Способ антикоррозионной обработки поверхности черных металлов

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к антикоррозионной защите изделий из черных металлов. Праймер-преобразователь коррозии черных металлов, включающий ортофосфорную кислоту и оксид цинка, смешивают с галлатом основным висмута в присутствии экологически безопасного комплексона этилендиаминдиянтарной кислоты. Использование предложенного состава преобразователя существенно улучшает антикоррозионную стойкость черных металлов и повышает технологичность изготовления и защиты от коррозии изделий из черных металлов. 2 табл.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к антикоррозионной защите углеродистых сталей крупногабаритных узлов и деталей, труб и других сооружений.

Известен праймер-преобразователь коррозии углеродистых сталей, включающий ортофосфорную кислоту, оксид цинка и воду (Применение специальных покрытий для защиты от коррозии сооружений и обработка поверхности. Серия ″Коррозия и защита в нефтяной промышленности″, Москва, ВНИИОЭНГ, 1974, с. 18).

Недостатком указанного способа является образование побочных продуктов в результате взаимодействия оксидов железа и цинка с последующей их адсорбцией на поверхности обрабатываемых изделий.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту прототипом является праймер-преобразователь коррозии (RU 2167176 С2, 20.05.2001), в состав которого включены ортофосфорная кислота и окись цинка, смешивающиеся с галлатом основным висмута в присутствии комплексона III (динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты) (Таблица 1).

К недостаткам прототипа относится использование в рецептуре специально подготовленной дистиллированной воды, а также загрязняющего окружающую среду комплексона III (динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты), т.к.:

- ЭДТА практически не поддается разложению в живой природе [S. Metsarinae, T. Tuhkanen, R. Aksela. Photodegradanion of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediamine disuccinic acid (EDDS) within natural UV radiation range // Chemosphere. 45 (2001). P. 949-955; V.M. Nikolskiy, L.N. Tolkacheva, A.A. Yakovlev, Υ.M. Khalyapina, Т.I. Smirnova. Decrease in Environmental Pollution by Complexones as Factor of Biodiversity Preservation // European Researcher, 2013, Vol. (63), №11-2, P. 2675-2680] и накапливается в мировом океане, вызывая растворение отложений токсичных металлов с переходом их в раствор в виде стабильных и часто липидорастворимых комплексонатов, что приводит к отравлению планктона, рыб, птиц и высших животных;

- требуются затраты на дистилляцию воды.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего удешевить процесс преобразования и удаления продуктов коррозии углеродистых сталей, а также снизить негативное воздействие химических соединений (например, ЭДТА) на природную среду.

Данная задача решается за счет того, что праймер-преобразователь коррозии углеродистых сталей содержит раствор ортофосфорной кислоты и оксида цинка в воде, где входящий в его состав галлат основной висмута может быть растворен в 0,1 N раствора динатриевой соли этилендиаминдиянтарной кислоты в воде при следующем соотношении компонентов, г/л: ортофосфорная кислота - 180-240; оксид цинка - 4,2-5,6; галлат основной висмута - 40-80; динатриевая соль этилендиаминдиянтарной кислоты 0,1 N раствора в воде - 160-320; вода - 415,8-554,4.

Технический результат антикоррозионной обработки поверхности черных металлов достигается благодаря замене в рецептуре не разлагающейся в природной среде ЭДТА на экологически безопасный комплексон ЭДДЯК и дистиллированной воды на обычную. Применяемый в заявляемой рецептуре экологически безопасный комплексон ЭДДЯК [S. Metsarinae, T. Tuhkanen, R. Aksela. Photodegradanion of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediamine disuccinic acid (EDDS) within natural UV radiation range // Chemosphere. 45 (2001). P. 949-955; V.M. Nikolskiy, L.N. Tolkacheva, A.A. Yakovlev, Y.M. Khalyapina, Т.I. Smirnova. Decrease in Environmental Pollution by Complexones as Factor of Biodiversity Preservation // European Researcher, 2013, Vol. (63), №11-2, P. 2675-2680] автоматически связывает соли жесткости (кальция и магния) обыкновенной воды и, таким образом, обеспечивает обыкновенной воде свойства дистиллированной (lgK_CaL=4,23; lgK_MgL=5,82) [Горелов И.П., Бабич В.А. Комплексообразование щелочно-земельных элементов с этилендиаминдиянтарной кислотой // Журнал неорганической химии, 1971, Т. 16, №4, С. 902-905].

Галлат основной висмута (соль галло-элагодубильной кислоты) растворяется в 0,1 N водном растворе динатриевой соли этилендиаминдиянтарной кислоты и присутствие названных компонентов обеспечивает образование координационных соединений, где в качестве ионов-комплексообразователей выступают железо, цинк и висмут, а лигандами являются галло-элагодубильная кислота и экологически безопасная этилендиаминдиянтарная кислота. Эти координационные соединения прочно связаны с железной основой защищаемого от коррозии изделия и образуют сплошную феррозащитную пленку, которая не подвержена влиянию изменений температуры и не растворяется в органических растворителях.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в Таблице 2.

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

По аналогии с примером 1 Патента RU 2167176 (прототип) в емкости смешивают 240 г/л ортофосфорной кислоты (H₃PO₄), 5,6 г/л оксида цинка (ZnO), 554,4 г/л воды, 40 г/л галлата основного висмута (C₇H₇BiO₇) и 0,1 N раствор динатриевой соли этилендиаминдиянтарной кислоты в воде. Полученным составом обрабатывают поверхности черных металлов, в результате чего достигаются следующие эффекты: стойкость к 3% раствору без покрытия 300 мин, стойкость к 3% раствору с ЛКП 29 ч, адгезия с ЛКП по ГОСТ 15140-78 1 балл, преобразующая способность 3-10 мин, срок эксплуатации ЛКП по результатам УКИ 17 лет.

Пример 2.

По аналогии с примером 2 Патента RU 2167176 (прототип) в емкости смешивают 180 г/л ортофосфорной кислоты (H₃PO₄), 4,2 г/л оксида цинка (ZnO), 415,8 г/л воды, 80 г/л галлата основного висмута (C₇H₇BiO₇) и 0,1 N раствор динатриевой соли этилендиаминдиянтарной кислоты в воде. Полученным составом обрабатывают поверхности черных металлов, в результате чего достигаются следующие эффекты: стойкость к 3% раствору без покрытия 376 мин, стойкость к 3% раствору с ЛКП 34 ч, адгезия с ЛКП по ГОСТ 15140-78 1 балл, преобразующая способность 3-10 мин, срок эксплуатации ЛКП по результатам УКИ 17 лет.

Таким образом, использование предложенного состава позволяет исключить из процесса получения праймер-преобразователя коррозии углеродистых сталей этап получения дистиллированной воды, что удешевляет процесс, а также уменьшить загрязнение окружающей среды и обеспечить возможность поддержания экологического равновесия в природе.

Праймер-преобразователь коррозии черных металлов, содержащий раствор ортофосфорной кислоты и оксида цинка в воде, отличающийся тем, что в его состав входит галлат основной висмута, растворенный в 0,1 N растворе этилендиаминдиянтарной кислоты в воде.