Раствор для фосфатирования металлических поверхностей

 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в любой отрасли машино- и приборостроения при проведении окрасочных работ. Сущность изобретения: раствор для фосфатирования содержит, мас. фосфат-ионы в виде экстракционной фосфорной кислоты (в пересчете на P₂O₅ нитрат-ионы магния 0,6 2,4; ионы молибдена 0,01 0,054; вода остальное. Преимущества этого раствора: повышение коррозионной стойкости, физико-механических показателей уменьшение расхода химикатов и увеличение срока службы изделий с фосфатными покрытиями. 1 табл.

Изобретение относится к обработке металлических поверхностей, в частности к растворам фосфатирования и может быть использовано в любой отрасли машино- и приборостроения при проведении окрасочных работ.

Известен раствор для фосфатирования металлических поверхностей [1] содержащий следующие компоненты, мас.

Фосфат-ионы (в пере- счете на Р₂О₅) 3,32 7,23 Ионы кальция (Са²⁺ ) 0,34 1,85 Нитрат ионы (NO₃^- ) 0,6 2,71 Ионы молибдена (Мо⁶⁺ ) 0,00072-0,0064 Хлорат щелочного ме- талла (в пересчете на ClO₃^- ) 0,97 3,16 Разжижитель С-3 0,0019 0,094 Вода Остальное Недостатками данного раствора являются низкие физико-механические свойства комплексных лакокрасочных покрытий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является раствор для фосфатирования металлических поверхностей [2] содержащий следующие компоненты, г/л: Фосфат ионы (в пере- счете на Р₂О₅) 2,5 9,6 Нитрат ионы (NO₃^-) 0,5 4,2 Ионы хлората (ClO₃^- ) 0,4 3,8 Ионы кальция (Са²⁺ ) 0,2 2,0 Ионы молибдена (Мо⁶⁺) 0,005 0,02 Разжижитель С-3 0,001 0,02 Тайрон или 1,10 фенантролин 0,0004 0,009 Вода Остальное Этот раствор позволяет получать фосфатную пленку, обладающую в комплексе с лакокрасочным покрытием высокими физико-механическими свойствами.

Недостатком данного раствора является низкая коррозионная стойкость системы покрытия.

Цель изобретения повышение коррозионной стойкости комплексного лакокрасочного покрытия при сохранении высоких физико-механических показателей.

Цель достигается тем, что раствор для фосфатирования металлических поверхностей, содержащий ионы фосфата, нитрата, хлората, молибдена и воду содержит дополнительно ионы магния, а фосфат ионы вводятся в виде экстракционной фосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л: Фосфат ионы (в пере- счете на Р₂О₅) 4,5 17 Нитрат ионы (NO₃^-) 1,35 6,5 Ионы хлората (ClO₃^-) 1,83 7,83 Ионы магния (Mg²⁺) 0,6 2,4
Ионы молибдена (Мо⁶⁺) 0,01 0,054 Вода Остальное
Экстракционная фосфорная кислота имеет следующий состав компонентов, мас.

Фосфат ионы (в пере- счете на Р₂О₅) 50 52
Сульфатная сера (в пе- ресчете на SO₃) 2,0 4,5
Ионы кальция (в пе- ресчете на СаО) 0,6 1,2
Ионы железа (в пе- ресчете на Fe₂O₃) 0,5 0,8
Ионы алюминия (в пе- ресчете на Al₂O₃) 1,0 1,3
Ионы магния (в пе- ресчете на MgO) 0,08 0,12 Ионы фтора 0,4 0,8
Силикат ионы (в пе- ресчете на SiO₂) 0,2 0,8 Вода Остальное
Введение фосфат ионов в виде экстракционной фосфорной кислоты позволяет повысить коррозионную стойкость комплексного лакокрасочного покрытия и обеспечивает высокие физико-механические показатели системы покрытий.

Нитрат ионы вводят в раствор с любым из нижеперечисленных соединений, нитрат магния, нитрат калия, натрия или аммония.

Введение иона хлората в пределах 1,88 7,83 г/л в раствор позволяет проводить процесс фосфатирования при 15 25^оС при нанесении раствора на поверхность методами окунания и распыления.

Ионы магния вводят в раствор с целью улучшения защитных свойств фосфатной пленки. Введение ионов кальция одновременно с экстракционной кислотой не позволяет получать гомогенную систему. Ионы магния в пределах 0,6 2,4 г/л вводят в раствор с карбонатом или нитратом магния.

Введение ионов молибдена в предлагаемый раствор в количестве 0,01 0,054 г/л обеспечивает формирование равномерных фосфатных покрытий при различных методах нанесения покрытия. Ионы молибдена могут быть введены в раствор в виде любой растворимой соли молибдена, например, с молибденовокислым аммонием.

Способ приготовления раствора.

Фосфатирующие растворы готовят из концентрированных растворов (фосфатирующих концентратов), которые получают, например, смешением карбоната магния, экстракционной фосфорной кислоты, воды, аммония молибденовокислого с последующим растворением хлората натрия. Компоненты смешивают в различных соотношениях, позволяющих корректировать раствор при выработке до рН 3,5 4,0.

Из приготовленных фосфатирующих концентратов готовят рабочие растворы.

Следующие примеры поясняют суть изобретения.

Все испытания проводят на образцах холоднокатаной стали 08 КП (ГОСТ 16528-70) размером 70 х 150 мм, толщиной 0,8 0,9 мм.

Подготовку поверхности образцов с применением фосфатирующих растворов и раствора-прототипа для всех примеров проводят по следующей схеме.

Струйное обезжиривание на лабораторной установке щелочным моющим составом КМ-1 (концентрация 10 г/л; температура раствора 50 60^оС; время обработки 2 мин; давление 1 атм).

Промывка водопроводной проточной водой (температура 20±2^оС; время 10 с).

Фосфатирование на лабораторной установке подготовленными растворами (температура раствора 20^оС; время 2 мин; давление 0,8 1,2 атм; рН раствора 3,5 4,0).

Промывка водопроводной проточной водой (температура 20 ± 2^оС; время 10 с).

Пассивирование в хромовокислом растворе окунанием (концентрация 0,25 г/л; рН раствора 4,2; температура 40 ± 2^оС; время обработки 2 мин).

Сушка (температура 100^оС; время 2 мин).

Перед проведением испытаний фосфатированные образцы грунтуют методом анодного электроосаждения грунтовкой ВК4-0207 ТУ 6-10-1654-83. Для испытаний отбирают пластинки с толщиной слоя грунтовки 24 мкм.

Физико-механические свойства покрытий определяют следующими показателями: прочность при ударе по ГОСТ 4763-75; влагостойкость [2] прочность при изгибе изгибом образцов на цилиндрической оправке диаметром 3 мм; адгезию методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78.

Коррозионные испытания проводят в камере 5%-ного солевого тумана по ТУ 6-10/1654-83 и во влажной камере по ГОСТ 9.074-77.

В таблице приведены физико-механические свойства покрытий, полученных в предлагаемых растворах и по прототипу.

Под коррозионной стойкостью системы покрытия принимается время выдержки (ч) до появления следов коррозии.

При анализе полученных экспериментальных данных видно, что при содержании P₂O₅, NO₃^-, ClO₃^-, Mg²⁺, Mo⁶⁺ выше и ниже предлагаемой концентрации (см. примеры 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23, 24 и 28) комплексные лакокрасочные покрытия обладают низкими физико-механическими свойствами, снижается коррозионная стойкость покрытий.

П р и м е р 29 характеризует свойства покрытий, полученных в растворе прототипа.

При введении в раствор фосфат ионов в виде термической фосфорной кислоты снижена стойкость пленки при ударе, прочность покрытий на изгиб, низкие адгезионные и коррозионные свойства комплексных лакокрасочных покрытий (пример 30).

Таким образом, применение предлагаемого раствора для фосфатирования металлических поверхностей обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
получение фосфатных покрытий с высокой коррозионной стойкостью;
повышение физико-механических показателей системы покрытия;
применение доступного технического сырья для приготовления раствора;
уменьшение расхода химикатов;
увеличение срока службы лакокрасочных покрытий и соответственно всего изделия.

Формула изобретения

РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, содержащий ионы фосфата, нитрата, хлората, молибдена и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ионы магния, а фосфат ионы вводятся в виде экстракционной фосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л:
Ионы фосфата (в пересчете на (P₂O₅) 4,5 17,0
Ионы нитрата (NO₃^-) 1,35 6,5
Ионы хлората (Cl₃^-) 1,88 7,83
Ионы магния (Mo²⁺) 0,6 2,4
Ионы молибдена (Mo⁶⁺) 0,01 0,054
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2