Способ получения фосфатного покрытия

Авторы патента:

Бонокина Маргарита Николаевна (RU)

Кесаева Людмила Викторовна (RU)

Журавлева Светлана Леонидовна (RU)

Чумаевский Виктор Алексеевич (RU)

Кобелькова Елена Васильевна (RU)

C23C22/22 - содержащих катионы щелочноземельных металлов

Владельцы патента RU 2365675:

Закрытое Акционерное Общество "ФК" (RU)

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и предназначено для предварительной обработки поверхности металлов под последующее нанесение лакокрасочного покрытия. Способ включает фосфатирование поверхности металла в водном растворе, которое осуществляют распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35-40°С и содержит, г/л: Zn²⁺ 1,90-4,32, Р₂О₅ 4,82-10,48, NO₃ ^- 0,64-1,64, СlO₃ ^- 0,16-0,44, Са²⁺ 1,14-1,73, Мn²⁺ 0,06-0,16, F^- 0,19-0,38, гидроксиламин сернокислый 0,02-0,08, и соотношение суммы катионов (Zn²⁺+Ca²⁺+Mn²⁺) к Р₂О₅ составляет (0,666-1,334):(1,035-2,251). Способ позволяет получить мелкокристаллическое коррозионностойкое фосфатное покрытие комбинированным методом из водного раствора фосфатирования, не содержащего никель, при уменьшении времени фосфатирования.

Известен способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку металлического изделия водным раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата, хлората и сульфата, и корректирование раствора в процессе выработки, отличающийся тем, что с целью обеспечения стабильности защитных свойств фосфатного покрытия корректирование ведут раствором, содержащим, мас.%:

Zn²⁺	12-14
Р₂О₅	14.4-18.0
NO₃ ^-	11.1-13.7
SO₄ ^2-	3.0-4.0
Ni²⁺	0.08-0.1
ClO₃ ^-	0.1-0.3
вода	до 100 %

Способ получения фосфатного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что корректировка производится добавлением 4-5 г/дм ³ исходного концентрата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку поверхности металла раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата и хлората, отличающийся тем, что для получения мелкокристаллического коррозионностойкого фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 30-45°С за время от 2-х до 10-ти минут он дополнительно содержит ионы кальция при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn²⁺	1,527-3,225
Р₂О₅	4.347-8.385
NO₃ ^-	0.822-1,935
Ni²⁺	0.023-0.086
СlO₃ ^-	0.587-1.505
Са²⁺	0,06-0,157

Недостатком данного способа являются невысокие эксплуатационные характеристики: низкая коррозионная стойкость, невозможность использования комбинированным способом, большое время фосфатирования.

Задачей данного изобретения является создание способа фосфатирования, обеспечивающего получение мелкокристаллического коррозионностойкого фосфатного покрытия комбинированным методом из водного раствора фосфатирования, не содержащего никель, и уменьшение времени фосфатирования.

Поставленная задача достигается тем, что поверхность металла фосфатируют в водном растворе, содержащем ионы цинка, ионы фосфата, ионы нитрата, ионы хлората и ионы кальция, отличается тем, что фосфатирование осуществляют распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35-40°С и дополнительно содержит ионы марганца, фтора и гидроксиламина сернокислого при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn²⁺	1,90-4.32
Р₂О₅	4.82-10.48
NO₃ ^-	0.64-1.64
СlO₃ ^-	0.16-0.44
Са²⁺	1.14- 1.73
Мn²⁺	0,06-0,16
F^-	0.19-0.38
гидроксиламин сернокислый	0.02-0.08

а соотношение суммы катионов (Zn²⁺+Са²⁺+Мn²⁺) к Р₂О₅ составляет (0.666-1.334):(1.035-2.251).

Применение предлагаемого способа позволяет получить мелкокристаллическое коррозионностойкое фосфатное покрытие комбинированным методом из водного раствора фосфатирования, не содержащего никель, и уменьшить время фосфатирования.

Испытания проводили на образцах холоднокатаной листовой стали 08КП (ГОСТ 16523-97) толщиной 08-09 мм размером 150×70 мм.

Перед фосфатированием поверхность металла обезжиривали, тщательно промывали и подвергали обработке активатором на основе солей титана.

В качестве обезжиривающего препарата использовали моющий препарат Фоскон 200 Л ТУ 2149-179-10964029-2002

щелочность, «точек»	5-10
температура, °С	45-55
время обработки, мин	распыление 2,5 мин
погружение	5 мин

Промывка водопроводной водой распылением

температура, °С	30-40
время обработки, мин	2,1

Активацию металлической поверхности проводили активатором фосфатирования Фоскон 471 ТУ 2149-095-10964029-98, изм.1 методом погружения

концентрация, г/л	1.5
температура, °С	20-40
время обработки, мин	2,5

Фосфатирование металлической поверхности осуществляют распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35-40°С, свободная кислотность, «точек» 0.9-1.2.

Промывка деминерализованной водой распылением

температура, °С	35-40
время обработки, мин	1-2

Промывка деминерализованной водой погружением

температура, °С	25-40
время обработки, мин	1-2

Пассивацию проводили пассивирующим концентратом Фоскон 486 ТУ 2149-063-10964029 - изм.1 распылением

концентрация, г/л	0.25
температура, °С	25-45
время обработки, мин	2

Промывка деминерализованной водой

температура, °С	20-30
время обработки, мин	1-2

Сушка

температура, °С	45-55
время обработки, мин	10-20

Массу фосфатного покрытия (m), г/м², определяют гравиметрическим методом и вычисляют по формуле:

где m₁ - масса образца после удаления покрытия, г;

m₂ - масса образца с покрытием, г;

S - площадь покрытия образца, м².

Внешний вид фосфатного покрытия определяют визуально.

Контроль защитных свойств фосфатных покрытий проводили в сочетании с катофорезным грунтом по ГОСТ 9.401.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1

Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме водным раствором при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn²⁺	1.90
Р₂О₅	4.82
NO₃ ^-	0.64
СlO₃ ^-	0.16
Са²⁺	1.14
Мn²⁺	0.06
F^-	0.19
гидроксиламин сернокислый	0.02

а соотношение суммы катионов (Zn²⁺+Са²⁺+Мn²⁺) к Р₂О₅составляет 0.666:1.035,

распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35°С.

Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета. Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 720 час.

Масса фосфатного покрытия 1,5 г/м². Свободная кислотность 0.9 "точек".

Пример 2

Zn²⁺	4.32
Р₂О₅	10.48
NO₃ ^-	1.64
СlO₃ ^-	0.44
Са²⁺	1.73
Мn²⁺	0.16
F^-	0.38
гидроксиламин сернокислый	0.08

а соотношение суммы катионов (Zn²⁺+Са²⁺+Мn²⁺) к Р₂О₅составляет 1,334:2.251,

распылением водного раствора на поверхность металла в течение 60 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 60 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 40°С.

Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета. Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 750 час.

Масса фосфатного покрытия 1,5 г/м². Свободная кислотность 1,2 "точек".

Пример 3

Zn²⁺	3.11
Р₂О₅	7.65
NO₃ ^-	1.14
СlO₃ ^-	0.30
Cа²⁺	1.435
Мn²⁺	0.11
F^-	0.285
гидроксиламин сернокислый	0.05

а соотношение суммы катионов (Zn²⁺+Са²⁺+Мn²⁺) к P₂O₅ составляет 1.00:1.643,

распылением в течение 50 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением в течение 50 сек на выходе из ванны фосфатирования при температуре 38°С.

Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета. Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 740 час.

Масса фосфатного покрытия 1,5 г/м².Свободная кислотность 1.1 "точек".

Пример по прототипу

Фосфатирование проводили фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn²⁺	3,225
Р₂О₅	8.385
NO₃ ^-	1.935
Ni²⁺	0.086
ClO₃ ^-	1.505
Са²⁺	0.157

Температура фосфатирования 45°С, время фосфатирования 10 мин, масса фосфатного покрытия 5.0 г/м². Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.

Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 445 час.

Таким образом, применение предлагаемого способа получения фосфатного покрытия обеспечивает следующие технико-экономические преимущества.

1. Высокие эксплуатационные характеристики: высокая коррозионная стойкость к коррозионному воздействию.

2. Возможность применения комбинированным способом фосфатирования (распыление, погружение, распыление) перед окраской катодным электроосаждением.

3. Уменьшение времени фосфатирования.

4. Уменьшение температуры фосфатирования.

5. Оптимальные и стабильные показатели массы фосфатного покрытия.

6. Улучшение условий труда и экологической обстановки окружающей среды.

Данное изобретение с успехом применяется при фосфатировании кабин и кузовов легковых и грузовых автомобилей с получением мелкокристаллического коррозионностойкого фосфатного покрытия комбинированным методом перед окраской катодным электроосаждением.

Способ получения фосфатного покрытия, включающий фосфатирование поверхности металла в водном растворе, содержащем ионы цинка, ионы фосфата, ионы нитрата, ионы хлората и кальция, отличающийся тем, что фосфатирование осуществляют распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 с на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 с на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35-40°С и дополнительно содержит ионы марганца, фтора и гидроксиламина сернокислого при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn²⁺	1,90-4,32
P₂O₅	4,82-10,48
NO₃ ^-	0,64-1,64
ClO₃ ^-	0,16-0,44
Ca²⁺	1,14-1,73
Мn²⁺	0,06-0,16
F	0,19-0,38
гидроксиламин сернокислый	0,02-0,08,

а соотношение суммы катионов (Zn²⁺+Са²⁺+Мn²⁺) к Р₂О₅ составляет (0,666-1,334):(1,035-2,251).

Изобретение относится к обработке металлической поверхности, в частности к фосфатированию, и может быть использовано для защиты металлов от коррозии в любой отрасли машино- и приборостроения при проведении окрасочных работ.

Способ получения фосфатного покрытия // 2240378

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. .

Способ получения защитного покрытия на изделии из магниевого сплава // 2207400

Изобретение относится к химической обработке поверхности из магниевых сплавов, а именно к способу получения защитного покрытия методом местного восстановления. .

Способ защиты от коррозии железобетонной тары, применяемой в виноделии // 328747

Патент 317220 // 317220

Патент 259599 // 259599

Раствор для фосфатирования титана и его сплавов // 238307

Способ фосфатирования металлических изделий // 125108

Экологически безопасный поверхностно обработанный стальной лист для электронных компонентов с прекрасными смачиваемостью припоем, стойкостью к образованию усов и постоянством внешнего вида во времени, а также способ его производства // 2391445

Состав для получения электроизоляционного покрытия // 2556184

Изобретение относится к обработке анизотропной электротехнической стали для получения электроизоляционных покрытий и может быть использовано в электротехнической промышленности. Состав содержит, мас.%: ионы фосфата в пересчете на P2O5 - 12,1-16,1; ионы алюминия - 1,3-1,7; ионы магния - 0,3-0,5; модифицированную окисью хрома (Cr2O3) коллоидную двуокись кремния в пересчете на (SiO2+Cr2O3) - 13,1-15,2 и воду до 100, причем массовое отношении Cr2O3/SiO2 в составе равно 0,05-0,1. Изобретение обеспечивает повышение стабильности состава при отсутствии высокотоксичных ионов хрома (VI) и позволяет получить электроизоляционные покрытия, имеющие хороший товарный вид и обладающие повышенными физико-механическими и магнитными свойствами. 1 табл., 8 пр.

Раствор для образования изоляционного покрытия и лист текстурированной электротехнической стали // 2639905

Изобретение относится к раствору для образования изоляционного покрытия на листе текстурированной электротехнической стали и к листу текстурированной электротехнической стали, имеющему изоляционное покрытие. Раствор для образования изоляционного покрытия на листе текстурированной электротехнической стали содержит водный раствор, полученный смешиванием фосфатного раствора и коллоидного диоксида кремния, причем коллоидный диоксид кремния представляет собой либо частицы коллоидного диоксида кремния, поверхностно модифицированные алюминатом, либо раствор коллоидного диоксида кремния, содержащий алюминат. Водный раствор не содержит хрома. Лист текстурированной электротехнической стали в соответствии с аспектом настоящего изобретения обладает превосходными магнитными свойствами благодаря высокому растягивающему напряжению, а также превосходной электрической изоляцией, термостойкостью, химической стойкостью и химической безопасностью, поскольку лист текстурированной электротехнической стали имеет плотное изоляционное покрытие, которое образовано при использовании раствора для образования изоляционного покрытия. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл.

Хроматирующий состав для обработки оцинкованного проката и оцинкованной проволоки // 2643759

Изобретение относится к обработке оцинкованного проката и оцинкованной проволоки. Хроматирующий состав содержит, г/л: ионы Cr3+ 50-70, ионы фосфата 200-280, ионы нитрата 23-46, ионы титана 5-10, ингибитор 1-2, вода – остальное. При этом в качестве ингибитора он содержит 50%-ный спиртовой раствор хлорида алкилметиламмония, а в качестве ионов титана и нитрата - отработанный травильный раствор от производства титановых труб, содержащий ионов нитрата - 16%, ионов титана - 3,5%. Предложенное изобретение без использования шестивалентного хрома позволяет получить на оцинкованной поверхности проката и проволоки бесцветную хроматную пленку с высокой коррозионной стойкостью. 2 табл., 4 пр.