Средство и способ для воронения металлических изделий

Авторы патента:

C23C22/78 - предварительная обработка покрываемого материала

C23C22/66 - обработка алюминия или сплавов на его основе

C23C22/36 - содержащих также фосфаты

Владельцы патента RU 2718952:

Паринов Петр Петрович (RU)

Изобретение относится к области нанесения защитно-декоративных покрытий и может быть использовано для холодного чернения (воронения) металлических изделий из алюминия и алюминиевых сплавов. Состав для холодного чернения металлических изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, содержащий, мас.%: 2-10 диоксида селена или селенистой кислоты, 2-10 меди сернокислой, 0,01-3 борфтористоводородной кислоты, 2-10 ортофосфорной кислоты, 0,01-3 солей никеля, в пересчете на Ni²⁺, 0,01-3 соли железа III, в пересчете на Fe³⁺, вода дистиллированная - остальное. Также предложен способ холодного чернения металлических изделий из алюминия и алюминиевых сплавов. Изобретение направлено на улучшение свойств состава для холодного чернения металлических изделий из алюминия и алюминиевых сплавов, обеспечивающего получение поверхности равномерного насыщенного матового черного цвета. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 пр.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нанесения защитно-декоративных покрытий, а именно для холодного чернения (воронения), и может быть использовано для металлических изделий из алюминия и алюминиевых сплавов.

Уровень техники

В известном уровне техники понятие чернение (воронение) относится к холодной обработке металлов без термической обработки. При этом для обработки применяются специальные растворы.

Состав для чернения наносится на поверхность с образованием плотной пленки на поверхности.

Процедуру воронения следует проводить на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении. При работе со средством использовать защитные перчатки.

Необходимо учитывать, что большинство "алюминиевых" деталей производится не из чистого металла, а из его сплавов. Поэтому результат воронения может немного отличаться для разных поверхностей.

Известен способ чернения алюминиевых сплавов, описанный в US 3725137. Недостатком способа является использование в процессе повышенной температуры состава до 80-100°С, что требует дополнительного оборудования. Это также приводит к сильному испарению компонентов состава вместе с водяными парами, что повышает вред для здоровья человека.

Известен способ обработки алюминия, алюминиевых сплавов и стали с покрытием из этих металлов JPH 03240971. Недостаток способа заключается в применении трех активных растворов для создания черной пленки на поверхности металла. Предпочтительно чернение производить окунанием обрабатываемой детали в растворы, но при этом затруднительно обработать определенную ее часть или отдельную поверхность.

Известен способ воронения черных металлов CN 102373463. Формула, описанная в этом изобретении, не образует насыщенного черного цвета на поверхности алюминия и его сплавов.

Известен способ низкотемпературной окислительной обработки стали CN 1390980 A. Способ не распространяется на чернение поверхностей из алюминия и его сплавов.

Известен способ формирования черной пленки на поверхности алюминия или алюминиевых сплавов является JPS 6386873. Недостатком указанного изобретения является использование специального оборудования - как минимум трех ванн для выдерживания деталей в растворах. При этом затруднительно обработать определенную часть или отдельную поверхность детали.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является состав для холодного чернения металлических изделий RU 2648106. При его применении на поверхности алюминия или алюминиевых сплавов не образуется насыщенного черного цвета.

Раскрытие изобретения

Техническое решение включает подготовку поверхности (обезжиривание средством, не оставляющим следов на поверхности) и нанесение средства для холодного чернения как описано далее. Тампон (салфетку) смочить составом и с небольшим усилием втереть в поверхность. При этом появляется характерный неприятный запах, который исчезает по мере нанесения последующих слоев. Смыть излишек состава водой и вытереть поверхность сухой тканью. Нанести также второй и последующие слои до достижения необходимой окраски. По окончании рекомендуется нанести нейтральное или защитное (антикоррозионное) масло. Вместо обработки поверхности маслом можно использовать лаковое покрытие.

Способ холодного чернения (воронения) выполняют следующим образом (все работы необходимо проводить в проветриваемом помещении с использованием защитных перчаток):

1. Поверхность металла очищают, при необходимости зачищают наждачной бумагой, затем обезжиривают средством, не оставляющим следов (пленки, разводов)

2. Тампон (салфетку) смачивают составом и втирают в поверхность, так чтобы поверхность была полностью смочена. При этом появляется характерный неприятный запах, который исчезает по мере нанесения последующих слоев.

3. Излишек состава смывают водой и вытирают поверхность сухой тканью.

4. Повторяют пп. 2 и 3 до достижения необходимой степени чернения.

5. Поверхность высушивают и наносят тонкий слой нейтрального или защитного масла или лаковое покрытие.

В результате поверхность приобретает насыщенный матовый черный цвет.

В одном из вариантов настоящего изобретения состав для воронения включает диоксид селена, медь сернокислую, бор фтористоводородную кислоту, ортофосфорную кислоту, соли никеля, соли железа III и дистиллированную воду.

В одном из вариантов состав для воронения согласно настоящему изобретению вместо диоксида селена включает селенистую кислоту.

В одном из вариантов настоящего изобретения диоксид селена (или селенистая кислота) содержится в составе в количестве 2-10%, в частности 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10% мас.

В одном из вариантов настоящего изобретения медь сернокислая содержится в составе в количестве 2-10%, в частности 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10% мас.

В одном из вариантов настоящего изобретения борфтористоводородная кислота содержится в составе в количестве 0,01-3%, в частности 0,01; 0,1; 1; 2 или 3% мас.

В одном из вариантов настоящего изобретения ортофосфорная кислота содержится в составе в количестве 2-10%, в частности 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10% мас.

В одном из вариантов настоящего изобретения соли никеля (в пересчете на Ni²⁺) содержатся в составе в количестве 0,01-3%, в частности 0,01; 0,1; 1; 2 или 3% мас.

В одном из вариантов настоящего изобретения соли железа III (в пересчете на Fe³⁺) содержатся в составе в количестве 0,01-3%, в частности 0,01; 0,1; 1; 2 или 3% мас.

В одном из вариантов настоящего изобретения состав для воронения содержит:

диоксид селена (можно заменить селенистой кислотой) 2-10%,

медь сернокислая 2-10%,

борфтористоводородная кислота 0.01-3%,

ортофосфорная кислота 2-10%,

соли никеля (в пересчете на Ni²⁺) 0.01-3%,

соли железа III (в пересчете на Fe³⁺) 0.01-3%,

вода дистиллированная - остальное.

Осуществление изобретения

Далее приводятся примеры осуществления настоящего изобретения, которые не являются каким-либо образом ограничивающими для объема заявленного изобретения и служат лишь для иллюстративных целей.

Для каждого из указанных составов применялся способ воронения по изобретению, содержащий следующий порядок действий:

3. Излишек состава смывают водой и вытирают поверхность сухой тканью.

4. Повторяют пп. 2 и 3 до достижения необходимой степени чернения.

5. Поверхность высушивают и наносят тонкий слой нейтрального или защитного масла или лаковое покрытие.

Пример 1.

Использовали следующий состав:

диоксид селена 2%,

медь сернокислая 8%,

борфтористоводородная кислота 0.01%,

ортофосфорная кислота 6%,

соли никеля (в пересчете на Ni²⁺) 3%,

соли железа III (в пересчете на Fe³⁺) 1%,

вода дистиллированная - остальное

Результат нанесения четырех слоев на алюминий - равномерный матовый черный цвет поверхности.

Пример 2.

Использовали следующий состав:

селенистая кислота 3%,

медь сернокислая 2%,

борфтористоводородная кислота 2%,

ортофосфорная кислота 2%,

соли никеля (в пересчете на Ni²⁺) 0.01%,

соли железа III (в пересчете на Fe³⁺) 1.5%,

вода дистиллированная - остальное

Результат нанесения четырех слоев на дюралюминий Д1 - равномерный матовый черный цвет поверхности.

Пример 3.

Использовали следующий состав:

селенистая кислота 10%,

медь сернокислая 4%,

борфтористоводородная кислота 3%,

ортофосфорная кислота 3%,

соли никеля (в пересчете на Ni²⁺) 2%,

соли железа III (в пересчете на Fe³⁺) 0.01%,

вода дистиллированная - остальное

Результат нанесения четырех слоев на алюминий - равномерный матовый черный цвет поверхности.

Пример 4.

Использовали следующий состав:

диоксид селена 4%,

медь сернокислая 10%,

борфтористоводородная кислота 1%,

ортофосфорная кислота 10%,

соли никеля (в пересчете на Ni²⁺) 1%,

соли железа III (в пересчете на Fe³⁺) 3%,

вода дистиллированная - остальное

Результат нанесения четырех слоев на алюминиевый сплав АД31 - равномерный матовый черный цвет поверхности.

Пример 5 (сравнительный по RU 2648106).

Использовали следующий состав:

диоксид селена 10%,

медь сернокислая 8%,

соляная кислота (в пересчете на чистый HCl) 2%

вода дистиллированная 80%

Результат нанесения четырех слоев на алюминий - цвет поверхности серый с разводами.

Пример 6 (сравнительный по RU 2648106).

Использовали следующий состав:

диоксид селена 10%,

медь сернокислая 8%,

соляная кислота (в пересчете на чистый HCl) 2%

вода дистиллированная 80%

Результат нанесения четырех слоев на дюралюминий Д1 - цвет поверхности серый с разводами.

Вышеуказанные примеры подтверждают неожиданно улучшенные свойства заявленных составов для воронения алюминия и алюминий содержащих сплавов по сравнению с уровнем техники.

1. Состав для холодного чернения металлических изделий из алюминия и алюминиевого сплава, содержащий, мас.%:

диоксид селена или селенистая кислота	2-10
медь сернокислая	2-10
борфтористоводородная кислота	0,01-3
ортофосфорная кислота	2-10
соли никеля, в пересчете на Ni²⁺	0,01-3
соли железа III, в пересчете на Fe³⁺	0,01-3
вода дистиллированная	остальное

2. Состав по п. 1, содержащий диоксид селена.

3. Состав по п. 1, содержащий селенистую кислоту.

4. Состав по п. 1, содержащий, мас.%:

диоксид селена	2
медь сернокислая	8
борфтористоводородная кислота	0,01
ортофосфорная кислота	6
соли никеля, в пересчете на Ni²⁺	3
соли железа III, в пересчете на Fe³⁺	1
вода дистиллированная	остальное

5. Состав по п. 1, содержащий, мас.%:

селенистая кислота	3
медь сернокислая	2
борфтористоводородная кислота	2
ортофосфорная кислота	2
соли никеля, в пересчете на Ni²⁺	0,01
соли железа III, в пересчете на Fe³⁺	1,5
вода дистиллированная	остальное

6. Состав по п. 1, содержащий, мас.%:

селенистая кислота	10
медь сернокислая	4
борфтористоводородная кислота	3
ортофосфорная кислота	3
соли никеля, в пересчете на Ni²⁺	2
соли железа III, в пересчете на Fe³⁺	0,01
вода дистиллированная	остальное

7. Состав по п. 1, содержащий, мас.%:

диоксид селена	4
медь сернокислая	10
борфтористоводородная кислота	1
ортофосфорная кислота	10
соли никеля, в пересчете на Ni²⁺	1
соли железа III, в пересчете на Fe³⁺	3
вода дистиллированная	остальное

8. Способ холодного чернения металлических изделий из алюминия и алюминиевого сплава, включающий следующие стадии:

1) поверхность металла очищают, при необходимости зачищают наждачной бумагой, затем обезжиривают средством, не оставляющим следов в виде пленки и разводов;

2) тампон или салфетку смачивают составом по любому из пп. 1-7 и втирают в поверхность, так чтобы поверхность была полностью смочена;

3) излишек состава смывают водой и вытирают поверхность сухой тканью;

4) повторяют стадии 2) и 3) до достижения необходимой степени чернения и

5) поверхность высушивают и наносят тонкий слой нейтрального или защитного масла или лаковое покрытие.

Изобретение относится к активирующей жидкости для промывания при обработке металлической подложки. Активирующая жидкость содержит дисперсию частиц фосфата металла, имеющих размер частиц D90 не более чем 10 мкм, в которой фосфат металла содержит двухвалентные или трехвалентные металлы или их комбинации, диспергатор и соль сульфата металла, которая содержит металл в виде: никеля, кобальта, цинка, железа, меди или их комбинаций.

Способ термообработки черной жести с конверсионным покрытием и способ изготовления защищенной от коррозии черной жести // 2702667

Изобретение относится к термообработке черной жести с конверсионным покрытием и к способу изготовления защищенной от коррозии черной жести. Способ термообработки черной жести с конверсионным покрытием для улучшения адгезии конверсионного покрытия включает нагрев черной жести с конверсионным покрытием в течение периода (t) термообработки, длящегося от 0,1 секунды до 30 секунд, до температуры от 240°C до 320°C.

Твердый смазочный материал для оцинкованной стали // 2692361

Изобретение относится к применению щелочной водной покровной композиции для нанесения покрытия на покрытые цинком или цинковым сплавом стальные подложки, содержащей один или несколько сульфатов щелочных металлов и/или сульфат аммония и один или несколько карбонатов щелочных металлов и/или карбонат аммония и имеющей значение рН от 9 до 12.

Способ получения полимерного покрытия на поверхности алюминия // 2685356

Изобретение относится к способу получения на поверхности металла, например алюминия, полимерных покрытий, обладающих гидрофобными свойствами, которые могут быть использованы как антиобледенительные покрытия, защитные покрытия для электроники, самоочищающиеся поверхности, а также как покрытия для защиты от биообрастания.

Способ получения полимерного покрытия на поверхности алюминия // 2685354

Способ получения полимерного покрытия на поверхности алюминия // 2685309

Изобретение относится к способу получения на поверхности металла, например, алюминия, полимерных покрытий, обладающих гидрофобными свойствами, которые могут быть использованы как антиобледенительные покрытия, защитные покрытия для электроники, самоочищающиеся поверхности, а также как покрытия для защиты от биообрастания.

Способ нанесения покрытий на металлические поверхности для предотвращения образования микрораковин на цинкосодержащих металлических поверхностях // 2680040

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлические поверхности, предусматривающему применение силановой добавки. Предложено применение силановой добавки для предотвращения образования микрораковин на цинксодержащих металлических поверхностях в водном составе для очистки цинксодержащих металлических поверхностей, водной промывной жидкости и водном активирующем составе для цинксодержащих металлических поверхностей, причем содержание силана по меньшей мере в одном из указанных водных составов находится в диапазоне от 0,001 до 5 г/л.

Способ пассивации полосовой черной жести // 2663232

Изобретение относится к пассивации полосовой черной жести. Способ включает пропускание полосы холоднокатаной, закаленной и довальцованной черной жести с содержанием углерода от 20 до 1000 млн-1 по массе через установку для нанесения покрытий на полосовую сталь со скоростью движения полосы, равной по меньшей мере 200 м/мин, очистку и обезжиривание указанной полосы в щелочном растворе гидроксида натрия или гидроксида калия и ее промывку, электрохимическую обработку полосы в щелочном электролите при плотности тока от 2 до 30 А/дм2 со стальной полосой, подключенной как анод, ее промывку и сушку, нанесение водного бесхромового раствора для формирования на поверхности полосы конверсионного слоя и связующего слоя для красок и органических материалов покрытий.

Способ покрытия металлических поверхностей водной композицией из многих компонентов // 2661643

Изобретение относится к улучшению проникающей способности покрытия электрофоретическим лаком при помощи покрытия металлических поверхностей композицией для предварительной обработки.

Способ покрытия металлических форм из сплавов типа al-mg и al-si для производства автомобильных шин // 2638482

Изобретение относится к способу покрытия металлических форм из сплавов для производства шин транспортных средств типа Al-Mg и Al-Si. В способе форму обезжиривают и протравливают в ванне с рН от 11,0 до 12,5 при температуре от 50 до 70°С в течение 1-2 мин, промывают в деминерализованной воде при температуре от 20 до 30°С, затем погружают в ванну с жидким циркониевым пассивирующим средством с рН от 4,8 до 5,2 при температуре от 25 до 30°С на 2-3 мин, затем вновь промывают в деминерализованной воде при температуре от 20 до 30°С, сушат при температуре от 110 до 115°С в течение 20-25 мин.

Обрабатывающее устройство и способ обработки для травления и фосфатирования металлических деталей // 2691443

Изобретение относится к обрабатывающему устройству (1) для одностадийного травления и фосфатирования металлического обрабатываемого изделия (2). Устройство содержит обрабатывающий резервуар (4) для принятия изделия (2) и текучей обрабатывающей композиции (6), насосное устройство (10) для циркуляции по меньшей мере части композиции (6), фильтрационное устройство (18) для фильтрования композиции (6) и удаления загрязнений.

Способ нанесения покрытий на металлические поверхности при помощи нанокристаллических слоев оксида цинка, водная композиция для этого и применение поверхностей с нанесенными таким образом покрытиями // 2672754

Изобретение может быть использовано для покрытия металлических поверхностей в автомобилестроении, строительстве, при изготовлении электротехнических приборов и бытовой техники.

Способ пассивации полосовой черной жести // 2663232

Способ обработки подложки, обеспечивающий пассивацию без участия хрома vi и кобальта // 2652324

Изобретение относится к пассивированию металлической поверхности. Способ включает первое кислотное пассивирование и второе щелочное пассивирование металлической подложки.

Высокотемпературное конверсионное покрытие на подложках из стали и железа // 2630109

Изобретение относится к формированию высокотемпературных конверсионных покрытий на подложке. Предложены варианты способа формирования конверсионного покрытия на железосодержащей подложке, включающие приведение в контакт поверхности указанной подложки с жидкой композицией, содержащей по меньшей мере 0,2% натриевой соли сложного эфира фосфорной кислоты и по меньшей мере 0,1% гидроксида натрия, гидроксида калия или гидроксида аммония.

Способ химической обработки труб из углеродистых и низколегированных марок стали перед волочением // 2524298

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для химической обработки труб из углеродистых и низколегированных марок стали перед волочением.

Способ подготовки поверхности металлических изделий перед операциями холодной деформации // 2266977

Изобретение относится к области подготовки поверхности металлических изделий перед операциями холодной деформации (холодной экструзией, высадкой крепежных изделий, волочением проволоки и т.д.) и может быть использовано в металлургической промышленности, машиностроении, при производстве калибровочного металла и деталей машин.

Способ подготовки углеродистых сталей к нанесению полиэтиленового покрытия // 2192498

Изобретение относится к способам подготовки углеродистых сталей к нанесению полиэтиленового покрытия и может быть использовано в машиностроении, химической и других отраслях промышленности для повышения коррозионной стойкости металлов.

Способ подготовки поверхности металлических изделий перед операциями холодной деформации // 2176287

Изобретение относится к подготовке поверхности металлических изделий перед операциями холодной деформации (высадкой крепежных изделий, выдавливанием, вытягиванием труб, волочением проволоки и др.) с применением фосфатирования и может быть использовано в металлургической промышленности, а также машиностроении при производстве проволоки, калиброванного металла и деталей машин.

Азольные соединения в качестве ингибиторов коррозии // 2663656

Изобретение относится к композициям для нанесения на металлический субстрат, содержащим азольные соединения. Предложена композиция для нанесения конверсионного покрытия на металлический субстрат, содержащая азольное соединение в количестве от 0,0005 до 3 г/л, катион лития, карбонат и водный носитель.