Раствор для фосфатирования

 

Сущность изобретения: раствор содержит , г/л: ионы цинка 11,06-13,28; фосфатионы 34,66-41,64; нитрат-ионы 7,5-9,4; ионы никеля 0,1-0,2, трилон Б 0,8-1,2; препарат Рубин 0,8-1,2. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 23 С 22/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Cd

C)

М

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865696/02 (22) 09.07.90 (46) 30.05.92. Бюл. М 20 (71) Институт химии и химической технолои Литовской ДН (72) В.-Ю.А. Бурокас и А.В. Мартушене (53) 620.197.2(088.8) (56) Патент Великобритании М 2074611, кл. С 23 F 7/26, 1981, Патент Великобритании N 1517982, кл. С 23 Е 7/26, 1978.

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов и может быть использовано в различных областях металлообрабатывающей промышленно. сти, таких как машиностроение, приборостроение, бытовая техника и др, Основной проблемой является в данной области получение более коррозионно стойких фосфатных покрытий с минимальной маслоемкостью.

При фосфатировании металлической поверхности получаемые покрытия являют- . ся либо толстые крупнокристаллическими, неравномерные, либо тонкие. требующие . дополнительной обработки — окраски или ла киро вания.

Основной проблемой является создать раствор для получения равномерных мелкокристаллических фосфатных пленок с . привесом 8 — 12 г/м на стали и электроосаж2 денной цинковой поверхности, обладающих повышенной адгезией, высокой . коррозионной стойкостью и минимальной маслоемкостью. Такие покрытия после промасливания могут служить самостоятельными защитными покрытиями.

„,!Ж,, 1737020 А1 (54) РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ (57) Сущность изобретения: раствор содержит, г/л: ионы цинка 11,06 — 13,28; фосфатионы 34,66-41,64;: нитрат-ионы 7,5-9,4; ионы никеля 0,1 — 0,2, трилон Б 0,8 — 1,2;.препарат "Рубин" 0,8 — 1,2. 1 табл.

Использование известных растворов фосфатирования не позволяет полностью решить указанную задачу. Полученные из известных растворов фосфатирования толстые покрытия обладают низкой адгезией к металлу, а тонкие покрытия являются мало коррозионно стойкими и требуют дополнительной обработки. Поэтому получаемые покрытия не могут применяться как самостоятельные пленки.

Известен раствор для фосфатирования стали, цинка и алюминия, содержащий ионы цинка, фосфата, никеля, нитрата, фторида.

Однако при фосфатировании стали и цинка, используя минимальные концентра-. ции компонентов. получаются очень тонкие фосфатные пленки низкой коррозионной стойкости, При фосфатировании металличе-. ской поверхности с максимальными концентрациями компонентов получаемые фосфатные покрытия являются неравномерными, толстыми, плохо сцепленными с металлической основой. Поэтому, используя такой раствор, нельзя получить покрытия, которые служили бы самостоятельными защитными слоями, 1737020

Известно фосфатирование иэ раствора, содержащего ионы цинка, фосфата, никеля, нитрата и хлората.

При фосфатировании стали и цинка получают тонкие мелкокристаллические покрытия. Их коррозионная стойкость занижена, Покрытия требуют дополнительной обработки — лакирования или окрашивания и как защитн ы е самостоятельн ые слои не могут быть применены.

Известен также раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий ионы цинка, фосфата, никеля, нитрата и нитрита.

Из этого состава на металлической поверхности осаждаются тонкие, мелкокристалл ические фосфатные покрытия, применяемые как подслой перед лакированием и окраской, но неприменимы для защиты от коррозии иэ-за их низкой стойкости к воздействию коррозионной среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является раствор для фосфатирования цинка, содержащий ионы цинка, фосфата и нитрата, Однако,при фосфатировании стали и цинка на поверхности образуются очень тонкие фосфатные покрытия, применяемые как подслой перед лакированием и окраской. При увеличении концентрации компонентов раствора на металлической поверхности образуются более толстые пленки, но они являются неравномерными и плохо сцепленными с основой, Таким образом, получаемые покрытия не применимы как самостоятельные защитные слои.

Цель изобретения — получение фосфатных покрытий на стали и гальванической цинке, обладающих высокой коррозионной сто и кость ю.

Поставленная цель достигается тем, что в раствор для фосфатирования цинка, содержащий ионы цинка, фосфата и нитрата дополнительно вводят ионы никеля, трилон

Б и препарат "Рубин" при следующем соотношении компонентов, t./ë:

Соединение цинка, в пересчете на ионы . 11,06-13,28

Соединение фосфатов, в пересчете на ионы 34,66-41,64

Соединение никеля в пересчете на ионы 0,10-0,20

Соединение нитратов, в пересчете на ионы 7,50-11,30

Трилон Б 0,80-1,20

Препарат "Рубин". 0,80-1,20

8 качестве источника ионов цинка использовались окись цинка, цинк фосфорнокислый однозамещенный. цинк азотнокислый.

Испытания свойств фосфатных покрытий проводили после их выдержки при комнатной температуре в течение 48 ч.

В некоторыхопытахобраэцы промасливались в веретенном масле в течение 5 мин при 100-120 С.

Внешний вид фосфатных покрытий оценивался визуально и отмечались их ргвйомерность и кристалличность (р-равномерное; нр-неравномерное, срк-среднекристалличес кое, мл к-мел кокристалл ическое).

Привес фосфатных пленок определяли взвешиванием образцов после фосфатирования и после растворения покрытия в 25%ном растворе хромового ангидрида.

Адгезия покрытия к металлу определялась косвенно- методом прочности при ударе на приборе У-1. Вес груза 1 кг, отсутствие трещин на образце при падении груза 50 см считалось хорошей прочностью при ударе, В качестве источника ионов фосфата использовались фосфорная кислота, цинк фосфорнокислый одноэамещенный.

В качестве источника ионов никеля применялись никель азотнокислый и.никель фосфорнокислый однозамещенный.

Источником ионов нитрата служили азотная кислота, натрий азотнокислый, цинк азотнокислый.

10 Средство "Рубин" представляет собой многокомпонентный состав, содержащий диэтилбенэол, сульфинированное косторовое масло, неионогенн ый ПАВ, около 20 микропримесей и воду.

Трилон Б применялся марки чда.

Раствор для фосфатирования готовят в виде концентрата следующим образом, Для приготовления 1 л концентрата берут примерно 300 мл воды, добавляют 18 мл

20 концентрированной фосфорной кислоты, 250 г цинка фосфорнокислого однозамещенного, 75 г натрия азотнокислого, 560 г ., азотнокислого никеля, 5,0 г трилона Б и 5,0

t препарата "Рубин", После полного раство25 рения реактивов объем доводят до 1 л. Для приготовления 1 л рабочего фосфатирующе- . го раствора берут 200 мл полученного концентрата. и разбавляют водой до 1 л, Кислотность рабочего фосфатирующего

30 раствора доводят добавлением 5 н, раствора едкого натрия до значения рН 2,3 — 2,8.

Фосфатирование образцов проводили следующим образом.

Цинкование проводили в электролите .

35 аммиакатного или блестящего цинкования (пластинки.из стали-3, площадью 60 см2),, активировали в активирующем растворе

ВФ-1 и фосфатировали в течение 7 мин при

30 — 50 С, промывали проточной водой и сушили

1737020

Маслоемкость фосфатных покрытий определялась количеством масла адсорбируемого покрытием. Для промасливания применялось веретенное масло.

Коррозионная стойкость покрытий про- 5 верялась капельным методом Г.В. Акимова.

Для испытаний каплю раствора, содержащего 40 мл 0,4 М сернокислой меди. 20 мл

10 -ого раствора хлористого натрия и 0,8 мл 0,1 М соляной кислоты, наносили на по- 10 крытие и следили за изменением цвета кап- . ли от сине-голубого до черного. Чем больше промежуток времени от момента нанесения капли до почернения, тем выше корроэионная стойкость покрытия, 15

В таблице приведены данные состава известного и предлагаемого растворов с минимальной, оптимальной и максимальной концентрацией компонентов, также условия фосфотирования и свойства получаемых 20 фосфатных покрытий ка стальной и цинковой поверхности.

Из таблицы видно, что при фосфатировании стали и цинка из известного раствора на поверхность осаждаются тонкие; низкой 25 коррозионной стойкости, требующие дальнейшей обработки фосфатные покрытия.

При увеличении концентрации основных составляющих — цинка и фосфата известного раствора и дополнительном введении 30 ионов никеля, трилона Б и препарата "Рубин" на поверхности цинка и стали осаждаются качественные мелкокристаллические, равномерные покрытия. Получаемые покрытия характеризуются высокой адгезией, .35 а при промасливании — высокой коррозионной стойкостью. Таким образом, эти покрытия могут быть использованы в виде защитного слоя в различных областях металлообрабатывающей промышленности. 40

Из результатов также видно,.что предлагаемый раствор для фосфатирования цинка и

7,50-11,30

0,80-1,20

0,80-1,20 стали дает положительный эффект в определенном интервале концентрации применяемых компонентов.

По сравнению с известным решением того же назначения, предлагаемый имеет следующие преимущества: — применяется как для фосфатирования цинка, так и для стальной поверхности; — получаемые покрытия являются более толстыми и после промасливания обладают высокой коррозионной стойкостью; — полученные покрытия не требуют окрашивания или лакирования и могут быть применены после промасливания как самостоятельные защитные пленки, Ф о р мула изобретен и я

Раствор для фосфатирования стали и гальванического цинка, содержащий ионы цинка, фосфата и нитрата, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения фосфатных покрытий, обладающих более высокой коррозионной стойкостью, он дополнительно содержит ионы никеля, этилендиаминтетрауксусной кислоты натриевую соль и препарат "Рубин" при следующем соотношении компонентов, г/л:

Соединение, содержащее ионы цинка, в пересчете на Zn . 11,06-13,28

Соединение, содержащее ионы фосфата, в пересчете на P04 34,66-41,64

Соединение, содержащее ионы нитрата, в пересчете на КОэ

Соединение, содержащее ионы никеля, в пересчете на Ni 0,10-0,20

Натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты

Препарат "Рубин"

1737020

Способ фосфатирования

Состав раствора и свойства фосфатнык покрытий

Известный

Предлагаемый

5,60 5,60 11,06 12,17 13,28 11 ° 06 12,17 13,28

Соединение цинка, в пересчете на ионы

34,66 38,07 41,64 34,66 38,07 41,64

Соединение фосфатрв, в пересчете на ионы

18,7O 18,7О

7,40 7,40

Соединение нитратов, а пересчете на ионы

11ь30 7,50 9,40 11,30

7,50 9,40

Соединение никеля, в.пересчете на ионы

0,20

0,15

liOO

Трилон Б

Средство "Рубин", 1,0

2 30

29,0

5,0

5,8

ОН

Кр, точки

Кс, то ки

Соотношение К /Ке р

Температура, С

Полярное соотношение

Привес покрытия, г/ме

Иасса растворившегося металла, г/ме

Коррозионная стойкость, с

Прочность при ударе, кгс/смз

Иаслоемкость, г/ме

Внешний вид I:2,30

2,50

li80 I Oi30

2 40

282

11,50

2,73

3 IO

50 50

1,82 1,83

1,97

0 50 млк.р

MAICP млк,р. млк.р. млк.р. млк.р н.р.срк р млк

Составитель А.Бордачева

Редактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 1871 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/6

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

2,70

29,Ф

2,0

14,5

1:2,30

4, So.

2,00

3, 15

0,70

0,10

0,80

0,80

2,40

53,0

3 0

17 30

1:2,15

8,00

1>98

1,72

2,35

59,0

4,0

14,75

1.:2 i 15

8,80

2,10

263

1,75

0,20

1,20

I 20

2,30

64,0

5,0

12,80

1:2,17

10,20

2,40

280

0,10

0,80

0,80

2,70

53,0

0,5

26,50

1:2,16

0;15

1,00

1,00

2,65

59,0

1,0

19,60

1:2,15

10,80

2,65

298

l,90

1 ° 20

1,20

2,60

64,0

1,5

16,00

1:2,17