Расход комцентрата, r/!ОО

Вневнмц вмп по крытнл кристаллов концентрата в растворе

r /дм> образованнагася слоя, мкм и слоя, мин илама, г/и

> °

I5-4О 4,0 2,8

i,65О,i3

4,7!0,15

7,0!О, 15

14>0t0>2

5,0

° >

13,010,18 4 >650,16

5,2

10

7,250 i 14

4>050,14

2,8

72 8 10

7,850,!Э 3 ° 8>0 ° I

3,2

2аблнцаЭ

Составы растворов и характеристика фосфаткых покрытий, проволоки диаметром 6-24 мм ние циы- форника в ра- рован бочен ння растворе, слое, г/дн мин

54 Ь

Волн- Расход

1 ! наст конно об- (центра ь

Размер ) Характеристнка крис- 1 процесса высад» таплое, . ки проволоки

Раст

° ср

Содервание концентрата в рабоче раствора г/дм>

Насса фосфатного спок, г/н>

Нас се раствориввегося меравота, в|вв»- xl / IOO >e> госл телла, г/и нл ама °

1 гlм>

7,6

Ь 36

4,4

9,2 4,4

2, 7+0,08 10-30

3 ° 350, 10 10-35

3,1 0,09 5-30

ЭЬ

7,1

Э,7

7о ле

8,7

4,0

В,i

4,4

Э6

° >

8-2$

10,0

3,810,!Э

7,310,2

4,9

7,3

20-50

t9,Э

Высадка нлет неудовлетворительно, нарувена адгеанл нелду фос4>атом н

>>I>eSOnOaOA

2I ° 7

8,3

8>2!0,3 25-60

14,0

6,8

5,2Ю, 15 25-65

Высадка идет на образцах больное количество илама

10 12,0>0,4

10

15,0

Содержание цинка в ра бонам растворе, г/дн>

72 8

36 °

72 8

36 4

5 10,4 0,3 2,920,09 5-35

5 It 410,3 3,5 О, 10 5-20

5 9,350,2

5 10,0 0,3

5 11,5 0,3

5 12,9 0,4

I5 i8,3+O,5

15 20 ° 6>0,6

10 13,0 .0,5 5,650,2 30-70

50-80 12, 7

50-60 12,0

50-70 10,8

45-70 10 ° 5 полученнык прн фосфатнрованин

Высадка удовлетворительная,скорость протлккн максинальнал, расход волок (вт. /металла)

>е> ниналан

1381196

Таблица 4 составы и характеристика фосфат1пех покрытий, полученных при фосфатировании тонкой проволоки диаметром 1-2 ми прн t 75+5 C в течение 22 с к

Содервакие конРаствор центрата в рабочем раст воре, r/a

3,3 2,4

2-15

144

3,7 2,9

3,3 2,36

3,4 2,65

2-10

220

3-18

144

5-15

220

3,6

2-20

IЬ

144

То Ise

2,9

3,7

2-1 2

220

Волочение не идет, на обраэцах боль шое количество шла"

9,4

10-50

15-SO

9,2

220 ма, сварнвание проволоки с волокой

5,5

15-45

20-50

2т030,15

2,6 0,08

2,8 0>09

144

1Ь

5,7

2,2 О, 16

220, Т ° ааааа 5

I — lСравнмтельем данные по корректированию рапочнх растворов т »

Параматры раствора насев касса

Ноиер раоо- ракарактеристикн ородесса рнс кн стравленного слов, г /и

Ki

/дм

Zn!

r /stet те! нг/дм чего слотность точки металла г/и

onраст° ора леа Гвоподнак н

2,8 Проволока диаметром

10 est

I Начальные

22 19

64 4,2

d 10,4-О ° 3 2,9+О, 15 1

40 После фосфатн-! рованнк 0,65 и поверхности в ди раствора

4,0

6Л 4 ° 0

23 21 2 9

21 .18,9 2, 7

11 ° 2!0,4 2,7tO, I 1

73 1 10е 930 3 3 ° 2IOt 15 I

2 Начальные

То зе

После фосфатнрованик 0,65 и ооверкности в

1 дие раствора

10 19,0 2,8

4,0

IЬ,О 0,2 7,3 2 (t ° .с ° 15 wts) 84 6S,S 8,7

ЬЗ 67 8 ° 9

ЬГ 16,3

16,0

3 Начальные

Проволока 32

6 5,7

Iе3 1

1,2 1

5.S

125

После фосфати" рованнк 0,40 и поверхности в

1 деех раствора дмахеетром

1,8 мма стала 60

4 Начальные

6Г 16 5 120 85 66 8 8 Проволока 30 I диаметром

16,0 65 40 68 Ь,t 1,8 we ss

M стала 60

$ ° 3!0,15

1 ° 2 1

0,7 0,02 3,5t0, 13 2,После фосфатнрованнк 0,40 поверхности в

l дих раствора

5,120,15

5,7 О, 17

5,0 0,15

5,640, 17

5,210, 15 . 5,8 0,17

0,710,02

Оьй 0,02

1,2-0,04

1,310,05

1,220,03 е

1,4. 0,04

1,3+.0,03

1,4 0,04

3,5. 0,14

3,2. О, 14

Волоченне удовлетворительное, проволока проходит весь маршрут волочения (14-18 проходов) беэ сяаривания иекду металлом и волокой, скорость волоченкя максин иальная

Волочение идет неудовлетворительно иэ-эа иалого фосфата и плс22сой адгеэии мекду металлом н фосфатом на обраэцах большое количество шлама е Тип ит- 1холм делил честно

° води ного прн ,коррен тнрова, нми кон

1 Lцентрат гlм