Раствор для фосфатирования металлических поверхностей

 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к химической обработке металлов, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости изделий . Цель изобретения - повышение устойчивости лакокрасочных покрытий к ударным нагрузкам при сохранении высокой влагостойкости покрытия. Изобретенный раствор для фосфатирования металлических поверхностей содержит, г/л: ионы фосфата (в пересчете на Р20б) 2,5 - 10; ионы нитрата (NOa J 0.5 - 4; ионы хлората (СЮз) 0,4 - 4; ионы кальция (Са2+) 0,2 - 2; ионы молибдена (Мо6)0,005 -0,04; тайрон 0,0004 -0.009; 4,4- диоксидифенилсульфон или маннит 0,0003 - 0,t)08; остальное - вода. Введение в раствор для фосфатирования 4-4 -дйоксидифенилсульфона или гта позволяет повысить устойчивость лакокрасочных покрытий к ударным нагрузкам при сохранении высокой влагостойкости покрытия, 1 табл. И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI)s С 23 С 22/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ионы кальция (Са )

Р оны молибдена (Мо )

Тайрон

4,4-диоксидифе н илсульфон или маннит

Вода

0,2 — 2

0,005 — 0,04

0,0004 — 0,009

0,0003 — 0,008

Остальное

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4683907/02 (22) 22.02.89 (461 30.01,91. Бюл. № 4 (72) В.Ю. Маэилов, В.А. Чумаевский и Н.Л. Минеева (53) 621,794.62 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 3016576/Al, кл. С 23 F 7/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1520145, кл, С 23 С 22/14, 01.02.88, (54) РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ

МЕТАЛЛИЧГСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к химической обработке металлов, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости издеИзобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к химической обработке металлов, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости иэделий, Цель изобретения — повышение устойчивости лакокрасочных покрытий к ударным нагрузкам при сохранении высокой влагостойкости покрытия.

Поставленная цель достигается применением в растворе для фосфатирования металлических поверхностей 4,4-диоксидифенилсульфона или маннита.

Предлагаемый раствор содержит, г/л:

Фосфат ионы (в пересчете на Р205) 2,5 — 10

Нитрат ионы (ВОЗ ) 0,5 — 4

Иони хлората (С!Оэ ) 0,4 — 4

„„Я „„1624054 А1 лий, Цель изобретения — повышение устойчивости лакокрасочных покрытий к ударным нагрузкам при сохранении высокой влагостойкости покрытия, Изобретенный раствор для фосфатирования металлических поверхностей содержит, г/л: ионы фосфата (в пересчете на Р205) 2,5 — 10; ионы нитрата (ИОз) 0.5 — 4; ионы хлората (С!Оз) 0,4 — 4; ионы кальция (Са2 ) 0,2 — 2; ионы молибдена (Mo ) 0,005 — 0,04; тайрон 0,0004 — 0,009; 4,4диоксидифенилсульфон или маннит

0,0003 — О, 008; остальное — вода. Введение в раствор для фосфатирования 4-4 -диоксидифенилсульфона или ман.:та позволяет повысить устойчивость лакокрасочных покрытий к ударным нагрузкам при сохранении высокой влагостойкости покрытия, 1 табл, Предлагаемый раствор готовят следующим образом.

Фосфатирующие растворы готовят иэ концентрированных раствороР (фосфатирующих концентратов), которые получают, например, смешением карбоната кальция, фосфорной и азотной кислоты, воды, аммония молибденовокислого, тайрона, 4,4-диоксидифенилсульфона или маннита с последующим растворением хлората натрия. Компоненты смешивают в различных соотношениях, позволяющих корректиро1624054 г=

) (> I г IVI i

В::едание в предлагаемый раствор 1,4-диоксидифснилсульфона илл маннита пределах от 0.0003 до 0,008 г/л поэволя T в комплексе с другими компонентами, «< твора резко повысить устойчивость ла»скрасочных покрытий к ударным нагрузкам, сохранить высокую влагостойкость юкр».:т»ля, что я".ляется важным покаэате.,ем, например, пр» эк члуатации покрытия гать раствор при выработке до величины р Н вЂ” 3,5 — 4,0.

Иэ приготовленных фосфатирующих

rottt ентратов готовят рабочие растворы.

Пос а щиками фосфат ионов в раствор мобыть ортофосфорная кислота, первичные фосфаты калия, натрия аммония, монофосфат кальция.

Концентоацию нитрат ионов устанавливают з пределах 0.5 — 4 г/л и вводят в рас. о, с любым иэ нижеперечисленных соединений; азотная кислота, нитрат кальция нит(.; г калия, натрия или аммония.

Введение иона хлорида в пределах н4- 4 г/л в предлагаемый раствор позво;: »т ПРОВОД»лтЬ ПРОЦЕСС фОСфатИРОВаНИЯ, - ОС

Х. ораc 1оны вводят в раствор в виде

,""iiUB vал i;1, натр» или кальция, 14.;нь; кальция вводят в раствор с .ег,ю улучшения защитных свойств фос-,: itteнки. Ионь. :кальция в пределах

Г: - 2,0 г/л вводят в раствор с карбонатом ция, нитратом или монофосфатом.

1ведение ионов молибдена в предла;.,ему» . раствор в количестве оТ 0,005 до

".,!, » / обеспечивает формирование раве " rl",it»it> х фосФатных покрытий °

ы мол»и",д-.на мо»ут быть введены в

: .-:;"; г в»иде любой растворимой соли мо-и .. ьапример, с аммонием молибде: .и»êi -.лым (NH,ôwiËO",024 4Н20.

Присутс:вие в растворе тайрона в препт ii,0004 до 0,009 г/л оказывает по;о;л,- с".ное влияние на влагостойкость е»: р 14я ттрн повышенной температуре.

i::йрен - мпног..драт динатрие вой соли ., д». з,t.ибензол-1 3-дисульфокислоты, В ° п л,кают по ТУ 6-09-4261-76. Структурная

ОН г OH О8 о ма ! ехническигл эквивалентом тайрона .лу".<и 1,10-фенантролин. Структурная

,00

2 автомобилей под действием многократных ударных нагрузок, 4,4-диоксидифенилсульфон — све ло-коричневые кристаллы. Получают сульфирова5 нием фенола концентрированной Н2304 при 95 — 100 С и последующей конденсацией образовавшейся фенол-4-сульфокислоты с избытком фенола при 195 С.

Структурная формула

H0- SO ОН

Мэннит — CH20H(CHOH)4CH2OH имеет сладкий вкус, компонент так называемой маннь — застывших экссудатов ясеня и пла15 тана (30 — 50% и 80 — 90% соответственно), содержится также во мхах, грибах, водорослях, выс;цих растениях. Получают электролитическим восстановлением Д-глюкозы в щелочной среде, восстановитель Д-фрукто20 эы, выделение из водорослей. Выпускается по ГОСТ 8321-57.

Все испытания проводят на образцах холоднокатаной стали 08КП (ГОСТ 1652370), размером 70х150 м л, толщиной 0,8—

25 0.9 мм.

Подготовку поверхности образцов с применением подготовленных фосфатирующих растворов и известного раствора для всех примеров проводят по следующей cre30 ме, Струйное обезжириеэнле на лабораторнc:é установке щелочнььл моющим составом

Уи 1

Концентрация,i/ë 10

35 i.ã ""пература раствора, "С 50 — 60

Вре»ля обработки, мин 2

Дам ение, атм 1

Промывка водопроводной водой под краном.

40 Температура, С 20+2 лр-мя, с 10

Фос, атировзние нэ лабораторной уста невке подготовленнымл растворами

Температура раствора, С 20

45 Время Ъ

Давлением 1,2 рН раствора 3,5 — 4,0

Промывка водопроводной водой ttot к ръ.ом. О Темп;ратура, С 20+2

Время, с 10

Пассивирование в крс»ловокислом рэстворе окунанием, Концентрация СгОэ, г/л 0,25

55 рН раствора 4,2

Температура, "С 40 2

Время обработки, мин 2

Сушка

i емпера ура, С

H peг4я, мин

1624054

Коррозионную стойкость определяют в соответствии с ГОСТ 9.402-8, п.5.10.

Прочность пленки при ударе определяют на приборе У-1 по ГОСТ 4765-73. Перед проведением испытаний фосфатированные 5 образцы грунтуют методом анодного электроосаждения грунтовкой ВКЧ-0207.

ТУ 6-10-1654-83. Для испытаний отбирают пластинки с толщиной слоя грунтовки 24 мкм. 10

Метод определения влагостойкости покрытия заключается в испытании фосфатного слоя в комплексе с лакокрасочным покрытием в условиях изменения температур от 80+1 С до 20+2 С при относительной 15 влажности воздуха 95 — 100 .

Устойчивость лакокрасочного покрытия к ударным нагрузкам определяют на приборе У-1(тот же прибор, что идля определения прочности пленки при ударе). Испытания 20 проводят с высоты 30 и 50 см (что соответствует энергии удара 300 и 500 н-см) путем многократных ударов в одном и том же месте образца до тех пор. пока покрытие не разрушится. Момент разрушения фиксиру- 25 ют с помощью дефектоскопа ЛКД-1, Подготовку поверхности образцов осуществляют аналогично подготовке образцов перед определением прочности пленки при ударе.

Резульгаты исследований представлены в 30 таблице.

Из анализа полученных экспериментальных данных видно, что при содержании

Р20ь. КОз, С Оз, Са, Mo, тайрона выше и ниже предлагаемой концентрации(приме- 35 ры 1, 5. 6, 10, 11. 15, 16. 20, 21, 25, 26, 30) образуется фосфатное покрытие, не удовлегворяющее требованию ГОСТ 9.402-80, п.5.10, снижается стойкость пленки при удаое и влагостойкость при 80+1 С, резко 40 снижается устойчивость лакокрасочного покрытия к ударным нагрузкам. Аналогичные результаты получены при содержании

4,4-диоксидифенипсульфона или маннита менее 0,0003 г/л (примеры 31, 36). 45

При введении s рpа сoтTIвIоOр 44,4-диоксидифенипсульфона ипи маннита более 0,008 г/л

Формула изобретения

Раствор для фосфатирования металлических поверхностей, содержащий ионы фосфата, нитрата, хлората, кальция, молибдена,.айрон и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчив "с и лакокрасочных покрытий к ударным нагрузкам при сохранении высокой pëàãoстойкости покрытия, QH ponollHMTE. Jl bKQ

I содержит 4-4 -диоксидифенилгул ьфон ипи маннит при следующих соотношениях компонентов. г/л:

Ионы фосфата (в пересчете на PzO ) 2,5 — 10

Ионы нитрата (ИОз) 0,5 — 4

Ионы хлората (С .Оз) 0,4 — 4

Ионы кальция (Са ) 0.2 — 2

Ионы молибдена (Mo ) 0,005 — 0,04

Тайрон 0.0004 — 0,009

4-4 -диоксидифенипсульфон или маннит

Вода

0,0003 — 0,008

Остальное (примеры 35, 40) происходит снижение влагостой кости.

При содержании РгОв, ИОз, С!Оз, Са, Мо, тайрона, 4,4-диоксидифенилсульфона или маннита в предлагаемых пределах (примеры 2 — 4, 7, 8, 9, 12 — 14, 17 — 19, 22 — 24, 27 — 29, 32 — 34, 37 — 38, 41 — 46) образуется фосфатна я плен ка, удовлетворя ющая требование ГОСТ 9,402-80, с высоким значением прочности при ударе, влагостойкостью при повышенной температуре, в 3—

4 раза по сравнению с известным возрастает устойчивость лакокрасочного покрытия к ударным нагрузкам.

Использование предлагаемого раствора для фосфатирования металлических поверхностей обеспечивает получение лакокрасочных покрытий с высокой устойчивостью к ударным нагрузкам; возможность эксплуатации изделий с повышенной влажностью воздуха и высокой температурой окружающей среды и увеличение срока службы лакокрасочных покрытий.

1624054 ия компонентов, г/л

Кон

Раствор по примерам ент а

Маннит

Са2

МОд С!ОЙ

Тайроч

P20g

Мо

0,0007

0,007

0,003

0,008

0,002

0.002

0,001

0,0009

0.008

0,001

0,007

0,0008

0,0004

0,004

0,002

0,002

0,006

0,007

0,0009

0,004

0,003

0,0007

0,005

0,0005

0,0006

0.005

0,0005

0,0003

0,0008

0,00029

0,0003

0,0042

0,008

0.0081

0,0003

0,006

0,04

0,015

0,008

0,009

0,01

0,032

0,04

0,04

0,006

0,007

0,005

0,00;

0,04

0,04

0,00029

0,0003

0,0042

0,008

0.0081

0.0003

0,008

0,0041

0,0003

0,008

0,0041

2

4

6

8

11

12

13

14

16

17

18

19

21

22

23

24

26

27

28

29

31

32

33

34

36

37

38

39

41

42

43

44

46

2,46

2,5

6,05

10,1

2,6

9,1

8,0

7,4

2,8

7,3

7,9

4,0

4,8

5,2

9,3

2,5

9,2

3,8

3,8

9,5

8,4

7,6

4,9 . 2,6

5,6

5,5

6,8

2,9

9,8

3,3

4,7

4,7

2,5

9,1

8,3

2,7

9,9

2,5

2,5

10 б

*4,2

1,1

3,9

0,6

4,0

1,9

0,49

0,5

2,2

4,0

4,1

О .9

2,6

0,7

3,4

0,5

3,9

3,6

2,1

0,6

3,7

2,2

2,05

3,8

3,7

1,9

1,8

1,7

2,6

2,5

0.8

0,9

3,3

0,7

1,8

1,8

4,0

0.5

1,5

1,6

2,1

0,5

0,5

4

2,2

2,2

0,6

0,5

0,6

3,8

3,3

3,9

0,4

0,9

2,2

3,6

3,7

0,38

0,4

2,2

4,0

4,04

3,1

1,15

2,7

3,6

0,8

1,2

3,7

3,2

0,9

2,6

2,5

3,9

0,5

3,6

3,1

4,0

0.8

1,2

1,9

2,1

0,6

2,9

3,3

1,6

2,8

0,4

0,4

4

2,2

2,1

1,7

0,9

2,0

1,1

1,7

1,9

0,3

0,8

1,9

1,4

0,2

0,4

1,8

1,7

2,0

0,9

0,19

0,2

1,1

2,0

2,09

0,8

1,6

1,6

0,25

1,3

1 7

1,8

0,2

1,9

0.8

1,6

1,6

1,8

1,8

0,4

0,9

1,7

0,5

0,6

1.5

0,2

0,2

2

1,1

1,1

1,1

0,03

0,006

0,035

0,005

0,005

0,02

0,02

0,03

0,007

0,008

0,007

0,04

0,04

0,03

0,006

0,008

0,014

0,014

0,04

0,009

0,0049

0,005

0,022

0,04

0,041

0,007

0,005

0,01

0,01

0,007

0,006

0,0008

0,0009

0,001

0,0015

0,0007

0,0008

0,0008

0,0004

0,0004

0,001

0,002

0,004

0,0007

0,008

0,0006

0.0006

0,002

0,002

0,009

0,003

0,007

0,0007

0,009

0 00039

0,0004

0,0047

0,009

0,0093

0308

0,008

0,007

0,0005

0,0008

0,008

0,0006

0,006

0,0004

0,008

0,0004

0,0004

0,009

0.009

0,0047

0,0046

0,0008

4,4 — диоксидифенилсульфон

1624054

Продолжение таблицы

Влагостой- Устойчивость к ударным кость при нагрузкам, количество уда80 + 1 C.ч ов î аз шенк

Прочность пленки при ударе, н см

Коррозионная стойкость по

ГОСТ 9.402 — 80 п.5.10

Разжижитель

С-3

Раствор по примерам

Энергия удара 500н см

Энергия удара 300н см

Следы коррозии

Выдерживает

То же

Коррозия

Следы коррозии

Выдерживает

То же

Следы коррозии

Коррозия

Выдерживает

То же

Следы коррозии

То же

Выдерживает

То же

Коррозия

То же

Выдерживает

То же

Следы коррозии

Коррозия

В ыдерживает

То же

Коррозия

Следы коррозии

Выдерживает

То же

Следы коррозии

В ыдерживает то же н

Выдерживает

0,02

Примечание. Пример 24 и 47 — известный раствор, 1

3

5

7

8 о

11

12

13

14

16

17

18

19

21

22

23

24

26

27

28

29

31

32

33

34

36

37

38

39

4i

42

43

44

46

500

124

336

336

336

144

96

336

312

336

96

312

312

96

336

336

336

96

336

168

336

336

312

144

336

336

360

18

19

19

2

19

1

21

19

2

18

21

2

22

17

18

2

19

18

19

2

22

21

19

19

18

19

19

22

21

21

6

7

1

7

1

8

7

1 б 7

1

8

6 б

7

1

8

7 б

/

7 б

7

7

8