Способ фосфатирования металлической поверхности

 

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла, в частности к составам для обработки поверхности металла на основе железа и оцинкованной стали, которые особенно пригодны для обработки изделий, имеющих сложные конфигурации поверхности, такие как кузова автомобилей, перед нанесением лакокрасочных покрытий (ЛКП). Способ включает обработку поверхности раствором, содержащим следующие компоненты, г/л: Zn2+ 0,8-4,3, Mn2+ 0,4-2,4, Р2О5 4,1-18,5, NO3 - 1,1-5,5, гидроксиламин сернокислый 2,6-13,0, вода остальное, при температуре 35-40oС и свободной кислотности раствора 0,7-2,3 точки. Технический результат: высокая коррозионная стойкость фосфатного покрытия в комплексе с ЛКП, адгезия ЛКП совместно с фосфатирующим покрытием 1 балл, Экономия энергоресурсов, 4. Улучшение условий производства.

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла на основе железа (путем нанесения фосфатного покрытия), имеющего сложные конфигурации, и оцинкованной стали перед нанесением лакокрасочных покрытий.

Данное изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности: машиностроении, электро- и радиотехнике и т.д.

Известен способ фосфатирования поверхности металлов (акцептованная заявка Японии 63-11428), заключающийся в обработке поверхности раствором, содержащим ионы фтора, цинка, РO4 3-, NО3 -, Ni, при коэффициенте содержания свободных кислот 0,6-1,4.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (а.с. СССР 378567) нанесения фосфатирующего состава, содержащего, г/л: Кислота фосфорная - 50-70 Цинк сернокислый - 150-200 Кадмий азотнокислый - 4-10 Калий фтористый - 4-12 Гексамин - 0,2-0,6 и процесс ведут при температуре 15-30oС и рН 1,8-2,5.

Недостатком данного способа являются недостаточная адгезия и коррозионная стойкость покрытия, необходимость введения дополнительно в рабочую ванну ускорителей, ухудшающих условия труда, влияющих на окружающую среду.

Задачей данного изобретения является разработка способа фосфатирования металлической поверхности, который обеспечивает получение покрытия с хорошим внешним видом, хорошей адгезией, высокой коррозионной стойкостью при температуре фосфатирования 35-40oС без дополнительного введения ускорителей фосфатирования в рабочую ванну.

Поставленная задача достигается тем, что в способе фосфатирования металлической поверхности, включающем обработку поверхности раствором, содержащим ионы цинка, нитрата и воду, раствор дополнительно содержит ионы марганца, фосфата и гидроксиламина сернокислого при следующем соотношении компонентов, г/л: Zn2+ - 0,8-4,3 Mn2+ - 0,4-2,4 Р2O5 - 4,1-18,5
NO3 - - 1,1-5,5
Гидроксиламин сернокислый - 2,6-13,0
Вода - Остальное
а обработку поверхности проводят при температуре 35-40oС и свободной кислотности раствора 0,7-2,3 точки.

Ионы цинка вводят в фосфатирующий раствор в виде цинксодержащего сырья, фосфаты с фосфорной кислотой, нитрат с азотной кислотой, ионы марганца в виде марганецсодержащего сырья (предпочтительно в виде фосфата марганца).

Выбранное соотношение позволяет получить за 1-10 минут светло-серое мелкокристаллическое покрытие, имеющее адгезию в 1 балл, высокую коррозионную стойкость фосфатного покрытия в комплексе с ЛКП, при температуре фосфатирования 35-40oС и определенном значении свободной кислотности.

Рабочий раствор для фосфатирования готовят из расчета разбавления деминерализованной водой 24-100 кг концентрата фосфатирования до 1 м3. Концентрат фосфатирования содержит, мас.%:
Zn2+ - 3,3-4,3
Mn2+ - 1,67-2,4
Р2O5 - 17,08-18,5
3 - - 4,58-5,5
Гидроксиламин сернокислый - 10,83-13,0
Вода - Остальное
После растворения фосфатирующего концентрата в деминерализованной воде его корректируют кальцинированной или каустической содой до определенного значения свободной кислотности в зависимости от концентрации рабочего раствора и способа его нанесения (погружение, распыление, комбинированный способ).

Свободную кислотность выражают в условных единицах -"точках". "Точка" - объем (см3) раствора гидроокиси натрия концентрации точно 0,1 моль/дм3, пошедшей на титрование 1 см3 фосфатирующего раствора.

Испытания проводили на образцах листовой стали 08 КП или 08 ПС (ГОСТ 14918-8) толщиной 0,8-0,9 мм, размером 150Х75 мм.

Фосфатирование проводили по следующей схеме.

1. Обезжиривание техническим моющим средством ПТС-5 (ТУ 2149-067-10964029-97)
Концентрация, г/л - 20
Температура,oС - 65
Время, мин - 5
2. Промывка водой
Температура,oС - 35
Время, мин - 1,5
3. Промывка водой
Температура,oС - 35
Время, мин - 0,5
4. Фосфатирование методом погружения
Концентрация, г/л - 45
Температура,oС - 35-40
Время, мин - 5
Свободная кислотность, "точки" - 0.7-2.3
5. Промывка водой
Температур,oС - 35
Время, мин - 2
6. Промывка дистиллированной водой
Время, мин - 0.5
7. Сушка
Температура,oС - 100
Время, мин - 10
Внешний вид покрытия оценивали визуально.

Коррозионную стойкость в часах по ГОСТ 9.401-91.

Для этого образцы помещают в камеру солевого тумана, где непрерывно распыляется 5%-ный раствор хлористого натрия. Температура поддерживается автоматически в пределах 34-37oС. Осмотр образцов проводят невооруженным глазом при естественном рассеянном свете. Испытания проводили до появления первых видимых точек коррозии. Чем больше время до появления коррозии, тем выше стойкость фосфатного покрытия.

Адгезия определяется в баллах в соответствии с ГОСТ 15140-78 методом решетчатых надрезов.

Балл - 1 присваивается, если края надрезов полностью гладкие и нет признаков отслаивания ни в одном квадрате решетки.

Балл - 2 присваивается, если имеет место незначительное отслаивание покрытия в местах пересечения линий решетки, а нарушения наблюдаются не более чем на 5% площади поверхности решетки.

Балл - 3 присваивается, если имеет место частичное или полное отслаивание покрытия вдоль линий надрезов решетки или в местах их пересечения, нарушения наблюдаются не менее чем на 5% и более чем на 35% площади поверхности решетки.

Балл - 4 присваивается, если имеет место отслаивания покрытия более чем на 35% площади решетки.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами:
Пример 1
Образцы стали 08 ПС подготавливались к фосфатированию и фосфатировались по вышеуказанной схеме раствором следующего состава, г/л:
Zп2+=0.8
Р2O5=4.1
NO3 -=1.1
Mn2+=0.4
Гидроксиламин сернокислый=2.6
Вода - остальное
Температура 35oС
Время 5 минут
Свободная кислотность, "точки" - 0.7
В результате получено светло-серое, мелкокристаллическое покрытие, имеющее
Адгезия 1 балл
Коррозионная стойкость 450 часов.

Пример 2
Образцы стали 08 ПС подготавливались к фосфатированию и фосфатировались по вышеуказанной схеме раствором следующего состава, г/л:
Zn2+=4.3
Р2O5=18.5
NO3 -=5.5
Mn2+=2.4
Гидроксиламин сернокислый=13.0
Вода - остальное
Температура 40oС
Время 5 минут
Свободная кислотность, "точки" - 2.3
После проведения испытаний на коррозионную стойкость и адгезию получили следующие результаты -
Адгезия 1 балл
Коррозионная стойкость 470 часов.

Внешний вид - светло-серое мелкокристаллическое покрытие.

Пример 3
Образцы стали 08 ПС подготавливались к фосфатированию и фосфатировались по вышеуказанной схеме раствором следующего состава, г/л:
Zn2+=2.6
Р2O5=11.3
NO3 -=3.3
Mn2+=1.4
Гидроксиламин сернокислый=7.8
Вода - остальное
Температура 38oС
Время 5 минут
Свободная кислотность, "точки" - 1.4
После проведения испытаний на коррозионную стойкость и адгезию получили следующие результаты -
Адгезия 1 балл
Коррозионная стойкость 460 часов.

Внешний вид - светло-серое мелкокристаллическое покрытие.

Пример по прототипу
Поверхность металла обрабатывают раствором, содержащим г/л:
Кислота фосфорная 50
Цинк сернокислый 150
Кадмий азотнокислый 4
Калий фтористый 4
Гексамин 0.2
при температуре 15oС, рН 1.8 в течение 5 минут.

В результате такой обработки получают равномерное по толщине покрытие с коррозионной стойкостью 430 часов и адгезией 2 балла.

Как видно из приведенных примеров, коррозионная стойкость и адгезия у покрытий, полученных по предлагаемому способу, выше, чем по прототипу. Кроме того, использование предложенного способа обеспечивает улучшение условий труда, экономию материальных ресурсов.

Литература
1. Акцептованная заявка Японии 63-11428.

2. Авторское свидетельство СССР 378567 (прототип).


Формула изобретения

Способ фосфатирования металлической поверхности, включающий обработку поверхности раствором, содержащим ионы цинка, нитрата и воду, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит ионы марганца, фосфата и гидроксиламин сернокислый при следующем соотношении компонентов, г/л:
Zn2+ - 0,8-4,3
Mn2+ - 0,4-2,4
Р2О5 - 4,1-18,5
NO3 - - 1,1-5,5
Гидроксиламин сернокислый - 2,6-13,0
Вода - Остальное
а обработку поверхности проводят при температуре 35-40oС и свободной кислотности раствора 0,7-2,3 точки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам фосфатирования поверхностей металлов водными кислыми растворами

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов путем нанесения фосфатного покрытия и может быть использовано в автомобилестроении, приборостроении, металлургической и метизной промышленности для получения покрытий с износостойкими антифрикционными свойствами
Изобретение относится к области получения фосфатирующих концентратов и может быть использовано в машиностроении для получения фосфатного слоя с противоизносными и антифрикционными свойствами

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов путем нанесения фосфатного покрытия

Изобретение относится к химическим методам обработки металла, в частности к составам, предназначенным для обработки изделий, имеющих сложные конфигурации

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам получения покрытий для защиты от коррозии стальных деталей
Изобретение относится к области подготовки поверхности высокоуглеродистой проволоки перед сухим волочением с применением фосфатирования и может быть использовано в металлургической промышленности, а также машиностроении при производстве проволоки, калиброванного металла и деталей машин

Изобретение относится к получению твердосмазочных антифрикционных покрытий и может быть использовано вмашиностроении, автомобилестроении, авторемонтном производстве, в частности для нанесения покрытий на гильзах цилиндров, шейках коленчатых валов, на пальцах и сухарях рулевых и реактивных тяг

Изобретение относится к технологии переработки фосфатного шлама, образующегося при фосфатировании металлических поверхностей

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к составам для нанесения фосфатного слоя под лакокрасочные покрытия , и может быть использовано в машиностроении, энергомашиностроении, электрои радиотехнике

Изобретение относится к области химической обработки поверхности металлов и может быть использовано в различных областях металлообрабатывающей промышленности, таких как машиностроение , судостроение, приборостроение , бытовая техника и др

Изобретение относится к составам для получения защитного фосфатного покрытия, используемым для подготовки поверхностей металлических изделий и конструкций, и может быть использовано перед окраской в металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла, в частности к составам для обработки поверхности металла на основе железа и оцинкованной стали, которые особенно пригодны для обработки изделий, имеющих сложные конфигурации поверхности, такие как кузова автомобилей, перед нанесением лакокрасочных покрытий

Наверх