CS205081B2 - Agent for chemical treatment of metals,duroplasts and metals covered with anorganic non-metallic coat - Google Patents

Description

Vynález se týká prostředku pro povrchové zpracování, který způsobuje odstraňování tenkých vrstev kysličníku, přechodnou ochranu proti korosi (konser.vaci) a zlepšení . antikorosní ochrany a přilnavosti dále nanášených organických vrstev u železa, a neželezných kovů, jakož i odmašťování a zlepšení přilnavosti dále nanášených organ' ckých vrstev u duroplastických materiálů.

Vynález . se týká prostředku, který se můžb používat k zesílení účinku ochrany .proti korosi a ke zvyšování přilnavosti nekovových anorganických povlaků, například fosfátových vrstev nebo oxalátových vrstev, jakož i u zhutněných fosfátových vrstev.

Tento· prostředek se dá . použít pro železné kovy,. neželezné kovy nebo duroplasty a všeobecně také na libovolné kombinace těchto . materiálů.

Rozsah použití zahrnuje mnoho. materiálů, počínaje válcovanými materiály až k nepohyblivým a na místo vázaným kovovým konstrukcím, to . znamená hotové výrobky válcovacích zařízení, jakož i také · všechny polotovary a hotové výrobky kovozpracujícího průmyslu v nejrůznějších stupních zpracování, . pokud tyto výrobky mají získat dvouhotrvající tepelnou antikorosní ochranu nebo, pevně přilnavý a ’ proti korosi -ochraňující organický povlak.

Konvenčnímu povrchovému . zpracování kovů náleží v celém průmyslu zpracovávajícím kovy nesmírný význam. . K. provádění povrchového zpracování - se přidávají v . různých kombinacích .vodně-alkalické . čisticí roztoky, . roztoky obsahující zředěnou kyselinu. fosforečnou s příměsemi nejrůzňějšího druhu nebo. bez příměsí, jakož 1 vodní roztoky obsahující chroman-ové ··· ionty. .S.-přibývajícím. využíváním lehčených ' .. konstrukcí v průmyslu zpracovávajícím kovy se stávají nevýhody mokrých chemických pochodů stále více zřejmými. Při těchto .mokrých chemických pochodech se obzvláště v místech náchylných . ke . korosi, . jako jsou například přeplátování, dutiny, ohyby a . drážky, vytvářejí vlivem alkalických nebo . kyselých zbytků zpracovacích . roztoků ohniska korose, . která potom vedou ke snížení kvality výrobku, zmetkům nebo- k vysoké ceně při dalším zpracování. . Mokré . chemické způsoby zpracování vyžadují ve fázi . zavádění vysoké investice, ve fázi provozu vysoké náklady na údržbu a velkou .. .dobu prodlení, . jakož i velikou. . spotřebu vody a energie. Pro· předběžné zpracování jsou zapotřebí veliké plochy pro produkční místnosti.

Aby se v mezinárodním. . měřítku splnily stále se měnící předpisy na . ochranu životního. prostředí, jsou zapotřebí vysoké inves205081 tlce a náklady na udržování nákladného čištění odpadních vod. Kombinací železných kovů s jinými materiály se může používat pouze za zvýšených nákladů, nepohyblivé a na místě vázané konstrukce se však takto nemohou vůbec zpracovávat.

Při mokrých chemických pochodech povrchového zpracování se na prvním místě řadí zinkofosfatování se zřetelem na ochranu proti korosi a ochranu proti podřezávání nátěru. Fosfátování železa zaujímá prostřední místo. Cistě odmašťovací způsoby dávají nemenší odolnost proti odfouknutí laku a jeho podřezávání. Naproti tomu se ukazuje při zkouškách přilnavosti, které jsou spojeny s formováním plechové podložky, například vyboulením nebo ohýbáním, že fosfátová vrstva na železe je nejúčinnější. Pokud se tedy, jak je tomu u většiny případů, vyžaduje jak dlouhotrvající konservační účinek, nebo dlouhodobá ochrana proti podrezavění, tak také velmi dobrá přilnavost nátěru, musí se při mokrých chemických pochodech předběžného zpracování provádět po jedné nebo obou stranách.

Přehled stavu techniky u mokrých chemických pochodů při povrchovém zpracování je uveden v publikaci H. Uhliga Korrosion und Korrosionsschutz, Akademie Verlag, Berlin 1975; obšírný přehled se nachází také v publikaci Dettnera a Elze, Handbuch der,. Galvanotechnik, Eugen-Leutze-Verlag, Sauígau/Wurtenberg, obzvláště v odstavcích „Reinigein und Entfetten“ (díl 1/2, 1964), (díl III, 1969) a „Chromatieren“ (díl III, 1969).

Za účelem snížení počtu stupňů zpracování bylo již navrženo, aby se odmašťování a fosfátování provádělo v jediném pracovním stupni а к tomu se používá směsi alkoholů, 1,1,1-trichlorethanu, dioxanu a močovlnofosfátu, popřípadě kyseliny fosforečné (DL-AP 37 207). Tímto prostředkem zpracované povrchy železa a oceli získávají antikorosní ochranu, která odpovídá v nejlepším případě ochraně získané při fosfátování železa mokrým chemickým pochodem. Při zpracování ostatních kovů nemůže být o ochraně proti ikorosi řeč; zpracování duroplastů je bez žádného zřetelného účinku. V důsledku používání dioxanu ve výše uvedeném prostředku, musí být toto zpracování zařazeno do skupiny nebezpečných a zdraví velmi škodlivých provozů a s tímto prostředkem se může pracovat pouze v uzavřených zařízeních nebo· v zařízeních s přívodem a odvodem vzduchu a za použití masek chránících dýchací ústrojí. Tyto nevýhody brání průmyslovému využití, nehledě na nepatrnou účinnost.

Ve francouzském patentovém spise čísle

356 287 se navrhuje к současnému odmaštění a fosfátování použít směsi kyseliny fosforečné, rozpouštědla a trichlorethylenu.

Také tímto způsobem se může dosáhnout zřetelné antikorosní ochrany pouze u železných a ocelových materiálů. Tímto prostředkem se dosáhne příznivějšího účinku než při fosfátování železa mokrým chemickým postupem. Rovněž jako práce's dioxaňem, musí být práce s trichlorethylenem zařazena do skupiny nebezpečné a zdraví velmi škodlivé, takže se použití navrženého prostředku neprosadilo.

Z patentového spisu USA je znám způsob (takzvaný Wash-Prímer), při kterém se používají jako podstatné komponenty reakční produkt z kysličníku chromového, kyseliny fosforečné, vody, nitrocelulosy a poíyvinylbutyralu v organickém rozpouštědle. Tento prostředek nezpůsobuje odmašťování povrchu zpracovávaného kovu, většinou se předpokládá zařazení zvláštního odmašťovacího stupně. Tento prostředek se osvědčil pouze při zpracování zinkových a hliníkových povrchů.

V britském patentovém spise Č. 960 361 je navržen prostředek, který sestává z těkavého organického rozpouštědla, ve kterém je rozpuštěna kyselina fosforečná a z organické filmotvorné pryskyřice nebo polymeru, přičemž na jeden váhový -díl kyseliny fosforečné má být vždy pět váhových - dílů organické filmotvorné pryskyřice nebo- polymeru. Tímto prostředkem se dají kovové materiály jednak odmašťovat, fosfátovat a také konservovat. Zpracovávané povrchy jsou svařované a mohou se dodatečně lakovat. Podle stavu techniky je tento v uvedeném patentovém spise popisovaný, mnohostraně použitelný multifunkční prostředek pro povrchové zpracování nejlepší. Přesto mají zde uváděné technické parametry podstatné nedostatky:

Použití popsaného prostředku je omezeno pouze na kovy, které , je možno fosfátovat, neboť v prostředku obsažená kyselina fosforečná se musí stát reakcí s povrchem kovu neúčinnou. Pokud zůstane volná, kyselina fosforečná v pojivu, nemohou se potom zpracované povrchy dodatečně lakovat, neboť se musí počítat s těžkostmi co se týká přilnavosti. Ze stejného důvodu je také nemožné pracovat takzvaným způsobem „mokrý v mokrém“, to znamená lakování zpracovávaného povrchu (samofosfatovaného povrchu) bez zevrubného vysušení naneseného prostředku, neboť také v tomto případě není kyselina fosforečná úplně zreagována. Použití „pryskyřic nebo polymerů“ nebo použití speciálních typů pryskyřic, uváděných jako vhodné, se však za přítomnosti kyseliny fosforečné neosvědčilo jako nejlepší, ačkoliv jejich použití bylo nasnadě na základě dobrých zkušeností, které byly udělány s pojivý na basi uvedených pryskyřic a polymerů při přípravě povlakových látek známého druhu pro antikorosní a dobře přilnavé organické povlaky povrchu kovů.

Dalším nedostatkem navrhovaného prostředku je jeho nepatrná schopnost pohlcování tuků, která dovoluje uspokojivé zpracování povrchu fosfatovatelných kovů pouze tehdy, když je povrch zpracovávaných kovu znečištěn nejvýše stopově látkami obsahujícími tuky. Při nanášení prostředku potěrem, nanesením kartáčem, postřikem nebo pokropením, jakož i nanesením válcem nebo setřením, ale také máčením zpracovávaného povrchu v uvedeném roztoku, což bylo již delší dobu využíváno, se sice mastné znečištěniny nejprve rozpustí, potom se však opět vyloučí společně s filmem pojivá na povrchu a jsou zabudovány ve filmu pojivá. Normálně jsou v průmyslové praxi zpracovávány povrchy kovů znečištěné podstatně více mastnými látkami, než pouze stopově, neboť tyto látky jsou v širokém okruhu používání, například pro účely mazání a jako přechodná ochrana proti korosi. U pojiv navrhovaných v citovaném britském patentovém spise se však podstatně zhoršují jejich o sobě dobré vlastnosti za přítomnosti mastných látek, když se vyskytují ve větším než stopovém množství, takže konservační efekt a přilnavost dodatečně nanesené organické vrstvy je neuspokojivá.

Rovněž jak nebyly v citovaném britském patentovém spise ukázány s peciální požadavky na použitá pojivá, není brán zřetel na vliv vlastností použitých rozpouštědel na hodnotu antikorosní ochrany a na přilnavost pozaéji nanášeného organické vrstvy. Vysoké podíly hydrofilních rozpouštědel (alkoholy, ketony a podobně), navrhované v britském patentovém spise č. 960 361 jako obzvláště výhodné, vedou ke zvýšení nesnášenlivosti pojivá s mastnými látkami a snižují tedy jak dosažitelnou hodnotu antikorosní ochrany, tak také přilnavost.

Konečně je nutno brát zřetel na to, že použití elektroponořovacích způsobů lakování je po zpracování povrchu kovu podle britského patentu č. 960 361 nemožné. Stejné nedostatky, jaké mají dříve popsané prostředky, mají i prostředky popsané v německém vykládacím spise č. 1 546149, které kromě toho nepřinášejí oproti citovanému patentu žádný technický pokrok.

Uváděné nedostatky se podle předloženého vynálezu odstraní za pomoci prostředku к chemickému povrchovému zpracování kovů a duroplastů, jakož i kovů, které jsou opatřeny organickým nekovovým povlakem, sestávajícího ze směsi organických rozpouštědel, organického pojivá a kyseliny fosforečné, který je charakterisovaný tím, že obsahuje v podstatě až 70 % hmotnostních organického rozpouštědla nebo směsi organických rozpouštědel na basi výše methylovaných uhlovodíků benzenové řady, sestávajících minimálně z 80 % z tri-, tetra-, nebo výše methylovaného benzenu, jednotlivě nebo ve směsi, až 35 % hmotnostních organického rozpouštědla mísitelného s vodou minimálně z 20%, maximálně z 80%, nebo směsi takových rozpouštědel,

0,2 až 8 % hmotnostních keton-formaldehydové kondensační pryskyřice a

0,5 až 10 % hmotnostních minimálně 70 % kyseliny fosforečné.

Za pomoci prostředku podle předloženého vynálezu je možno dosáhnout toho, že v jednom pracovním stupni a při kratší době zpracování se rozpustí také těžko rozpustné tukovité znečištěniny, které se vyskytují ve větším než stopovém množství, odstraní se tenké zoxidované vrstvy, vytvoří se fosfátová vrstva na povrchu kovů schopných fosfátování a vytvoří se konservační a antikorosně-konservační povlak se zvýšenou ochrannou hodnotou, která podstatně zvyšuje přilnavost a antikorosní hodnotu posléze nanesené vrstvy organické látky. Prostředek je použitelný pro fosfatovatelné a nefosvatovatelné železné a neželezné kovy, jakož i pro duroplasty; rovněž pro libovolné kombinace těchto materiálů a sice pro nanesení nátěrem, nastříkáním nebo pokropením, nanesení kartáčem, setřením nebo nanesení válcem, jakož i máčením. Prostředek je použitelný při teplotě místnosti, sušení zpracovaných povrchů může probíhat vždy podle potřeby odpařením na vzduchu, za pomoci vzduchové sprchy, dmychadla nebo podobných zařízení, nebo nuceným sušením v peci. Následující převrstvení organickým povlakem se může provádět také bez předchozího úplného vysušení prostředku podle předloženého vynálezu tak zvaným postupem „mokrý na mokrý“.

Prostředek podle předloženého vynálezu může být použitelný v každé fázi zpracování v kovozpracujícím průmyslu, zaručuje svařovatelnost zpracovávaných kovů, umožňuje dodatečné použití různých obvyklých nátěrových technologií pro převrstvení organickými nátěrovými hmotami, zahrnující elektro-máčecí postup a v průběhu výrobního procesu se v případě potřeby může použít opakovaně.

Kromě toho se ve shodě s požadavky na lehčené konstrukce v průmyslu zpracování kovů zabrání při povrchovém zpracování tvorbě zbytků způsobujících korosi v dutinách a přeplátováních, přičemž se zabrání i vylučování solí na okrajích při okapávání v důsledku použití roztoků obsahujících alkalické, kyselé nebo neutrální soli.

Prostředek podle vynálezu je prostý chromátů a je možno s ním dodatečně zesílit antikorosní ochranný účinek a působení zprostředkující přilnavost pro nekovové anorgan cké vrstvy.

Konečně se prostředek podle předloženého vynálezu к povrchovému zpracování kovů a duroplastů vyznačuje tím, že jeho použití vyžaduje pouze nepatrné náklady na ochranu zdraví a ochranu životního prostředí a jeho nepotřebné zbytky se mohou spálením prakticky bezezbytku odstranit.

Prostředek podle předloženého vynálezu pro povrchové zpracování kovů a duroplastů je připraven na basi rozpouštědel, jehož součásti mu propůjčují multifunkční vlast205081 nosti a které mají jednotlivě následující specifické účinky:

Komponenta 1 je -organické rozpouštědlo nebo -směs rozpouštědel jako základní nositel odmašťovacích vlastností, musí však vykazovat současně také dobré rozpouštěcí vlastnosti pro vhodné komponenty, které mají filmotvorný - účinek. Tato komponenta nemá mít žádné, nebo může mít pouze velmi nepatrné hydrofilní vlastnosti a může jenom velmi nepatrně nebo nemá vůbec škodit zdraví.

Kompenenta 2 má být rozpouštědlo nebo směs rozpouštědel, která podporuje účinek komponenty 1 v rozpouštění tuků, působí jako zprostředkovatel rozpouštění mezi komponentou 1 a koncentrovanou kyselinou fosforečnou, je snášenlivá s filmotvornou komponentou, -směsi však propůjčuje pouze nepatrné hydrofilní vlastnosti a . -stejně jako komponenta 1 je zdraví neškodná nebo jen velmi málo- škodlivá.

Komponenta 3 je filmotvorná organická látka, jejíž filmotvorné vlastnosti jsou -speciálně za přítomnosti kyseliny fosforečné a mastných látek, jednotlivě nebo ve směsi, takové, že nastává vysoké antikorosní působení a velmi dobré zprostředkování přilnavosti pro· v následujícím postupu nanášené vrstvy. Toto platí jak pro fosfatovatelné, tak pro nefosfatovatelné železné nebo neželezné kovy -a pro -duroplasty, kromě toho však také pro fosfátové, chromátové, -oxalátové nebo- jiné anorganické nekovové povlaky.

' Komponenta 4 konečně musí být schopna rozpouštět tenkou oxidační vrstvu na povrchu kovu a op-atrit fosfatovatelné kovy fosfátovým povlakem.

Každá ze - čtyř komponent rozvíjí . -specifické působení a nemůže -se vypustit bez podstatných nevýhod, nebo- - nahradit jinou komponentou a není možné se podstatně odchýlit od -daných hmotnostních poměrů. To platí v obzvláštní míře pro filmotvornou komponentu 3, jejíž obzvláštní -schopnost tvorby -ochranného filmu s vysokou hodnotou antikorosní ochrany již při menší síle filmu a zesílení přilnavosti posléze naneseného· -organického povlaku na míru zaručenou - výrobcem povlaku také za přítomnosti kyseliny fosforečné a -mastných látek, nebylo možno předvídat. Běžně se přidávají keton-formaldehydové pryskyřice pouze jako přídavné pojivo k jiným pojivům, například k nitrocelulose, aby -se zlepšily určité vlastnosti vytvořeného filmu, jako je -tvrdost a lesk. Použití těchto pryskyřic samotných, bez - změkčovadla a jiných komponent je neobvyklé.

Prostředek podle předloženého vynálezu se může jednoduše připravit rozpuštěním kondensované keton-formaldehydové pryskyřice v rozpouštědle a přídavkem kyseliny fosforečné. U některých typů pryskyřic může být výhodné připravit nejprve roztok pouze v jedné komponentě rozpouštědla a po8 tom přidat ostatní, u jiných typů je lepší rozpustit pryskyřici rovnou ve směsi všech rozpouštědel. Když -se má prostředek transportovat nebo uchovávat ve spotřebních kovových sudech nebo kanistrech, je - výhodné přidávat kyselinu fosforečnou teprve před upotřebením prostředku, aby se vyloučila možnost předčasné reakce se stěnami nádoby.

Změnami poměru komponent uvnitř udaného- rozmezí se mohou - pro - speciální případy použité jednotlivé funkce prostředku podle- předloženého vynálezu obzvláště zvýraznit. Tak -se- může použitím vysoce koncentrované kyseliny fosforečné v množství 4 až 10 % hmotnostních v prostředku -zesílit účinek rozpouštění kysličníků. Volbou vysokého- podílu (30 až 35 °/o hmotnostních) rozpouštědla omezeně mísitelného -s vodou se může umožnit použití méně koncentrované - kyseliny fosforečné (např. 70%). Při použití nepatrného podílu vysoce koncentrované kyseliny fosforečné a současně vyššího podílu rozpouštědla omezeně mísitelného -s vodou je dokonce možné -zpracovávat úspěšně prostředkem podle vynálezu vlhké povrchy.

Ve všech procentuálních údajích v následujících příkladech provedení -se jedná o hmotnostní procenta.

Přikladl

Připraví se směs 55 % organického rozpouštědla na basi vyšších meth-ylovaných benzenových uhlovodíků, 57 % ethylenglykolmonobutyletheru, 4 % keton-formaldehydové- pryskyřice a 4 % - 35% kyseliny fosforečné. Přitom se pryskyřice přidá za míchání ke směsi rozpouštědel a nakonec se přidá kyselina fosforečná. Různé testovací plechy z oceli, pozinkovaný plech a hliník se v -olejem nakonservovaném stavu ponoří společně -se zformovanými díly z duroplastu po - dobu jedné minuty do- výše popsaného čimdla a -po krátkém odkapání se suší zprvu na vzduchu a potom v sušicí peci při teplotě 110 °C. Potom se -natřou základovou barvou na basi alkyl-aminové pryskyřice. Jiná série zkoušených plechů, popřípadě zformovaných -dílů se- po krátké době -osychání rovněž natře- ještě ve - vlhkém stavu základovou barvou. Další -série ocelových plechů napadených korosí -se namáčí v uvedeném prostředku podle předloženého vynálezu, dokud se rez nerozpustí (asi po dobu 3 minut) a potom -se dále zpracuje jako u -ostatních sérií. U všech zkoušených dílů se po vypálení základové barvy zkouší přilnavost laku. Ve všech případech bylo dosaženo u mřížkové zkoušky hodnoty 1 a sice také potom, když byla od výrobce nátěru zaručována pouze hodnota 2.

Příklad 2

Různé testovací plechy z oceli se v olejem nakonservovaném stavu postříkají výše popsaným prostředkem a usuší se zprvu na vzduchu a potom v sušicí peci při teplotě 95 °C. Další ocelové testovací plechy napadené rzí se rovněž po^siříkají uvedeným prostředkem až do zmizení rzi, k čemuž je zapotřebí poněkud delší doby působéní prostředku. Po· usušení se zkoušené plechy vystaví volnému vlivu podnebí společně s dalšími zkušebními plechy, které byly podrobeny mokrému chemickému povrchovému zpracování [odmaštění alkalickým čistícím činidlem — opláchnutí částečně Odrazení 15% kyselinou fosforečnou —- fosfátování běžným zinkofosfatačním činidlem — opláchnutí — dodatečné pasívování pasivačním činidlem obsahujícím kyselinu chromovou — vysušení v sušicí peci při teplotě 110 °C). Při pokusu se zjistí, že ve všech případech je antikorosní hodnota prostředku podle vynálezu vyšší.

Příklad 3

Různé ' testovací plechy z oceli se v olejem nakonservovaném stavu pokropí prostředkem podle předloženého vynálezu a vysuší se na vzduchu. Zkoušené plechy se potom bodově svaří a nebo se svařují pod kysličníkem uhličitým různými způsoby. ' Destruční zkoušky (trhací zkouška, sekací zkouška) ukazují ve všech případech bezvadnou pevnost svarových vazeb. Bodové svary jsou dobře vyražené a teplotní zóna je minimální. Bodově svařené a pod kysličníkem uhličitým svařené plechy se po svařování podrobí podruhé zpracování prostředkem podle předloženého vynálezu, přičemž na svařených místech snížená popouštěcí barva, popřípadě rez vytvořená po čtyřiadvacetihodinovém skladování venku, se odstraní vytvořením nové Ochranné antikorosní vrstvy.

Příklad 4

Testovací plechy z oceli se v olejem nakonservovaném stavu zpracují namáčením v prostředku podle vynálezu a potom se v sušicí peci vysuší při teplotě 95 °C. Na plechy se potom nanese za pomoci elektrické energie —základní nátěrová hmota ředitelná vodou. Získaný základní nátěr je stejnoměrný v —síle i odstínu, je hladký a — bez bublin.

P — ř í klad 5

Mokrým chemickým pochodem zpracované a zinkofosfatované plechy se potom zpracují jednak pasivačním činidlem obsahujícím kyselinu —chromovou a jednak po· usušení namočením do prostředku podle vynálezu. Následující vystavení vlivu podnebí a solný postřikovači test ukazují, že prostředek podle vynálezu má mnohokrát vyšší hodnotu antikorosní ochrany.

Výsledků uvedených v příkladech 1 až · 5 se dosáhne rovněž za použití prostředku, který sestává z % organického rozpouštědla na basi výše methylovaných uhlovodíků benzenové řady, % methylethylketonu, % keton-formaldehydoré pryskyřice a % 85% kyseliny fosforečné, nebo z % —organického rozpouštědla na basi výše methylovaných uhlovodíků benzenové řady,

20'% methylethylketonu, % ethylen.glykolmonobutyletheru, % keton-formaldehydové pryskyřice —a % 80— — % kyseliny fosforečné

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   Prostředek k chemickému povrchovému zpracování kovů a duroplastů, jakož i kovů, které jsou opatřeny anorganickým nekovovým povlakem, sestávající ze —směsi organických rozpouštědel, organického pojivá a kyseliny fosforečné, vyznačující se tím, že obsahuje

   50 až 70 % hmotnostních organického rozpouštědla nebo —směsi organických rozpouštědel na basi výše methylovaných uhlovodíků benzenové řady, sestávajících — minimálně z 80 % z tri-, tetra- nebo Výše methylovaného benzenu, jednotlivě nebo ve směsi,

   25 až 35 % hmotnostních organického rozpouštědla mísitelného s vodou minimálně z 20 % a maximálně z 80 %, nebo směsi takových rozpouštědel,

   0,2 — až 8 % hmotnostních keton-formaldehydové kondensační pryskyřice a

   0,5 až 10 % hmotnostních minimálně 70 % kyseliny fosforečné.