Раствор для получения магнетитных покрытий на стали


 


Владельцы патента RU 2510733:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) (RU)

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к растворам для получения на стали магнетитных покрытий, защищающих после промасливания металл от атмосферной коррозии. Раствор для получения магнетитного покрытия на стали содержит компоненты при следующем соотношении, вес.%: 0,1-5,0 нитрата аммония, 0,5-5,0 нитрата металла, 0,01-5,0 амида, 0,005-0,1 серосодержащей соли 0,005-0,1, вода - остальное. При этом в качестве нитрата металла используют нитрат щелочного, щелочноземельного металла, алюминия, железа, цинка и никеля. В качестве амида используют карбамид, формамид, диметилформамид, амид олеиновой кислоты, а в качестве серосодержащей соли используют персульфат аммония, сульфат магния, сульфат кальция. Предложенный раствор позволяет снизить температуру, при которой получают защитные магнетитные покрытия, обеспечивающее при промасливании эффективную защиту стальных изделий от атмосферной коррозии, позволяющую увеличить сроки службы этих изделий. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к растворам для получения на стали магнетитных покрытий (МП), защищающих (после промасливания) металл от атмосферной коррозии.

Известны различные составы растворов для получения на поверхности стали МП [1-3]. Широко распространен, например, состав для щелочного воронения, содержащий нитрит натрия и щелочь (аналог) [1]. Однако его использование требует нагрева раствора до температуры 135-170°C, а образующиеся МП плохо защищают сталь при промасливании.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому раствору является раствор нитрата аммония (прототип) [4]. Его недостатком также является относительно высокая температура процесса (95-100°C) и слабовыраженные антикоррозионные свойства промасленных покрытий.

Задача настоящего изобретения - разработка раствора, позволяющего получить при низких температурах защитное МП, обеспечивающее при промасливании эффективную защиту металла от атмосферной коррозии.

Поставленная задача достигается тем, что состав для получения на поверхности стали МП на основе нитрата аммония дополнительно содержит нитрат металла, амид и серосодержащую соль при следующем соотношении компонентов (вес.%):

нитрат аммония 0.1-5
нитрат металла 0.5-5.0
амид 0.01-5.0
серосодержащая соль 0.005-0.1
вода остальное

В качестве нитратов металлов используют нитраты щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия, железа, цинка и никеля.

В качестве амида используются карбамид, формамид, диметилформамид, амид олеиновой кислоты.

В качестве серосодержащих солей используют персульфат аммония, сульфат магния, сульфат кальция.

Ниже приводятся примеры конкретных составов предлагаемого конвертирующего раствора и подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность.

Все растворы по примерам 1.01-1.18 готовили растворением компонентов в дистиллированной воде.

Композиция-аналог содержала 75 весовых частей гидроксида натрия, 15 весовых частей нитрита натрия и 10 весовых частей воды.

Композиция-прототип содержала 0.5 весовых частей нитрата аммония и 99.5 весовых частей дистиллированной воды.

МП формировали на пластинах из Ст 3 размером 50×100×3 мм в течение 40 мин при температурах 140°C для состава-аналога, 98°C для состава-прототипа и 50-95°C для остальных растворов. Перед оксидированием стальные образцы обезжиривали этиловым спиртом и декапировали в 15% соляной кислоте в течение 30 с. После оксидирования образцы промывали в воде, сушили горячим воздухом и пропитывали индустриальным маслом И-1 в течение 10 мин при температуре 60°C. Оценку антикоррозионных свойств МП проводили в камере 100%-ной влажности при температуре 40°C. Продолжительность испытаний - 40 суток. В ходе эксперимента фиксировали время до появления на поверхности МП очагов коррозии.

Данные Табл. 1 свидетельствуют, что растворы для получения на стали МП на основе смеси нитрата аммония, нитрата цезия, диметилформамида и сульфата магния при соблюдении указанных соотношений компонентов (примеры 1.02-1.04, 1.07, 1.08, 1.11, 1.12, 1.15-1.16) позволяют формировать при температурах ниже рекомендованных для раствора - аналога и раствора - прототипа покрытия, обеспечивающие после промасливания более эффективную защиту стали, чем покрытия, полученные с помощью растворов аналога и прототипа.

Нарушение указанных соотношений компонентов ведет к невозможности получения МП при температурах ниже рекомендованных для раствора-прототипа (примеры 1.01, 1.06) или резкому (ниже уровня прототипа) снижению защитных свойств промасленного МП (примеры 1.01, 1.05, 1.09, 1.10. 1.13, 1.14, 1.17).

Таблица 1.
Влияние соотношения компонентов предлагаемого раствора для получения МП на минимальную температуру формирования покрытия и защитные свойства промасленного МП.
При-мер Раствор для получения МП Температура формирования МП, °C Время защиты, сут
Нитрат аммония,
%
Нитрат цезия,
%
Диметил-формамид,
%
Сульфат магния,
%
Вода,
%
1.01 0.07 2.50 2.50 0.05 94.88 100 20
1.02 0.10 2.50 2.50 0.05 94.85 85 >40
1.03 2.50 2.50 2.50 0.05 92.45 70 >40
1.04 5.00 2.50 2.50 0.05 89.95 60 >40
1.05 5.50 2.50 2.50 0.05 89.45 60 20
1.06 2.50 0.45 2.50 0.05 94.50 98 35
1.07 2.50 0.50 2.50 0.05 94.45 75 >40
1.08 2.50 5.00 2.50 0.05 89.95 60 >40
1.09 2.50 5,50 2.50 0.05 89.45 60 25
1.10 2.50 2.50 0.007 0.05 94.943 70 25
1.11 2.50 2.50 0.01 0.05 94.94 60 >40
1.12 2.50 2.50 5.00 0.05 89.95 60 >40
1.13 2.50 2.50 5.50 0.05 89.45 60 28
1.14 2.50 2.50 2.50 0.001 92.499 80 20
1.15 2.50 2.50 2.50 0.01 92.49 75 >40
1.16 2.50 2.50 2.50 0.10 92.40 70 >40
1.17 2.50 2.50 2.50 0.15 92.35 70 25
Аналог 140 25
Прототип 98 30

Данные Табл. 2 показывают, что при использовании в качестве в составе предлагаемого раствора для получения МП нитратов алюминия (пример 2.1), лития (пример 2.2), натрия (пример 2.3), кальция (пример 2.4), бария (пример 2.5), цинка (пример 2.6), железа (пример 2.7) или никеля (пример 2.8) - в качестве нитратов металлов; карбамида (примеры 2.1, 2.4, 2.5, 2.7, 2.8), диметилформамида (пример 2.6), формамида (пример 2.3), амида олеиновой кислоты (пример 2.2) - в качестве амидов; персульфата аммония (примеры 2.1, 2.4 - 2.6), сульфата магния (пример 2.3), сульфата кальция (примеры 2.2, 2.7, 2.8) - в качестве серосодержащей соли на поверхности стали удается получить покрытия, превосходящие при промасливании покрытия, полученные с использованием растворов - аналога и прототипа. При этом МП формируется при более низких, чем в случае растворов - аналога и прототипа температурах.

Таблица 2
Возможность использования в составе предлагаемого раствора для получения МП различных нитратов металлов, амидов и серосодержащих солей. Состав раствора для получения МП: нитрат аммония 2.5%; нитрат металла - 2.5%; амид - 2.5%; серосодержащая соль - 0.05%; вода - остальное.
Пример Компоненты Минимальная температура формирования МП, °C Время защиты, сут
нитрат металла амид серосодержащая соль
2.1 алюминия карбамид персульфат аммония 60 >40
2.2 лития амид олеиновой кислоты сульфат кальция 60 >40
2.3 натрия формамид сульфат магния 70 >40
2.4 кальция карбамид персульфат аммония 70 >40
2.5 бария карбамид персульфат аммония 70 >40
2.6 цинка диметил-формамид персульфат аммония 60 >40
2.7 железа карбамид сульфат кальция 70 >40
2.8 никеля карбамид сульфат кальция 60 >40
Аналог 140 25
Прототип 98 30

Таким образом, результаты испытаний свидетельствуют, что предлагаемый раствор для получения магнетитного покрытия на стали превосходит по защитным свойствам раствор - аналог и раствор - прототип.

Использование предлагаемого раствора для получения магнетитного покрытия на стали позволит увеличить сроки службы стальных изделий.

Литература

1. Самарцев А.Г. Оксидные покрытия на металлах. М.: Изд-во АН СССР, 1944. 107 с.

2. Сциборовская Н.Б. Оксидные и цинкофосфатные покрытия металлов. М.: Оборонгиз, 1961. 170 с.

3. Лаварко П.К. Оксидные покрытия металлов. М.: Машгиз, 1963. 186 с.

4. Кузнецов Ю.И., Бардашева Т. И. //Защита металлов. 1992. Т. 28. №4. С.586.

1. Раствор для получения магнетитного покрытия на стали, содержащий нитрат аммония, отличающийся тем, что он дополнительно содержит нитрат металла, амид и серосодержащую соль при следующем соотношении компонентов, вес.%:

нитрат аммония 0,1-5,0
нитрат металла 0,5-5,0
амид 0,01-5.0
серосодержащая соль 0,005-0,1
вода остальное

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве нитрата металла используют нитрат щелочного, щелочноземельного металла, алюминия, железа, цинка и никеля.

3. Раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве амида используют карбамид, формамид, диметилформамид, амид олеиновой кислоты.

4. Раствор по п.1, отличающийся тем, что в качестве серосодержащей соли используют персульфат аммония, сульфат магния, сульфат кальция.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано в получении маслорастворимых ингибиторов коррозии черных металлов сульфонатного типа, которые применяются в качестве добавок в моторные масла, смазочно-охлаждающие жидкости, а также в качестве антикоррозийных и консервационных материалов.

Изобретение относится к средствам защиты от коррозии и солеотложения, преимущественно накипи, оборудования сетей водоснабжения и водоотведения. .
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано при получении маслорастворимых ингибиторов сульфонатного типа, преимущественно для антикоррозионной обработки черных металлов.

Изобретение относится к антикоррозионным покрытиям для металлических деталей. .

Изобретение относится к средствам защиты от коррозии систем охлаждения энергетических установок. .

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты изделий из урана от осыпающейся оксидной и водородной коррозии. .

Изобретение относится к способам создания коррозионно-стойкого покрытия на оборудовании или изделиях, изготовленных из перлитных сталей, и может быть использовано для защиты от коррозии различного энергетического оборудования и изделий машиностроения.

Изобретение относится к области защиты сталей от коррозии в нейтральных водных средах путем введения фосфорсодержащего соединения в качестве ингибитора коррозии.

Изобретение относится к защите от коррозии и может быть использовано для защиты оборудования из сталей при действии агрессивных сред, близких к нейтральным. .

Изобретение относится к средствам защиты от коррозии, в частности к способу покрывания неподвижного или движущегося металлического субстрата ультратонким неорганическим/органическим гибридным покрывающим слоем.

Изобретение относится к защите стальной поверхности от коррозии. Предложенное противокоррозионное защитное покрытие на поверхности стали содержит цинк, фосфор, кислород и железо, атомы которого в покрытии находятся в высокоспиновом состоянии, а атомы цинка и железа связаны с атомами кислорода ионно-ковалентными связями.
Изобретение относится к области химической обработки поверхности, в частности к пассиватору для листовой стали с алюмо-цинковым покрытием, полученным способом окунания в подогретый пропиточный состав, способу получения предложенного пассиватора, а также листовой стали с алюмо-цинковым покрытием, полученным способом окунания в подогретый пропиточный состав, обработанной предложенным пассиватором, и способу пассивации листовой стали с алюмо-цинковым покрытием, полученным способом окунания в подогретый пропиточный состав.

Изобретение относится к использованию раствора для обработки оцинкованного стального листа с нанесенным на него металлическим покрытием. .

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на металлическую поверхность водным составом, содержащим а) не менее чем один гидролизующийся и/или по крайней мере частично гидролизованный свободный от фтора силан, б) не менее чем один гидролизующийся и/или по крайней мере частично гидролизованный содержащий фтор силан и в) по крайней мере одно хелатное соединение металла и/или г) по крайней мере один органический пленкообразователь, представляющий собой олигомер, полимер и/или сополимер, причем отношение органического пленкообразователя г) к силанам а) и б) в концентрате или в ванне находится в пределах от 0,1:1 до 10:1, а силаны в составе растворимы в воде или становятся растворимыми в воде в результате гидролиза и/или химических реакций, при этом водный состав может содержать органический растворитель и практически полностью или полностью свободен от соединений шестивалентного хрома.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам обработки режущего инструмента, преимущественно твердосплавного . .

Изобретение относится к химической обработке металлических изделий, в частности к способам получения коррозионно-и износостойких покрытий на поверхности стальных изделий, и может быть использовано в приборостроении, оптико-механической и других отраслях промышленности при изготовлении конструктивных элементов с защитными покрытиями.

Изобретение относится к защите стальной поверхности от коррозии. Предложенное противокоррозионное защитное покрытие на поверхности стали содержит цинк, фосфор, кислород и железо, атомы которого в покрытии находятся в высокоспиновом состоянии, а атомы цинка и железа связаны с атомами кислорода ионно-ковалентными связями.
Наверх