Раствор для фосфатирования металлической поверхности

Авторы патента:

Журавлева Светлана Леонидовна (RU)

Конивец Федор Ральфович (RU)

Чумаевский Олег Викторович (RU)

Одинокова Надежда Ивановна (RU)

Кресс Юлия Валентиновна (RU)

C23C22/36 - содержащих также фосфаты

C23C22/18 - содержащих катионы марганца

C23C22/13 - содержащих также нитратные или нитритные анионы

Владельцы патента RU 2572688:

Закрытое Акционерное Общество "ФК" (RU)

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла путем нанесения фосфатного покрытия и может быть использовано в автомобилестроении, приборостроении, металлургической и метизной промышленности. Раствор для фосфатирования металлической поверхности содержит, г/л: Zn²⁺ 4,55-8,0, P₂O₅ 7,8-14,0, NO₃ ^- 9,1-16,0, Mn²⁺ 1,17-2,8, Ni²⁺ 0,07-0,2, F^- 0,52-0,8, карбоновая кислота 0,19-0,3, вода - остальное, причем соотношение ионов Mn²⁺ к ионам Zn²⁺ составляет (0,257-0,615):(1,0-1,758). В качестве карбоновой кислоты раствор содержит диоксиянтарную, щавелевую или лимонную кислоту. Изобретение позволяет получить мелкокристаллическую фосфатную пленку с оптимальной массой фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 55-70°C, при этом обеспечивает получение покрытий с высокими защитными и износостойкими свойствами. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Известен раствор (патент РФ 2111282), содержащий, г/л:

Ni²⁺	0,000-0,5
P₂O₅	1,7-7,0
NO₃ ^-	1,5-5,2
F^-	0,05-0,5
Отход марганца (II) азотнокислого	2-20
Отход производства - цинковый концентрат	3-25,

причем отход производства - цинковый концентрат - содержит, мас.%:

Общая P₂O₅	не менее 25
Zn²⁺	не менее 25
Mn ²⁺	4-8
Вода	не более 30,

а отход марганца (II) азотнокислого содержит, мас.%:

Mn²⁺

72,0-80,3

одну или несколько примесей из группы перхлорат алюминия, муравьиная кислота, муравьинокислый аммоний, лимоннокислый марганец, гидроксиды марганца - остальное.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является раствор (патент РФ 2159299) для фосфатирования металлической поверхности, содержащий, мас.%:

Mn²⁺	5,7-6,3
NO₃ ^-	2-3
P₂O₅	17,5-21,5
Ni²⁺	0,1-0,2
Zn²⁺	0,8-1,2
триэтаноламин	0,005-0,015
вода	остальное.

Использование данного раствора обеспечивает увеличение срока службы деталей, повышение износостойкости, улучшение антифрикционных свойств.

Недостатком данного раствора является получение крупнокристаллического фосфатного покрытия с большой массой фосфатного покрытия. При большой массе фосфатного покрытия происходит очень высокий износ фосфатной пленки в начальный период испытания. Чем толще пленка, тем дольше период обкатки и потеря в весе образца. Интенсивный износ толстой фосфатной пленки объясняется меньшей прочностью сцепления внешних кристаллов фосфата по сравнению с кристаллами, прилегающими непосредственно к поверхности металла.

Задачей данного изобретения является создание раствора для фосфатирования металлической поверхности, обеспечивающего получение мелкокристаллической фосфатной пленки с оптимальной массой фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 55-70°С, обеспечивающей высокие защитные свойства и износостойкость покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий, г/л:

Zn²⁺	4,55-8,0
P₂O₅	7,8-14,0
NO₃ ^-	9,1-16,0
Mn²⁺	1,17-2,8
Ni²⁺	0,07-0,2
F^-	0,52-0,8
карбоновая кислота	0,19-0,3
вода	остальное,

причем соотношение ионов Mn²⁺ к ионам Zn²⁺ составляет (0,257-0,615):(1,0-1,758).

Раствор для фосфатирования в качестве карбоновой кислоты содержит диоксиянтарную, щавелевую или лимонную кислоту.

Карбоновые кислоты уменьшают размер кристаллов фосфатного покрытия.

Фтор ионы повышают силу сцепления покрытия с поверхностью резьбового соединения и снижают температуру фосфатирования.

Предложенный раствор для фосфатирования металлической поверхности получается путем смешения воды, цинк- и фосфорсодержащего сырья с последующим введением азотной кислоты и марганецсодержащего сырья в количествах, указанных в таблице 1. Затем в раствор вводят модифицирующие добавки: одну из вышеуказанных карбоновых кислот и сырье, содержащее никель и фтор.

Данное изобретение относится к обработке поверхности трубного соединения фосфатирующим раствором с образованием фосфатного покрытия, обладающего высокими защитными свойствами и износостойкостью.

Стальные трубы соединяют между собой обычно с помощью муфты, при этом на концы труб, снабженные резьбой, надевают муфту с резьбой на внутренней поверхности.

Для защиты поверхности резьбовых соединений муфт от коррозии и улучшения противоизносных свойств используется цинк-марганец фосфатный концентрат.

Испытания проводили на сегментах муфт с резьбой размером 50×70 мм, марка стали 22ГЮ. Метод обработки - погружение.

Подлежащую обработке поверхность металла перед операцией фосфатирования обезжиривали, тщательно промывали и подвергали обработке активатором.

В качестве обезжиривающего препарата использовали моющий препарат Фоскон 203-1 ТУ 2499-110-10964029

концентрация, г/л	20
температура, °С	50-60
время обработки, мин	10

Промывка водопроводной водой

температура, °С	20-35
время обработки, мин	1-2

Активацию металлической поверхности проводили активатором фосфатирования Фоскон 473 ТУ 2149-283-10964029

концентрация, г/л	1,5
температура, °С	комнатная
время обработки, мин	2

Фосфатирование металлической поверхности

температура, °С	55-70
время обработки, мин	10

Промывка водопроводной водой

температура, °С	20-35
время обработки, мин	1-2

Сушка

температура, °С	110
время обработки, мин	10

Оценивались следующие характеристики фосфатного покрытия.

1. Внешний вид фосфатного покрытия

Внешний вид фосфатного покрытия определяют по ГОСТ 9.301 визуально.

Внешний вид покрытия, полученного с использованием предлагаемого изобретения, от светло-серого до темно-серого цвета.

2. Толщина фосфатного покрытия

Толщину фосфатного покрытия определяют толщиномером «Константа К5» со специализированным датчиком ИД1. Толщина фосфатного покрытия составляет 8-15 мкм.

3. Защитные свойства фосфатного покрытия

Защитные свойства фосфатного покрытия определяют по ГОСТ 9.302 (п. 6).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.

Для проведения исследований приготовлены 5 вариантов фосфатирующих растворов и 1 вариант по прототипу.

Составы предлагаемого фосфатирующего раствора и по прототипу приведены в таблице 1.

Результаты испытаний приведены в таблице №2

Как видно из примеров (см. таблицу 2 пр. 2, 3, 4), содержание компонентов в заявляемых пределах обеспечивает получение мелкокристаллического покрытия, обладающего высокими защитными свойствами и высокими противоизносными свойствами.

Изменение содержания компонентов ниже или выше заявляемых пределов (см. таблицу 2 пр. 1, 5) приводит к снижению защитных свойств.

Пример 6 характеризует свойства прототипа.

Использование предложенного изобретения обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:

- высокие защитные свойства поверхности резьбового соединения труб;

- высокие износостойкие свойства резьбового соединения труб;

- экономичность в связи с невысокой нормой расхода;

- раствор для фосфатирования технологичен и прост в использовании.

1. Раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий, г/л:

Zn²⁺	4,55-8,0
P₂O₅	7,8-14,0
NO₃ ^-	9,1-16,0
Mn²⁺	1,17-2,8
Ni²⁺	0,07-0,2
F^-	0,52-0,8
карбоновая кислота	0,19-0,3
вода	остальное,

причем соотношение ионов Mn²⁺ к ионам Zn²⁺ составляет (0,257-0,615):(1,0-1,758).

2. Раствор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве карбоновой кислоты он содержит диоксиянтарную, щавелевую или лимонную кислоту.

Изобретение относится к жидкости для осаждения покрытия из фосфата цинка на металлический материал путем химической конверсионной обработки, представляющей собой водный раствор с рН от 3,6 до 4,4, содержащий от 500 до 4000 ч./млн фосфат-ионов и от 300 до 12000 ч./млн ионов цинка.

Адгезия красочного слоя с помощью поливиниламинов в кислотных водных антикоррозионных средствах, содержащих полимеры // 2504601

Изобретение относится к не содержащему хром отверждаемому антикоррозионному средству для грунтовочного покрытия металлических окрашиваемых поверхностей. Средство содержит воду и фторсодержащие комплексные ионы титана и/или циркония, антикоррозионный пигмент, органический полимер или сополимер, водорастворимый или диспергируемый в воде, который как таковой в водном растворе при концентрации 50% по весу имеет значение рН в области от 1 до 3.

Цирконий- и титансодержащий фосфатирующий раствор для пассивирования металлокомпозитных поверхностей // 2464356

Изобретение относится к водной композиции и способу для антикоррозионной конверсионной обработки металлических поверхностей, которые содержат поверхности из стали, или оцинкованной стали, или оцинкованной легированной стали, или алюминия, а также все их комбинаций.

Не содержащее хром термически отверждаемое противокоррозионное средство // 2454486

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных поверхностей, покрытых цинком или цинковым сплавом, алюминием или алюминиевым сплавом, а также поверхностей цинка или цинкового сплава, алюминия или алюминиевого сплава.

Раствор фосфатирования с перекисью водорода и хелатообразующими карбоновыми кислотами // 2428518

Изобретение относится к фосфатированию металлических поверхностей из стали, оцинкованной или оцинкованной легированной стали, алюминия, алюминированной или алюминированной легированной стали.

Способ нанесения покрытия на металлическую поверхность путем ее обработки водной композицией, водная композиция и применение металлических субстратов с покрытием // 2418885

Изобретение относится к нанесению покрытия на металлические поверхности из водной композиции. .

Способ нанесения покрытия на металлические поверхности из водной композиции, содержащей силан/силанол/силоксан/полисилоксан, и указанная композиция // 2402638

Изобретение относится к нанесению покрытия на металлические поверхности. .

Бесхромовая пассивация стали // 2396370

Изобретение относится к области нанесения покрытий на металлические поверхности и позволяет получить бесхромовые конверсионные или пассивирующие покрытия на поверхности оцинкованной стали для ингибирования коррозии металлической поверхности и усиления адгезии краски или других наносимых на них покрытий.

Металлический материал с обработанной поверхностью без применения хромата // 2387738

Изобретение относится к металлическому материалу с обработанной поверхностью без хрома, удовлетворяющей требованиям к коррозионной стойкости, термостойкости, стойкости к отпечаткам пальцев, проводимости, способности к нанесению покрытия и обладающей стойкостью к почернению во время работы.

Способ фосфатирования поверхности титанового сплава // 2299268

Изобретение относится к химической обработке поверхности титановых сплавов и может быть использовано в авиационной, космической, автомобильной промышленности, в судостроении и других отраслях техники.

Способ фосфатирования железокобальтового сплава // 2560891

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла, в частности железокобальтовых сплавов. Фосфатирование железокобальтового сплава осуществляют при температуре 95-98°C в течение 2-3 минут в растворе, содержащем, г/дм: P2O5 - 7,4…9,8, Mn2+ - 2,1…2,8, Zn2+ - 11,0…13,0, N O 3 − - 21,0...25,0, N O 2 − - 0,3…0,5.

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и способ его изготовления // 2436865

Изобретение относится к получению листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего на наружной поверхности не содержащую хром пленку с отличной стойкостью к отжигу и хорошими магнитными характеристиками.

Раствор фосфатирования с перекисью водорода и хелатообразующими карбоновыми кислотами // 2428518

Способ получения фосфатного покрытия // 2354747

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и предназначено для предварительной обработки поверхности металлов под последующее нанесение лакокрасочного покрытия, в частности методом электрофореза.

Кондиционирование поверхности перед химической конверсионной обработкой стальной детали // 2333292

Изобретение относится к обработке стальных деталей перед фосфатной химической конверсионной обработкой. .

Поверхностно-обработанный стальной материал, способ его получения и жидкость для химической конверсионной обработки // 2258765

Изобретение относится к химической конверсионной обработке стального материала, который получен с использованием способа поверхностной обработки и жидкости для обработки, в частности, к поверхностно-обработанному материалу, обладающему превосходной устойчивостью к задиранию.

Способ нанесения фосфатирующего состава // 2225895

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла на основе железа перед нанесением лакокрасочных покрытий (ЛКП). .

Концентрат для получения защитного марганец-фосфатного покрытия и корректирующий состав для него // 2213803

Изобретение относится к составам, используемым для получения защитных марганец-фосфатных покрытий толщиной не более 5 мкм на стальных и чугунных поверхностях, эксплуатируемых в условиях трения.

Способ фосфатирования металлической поверхности // 2210624

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 цинкового фосфатирования с интегрированным дополнительным пассивированием // 2179198

Изобретение относится к способам фосфатирования поверхностей металлов водными кислыми растворами. .

Способ фосфатирования железокобальтового сплава // 2560891