Раствор для фосфатирования алюминия и его сплавов

Авторы патента:

C23F7/14 - Немеханическое удаление металлического материала с поверхности (электроэрозионная обработка металла B23H; удаление поверхностного слоя с помощью пламени B23K 7/00; обработка металла лазерным лучом B23K 26/00; получение декоративного эффекта путем удаления поверхностного материала, например гравированием или травлением B44C 1/22; электролитическое травление или полирование C25F); способы предотвращения коррозии металлического материала; предотвращение образования накипи вообще; многоступенчатые процессы для поверхностной обработки металлического материала, включающие по меньшей мере один способ, предусмотренный в классе C23, и по меньшей мере один способ, охватываемый подклассом C21D или C22F или классом C25 (ингибирование или

<и>885353

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (81) Донолнительное к авт. сана.-ву(»)»»" 01.1079 (21) 2825675/22" 02 с присоединением заявки рйвЂ” (23) йриоритетвЂ” (sl)N, Кд.

С 23 F 7/14 аввударетекнный квинтет

СССР нв делам наабретеннй н вткрытнй

Онублнковаио 30.1181. Бюллетень %44

Дата онубликования описания 30.12Â1 (53) УД К621. 794. .62(088.8) В. В. Романов, P. И. Гудкова и Н. М. Сатова (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовательский институт эксплуатации и ремонта авиационной техники гражданской авиации ГОСНИИЭРАТГА" (7!) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО

СПЛАВОВ

Изобретение относится к нанесению химических покрытий, в частности, к растворам для фосфатирования алюминия и его сплавов и может быть использовано в авиационной промышленS ности.

Известен раствор для фосфатирования алюминия и его сплавов, содержащий ортофосфорную кислоту, хррмовый ангидрид, гипофосфит кальция, СО фторид натрия и молибдат аммония, Из этого раствора получают корроэионностойкие и механически твердые покрытия (1).

Недостатком данного раствора является относительно низкая циклическая долговечность и высокая химическая активность поверхности металла, достигаемые после обработки поверхности металла.

Наиболее близкиь по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является раствор для фосфатирования алюминия и его сплавов, 2 содержащий ортофосфорную кислоту 4060 г/л, хромовый ангидрид 4-7 г/л, нитрат-ионы и ионы цинка в виде цинка азотнокислого 4-5 г/л (2 J.

Однако из данного раствора получают покрытия также обладающие недостаточной циклической долговечностью и высокой химической активностью.

Цель изобретения вЂ” повышение циклической долговечности и снижение химической активности окрашиваемой подложки. укаэанная цель достигается тем, что раствор для фосфатирования алюми" ния и его сплавов, содержащий ортофосфорную кислоту, хромовый ангидрид, нитрат-ионы и ионы цинка, дополнительно содержат поверхностно-активное вещество - полизтиленгликолевые эфиры высокомолекулярных алкилфенолов в сочетании с неорганическими со лями, содержащии 7 групп окиси этилена (ОП-7), а в качестве нитрат-ионов и ионов цинка - азотную кислоту и

885353

4 окись цинка соответственно при следующем соотношении компонентов, г/л:

Ортофосфорная кислота 4 - 8

Хромовый ангидрид 30 - 60

ОП-7 0,5- 3,0

Азотная кислота 0,5 - 1,0

Окись цинка 0,01 - 0,1

Раствор готовят на дистил..ированной воде в стеклянных или эмалирован" 1О ных металлических емкостях.

Обработку металлической поверхности предлагаемым раствором для фосфатирования осуществляют или полным погружением изделия в раствор на двв минуты, или нанесением раствора на поверхность кистью, или распылением.

После обработки поверхности избыток раствора стекает и изделие просушивают в течение 2 ч, затем изделие окрашивают или эксплуатируют беэ ок раски.

Выбор концентраций компонентов обусловлен следующими причинами.

При концентрации азотной кислоты выше 10 г/л (и особенно при содержании ее более 20 г/л) фосфатирование снижает циклическую долговечность металла; при концентрации хромового ангидрида ниже 20 г/л эффект увеличения циклической долговечности не наблюдается. ПАВ On""7 вводят с целью улучшения смачиваемости металлической .поверхности.

Пример 1 . Окись цинка 0 0 1, азотную кислоту 0,5 r, фосфорную кислоту 4 г, хромовый ангидрид 30 r и смачивающую добавку ОП-7 0,5 г растворяют в 964,99 смМдистиллированной воды при комнатной температуре и перемещиваиии.

Нанесение раствора иа поверхность изделия осуществляет погружением иэделия в раствор или нанесением на поверхность изделия кистью, или распылением.

П р и и е р 2 .Окись цинка 0,0 l5 г,, азотную кислоту 0,75 г, фосфорную кислоту 6 г, хромовый ангидрид 45 г и смачивающую добавку ОП-7 1,5 г растворяют в 946,73 см 3 дистиллированной Ж воды при комнатной температуре и перемешивании.

Пример 3 . Окись цинка 0,1 r, азотную кислоту 1 r, фосфорную кислоту 8 г, хромовый ангидрид 60 г и сма- Ы чивающую добавку OR-7 3 г растворяют в 927,9 см дистиллированной воды при комнатной температуре и перемеш 1 ванин.

Определяют влияние обработки поверхности сплава Д-16 (ГОСТ 4784-49) раствором холодного фосфатирования на химическую (коррозийную) активность металла.

Исследованию подвергают образцы сплава Д- 16 размером 30 х 60 х 0,8 мм.

Обработку поверхности раствором осуществляют полным погружением образцов в раствор и последующей сушкой ме менее 24 ч. Образцы вырезают. из листового материала, плакированного с одной стороны и анодированного, т.е ° испытанию подвергают поверхность сплава в наиболее сложном состоянии, которое оно может иметь при эксплуатации изделий в практических условиях.

Испытания проводят при комнатной температуре в стеклянных сосудах емкостью 250 см . Продолжительность испытаний 120 сут.

Корроэийную активность поверхности металла оценивают по количеству коррозионно-активных участков на поверхности образцов и кинетике их развития.

В качестве коррозионной среды выбран раствор 0,5 - 0,05 í. NaCl pH

6,1, имитирующий реальные растворы, воздействующйе на алюминиевые конструкции в атмосферных условиях.

Результаты исследования, приведенные в табл ° 1, свидетельствуют о том„ что предлагаемый раствор практически полностью предупреждает появление локализованных корроэионных повреждений на поверхности металла.

Влияние обработки поверхности сплава известным раствором в этом смысле не существенно.

Сравнительные данные о влиянии предлагаемого раствора холодного фосфатирования и известного получены при симметричном энакопеременном на" гружении прямоугольных 115 х 10 х

40, 8 мм, консольно закрепленных образцов (исходные напряжения + 15, 4 кг/мм2), Приведенные в табл. 2 результаты измерения свидетельствуют о том, что по влиянию на циклическую долговечность. металла предлагаемый раствор примерно s дваераза превосходит известный.. 885353

S х х

c) е

x a

X Ф с х

Ф б»)

gl fg

Л CL

z x

z»g э а

Х Э

S б»)

0l е

cg a л

Э r

K Э

lО II

1- C

% о

1о

11 о а

CL о

Y Х

S "й х а х о о б1) lg

S Х

1- S

Э Cg

1л и

fg х

1 C») о г- а а о

+ Y

Э S

3Е Ф Iо Ф с

C»I

Iл и бл» О

fg х с4 е

»х

Ь2 с и

)v о х х а

0 с

Э а о

)и е а

l2 е

>х

S х

Q с

СО о а

1.- а о

Ф Х

36 Э

1 о к (- с

z б») о а

S о а

CL о х

3 о с з

1е

1м с л

C»)

1х

C») о а

CL о о с

X х

1о

IO е а

IO о

z с

Я л х х о

S о а а о

CL о х

% о

)X с

Э х

1 о

C д+

3 о л й. о е

)- х

C») о

CL о х

Й о а

О х

CL о

)о

Ы в х

)и о

С) 1 х а

Э о

10 е а

IO о е е

1О о

Iv о

Ë3

1и

Ф б»)

Ль о с е

K о а

Э и с О

1 с с и

S и о х а

1 ! !

I ! !

I ! ! !

1 л Ф

% х

»L! о 1 к

1- С е х О

X S

l») <0v а о

+ ат о х эха

36 Э

Ф Ф ото

С»

1 X

1 )

)-! О с ае

Ю ао

1 о е

I- X

Э М

1 Ю

0 ! з а

O I» е х е о а х

IO о

Э Х

3 бЙ)О о е х а

) vtO ,л:О

° ° л

>х й

Э X е с

I о а сч а о .! Y х

s e х а х а

)- о о

Л I- Iи э е иi z

О Х б S

Е Э S

X X б») 1 о а. сб а о х х х е х =)

x a

1- о о

Л 1» Iи

g) е

fSХ О Х е э х

ZXCg

X X

О б») 1-ov ао

+ ах о х э х.а

% g)

Ig Ф

0 cg O

1- К C х

z z б») I О О и а о

+as о х

g) Ya

K Ф

Ф Ф ойдо

1- К C

Х ббЪ Е х

С S

ECVSX

Э Вб1" + 0 и о ао смах с ох лв х а

Т Э

CL Ф Ф оепо

)-тэс

885353

Таблица 2

Состав ИРХФ, которым обрабатывают поверхность образцов по примеру огрешность

Исходные образцы без обработки (контроль) 0,24

0,04

0,30

0,02

0,29

0,28

0,01

0,02

0,13

0,72

0,11

0,23

0,09

0,61

0,09

0,0

0,06

0,66

0,05

0,02

0,01

Известный

0 37

0,02

0,03 формула изобретения

4-8

30 - 60

0,5- 3,<

05 1,0

0,01 " 0,1

Ортофосфорная кислота

Хромовый ангидрид

ОП-7

Азотная кислота

Окись цинка

Составитель И. Щербакова т едактор С. Крупенина Техред 3. Фанта .Корректор О. Билак

Заказ 11704 . Тираж 1051 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,30

0,59

0,61

0,95

0,52

0,70

0,61

0,60

0 71

0,68

0,36

0,35

0,40

Раствор для Фосфатирования алюминия и его сплавов, содержащий ортофосфорную кислоту, хромовый ангидрид, нитрат-ионы и ионы цинка, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения циклической долговечности снижения химической активности окрашиваемой подложки, он дополнительно содержит поверхностно-активное вещество - полиэтиленгликолевые эфиры высокомолекулярных алкилфенолов в сочетании с неорганическими солями, содержащими 7 групп окиси этилена (ОП-7), а нитрат-ионы и ионы цинка в виде аЗотной кислоты и окиси цинка з1 . соответственно при следующем соотношении компонентов, г/л:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 2540960/02, кл. С 23 F 7/14, 1977

2. Лаворко П. К. Оксидные покрытия металлов. И., Иашгиз, 1963, с. 172.