CZ2022448A3 - A method of pre-treatment of the surface of steel components - Google Patents
A method of pre-treatment of the surface of steel components Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2022448A3 CZ2022448A3 CZ2022-448A CZ2022448A CZ2022448A3 CZ 2022448 A3 CZ2022448 A3 CZ 2022448A3 CZ 2022448 A CZ2022448 A CZ 2022448A CZ 2022448 A3 CZ2022448 A3 CZ 2022448A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- activation
- phosphate
- production
- bath
- steel components
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 title description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 5
- XNEOWYGUBMTFKT-UHFFFAOYSA-H trizinc;diphosphate;dihydrate Chemical compound O.O.[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XNEOWYGUBMTFKT-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 abstract 1
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 45
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 16
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 15
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- JUWGUJSXVOBPHP-UHFFFAOYSA-B titanium(4+);tetraphosphate Chemical compound [Ti+4].[Ti+4].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O JUWGUJSXVOBPHP-UHFFFAOYSA-B 0.000 description 4
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 3
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 229910020491 K2TiF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 2
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229920006334 epoxy coating Polymers 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000012261 overproduction Methods 0.000 description 1
- 229910052827 phosphophyllite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 sodium cations Chemical class 0.000 description 1
- 235000019830 sodium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001773 titanium mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N trioxidane Chemical compound OOO JSPLKZUTYZBBKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/78—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
- C23C22/08—Orthophosphates
- C23C22/12—Orthophosphates containing zinc cations
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu předúpravy povrchu ocelových komponent, přičemž ocelové komponenty se vloží do aktivační lázně s mikrostrukturovaným fosforečnanem zinečnatým dispergovaným v mechanicky míchaném roztoku destilované vody o koncentraci v rozsahu 0,2 až 0,3 hm. %, o teplotě 20 až 40 °C po dobu 2 až 3 minut.The invention relates to a method of surface pretreatment of steel components, whereby the steel components are placed in an activation bath with microstructured zinc phosphate dispersed in a mechanically stirred solution of distilled water with a concentration in the range of 0.2 to 0.3 wt. %, at a temperature of 20 to 40 °C for 2 to 3 minutes.
Description
Způsob předúpravy povrchu ocelových komponentMethod of surface pretreatment of steel components
Oblast technikyField of technology
Vynález se týká realizace jemnozrnných fosfátových povlaků s žádanými vlastnostmi, tedy především vyšší nasákavostí a zajištěním vyšší přídržnosti pro nátěrové hmoty, konzervační přípravky a vosky. Tyto vlastnosti je možné zajistit tzv. technologickým aktivačním oplachem. Aktivace je zcela nezbytná pro tvorbu jemnozrnných, chemicky odolnějších, tj. vyšší odolnost vůči alkalickému prostředí, a korozně odolnějších povlaků tzv. tříkationtového fosfátu majoritně složených z krystalické fáze fosfofyllit (Zn2Fe(PO4)2^4H2O).The invention relates to the realization of fine-grained phosphate coatings with desired properties, i.e. above all higher absorbency and ensuring higher adhesion for paints, preservatives and waxes. These properties can be ensured by the so-called technological activation rinse. Activation is absolutely necessary for the formation of fine-grained, more chemically resistant, i.e. higher resistance to alkaline environments, and more corrosion-resistant coatings of the so-called tricationic phosphate, mostly composed of the crystalline phase of phosphophyllites (Zn2Fe(PO4)2^4H 2 O).
Dosavadní stav technikyCurrent state of the art
Z celého spektra průmyslem využívaných fosfátových povlaků zaujímá tříkationtové fosfátování mimořádné postavení díky uplatnění v automobilovém průmyslu jako standard v předúpravě ocelových profilů karosérií s cílem zajištění nejvyšší korozní odolnosti vůči atmosférickým podmínkám a odolnosti vůči abrazivnímu poškození. V současnosti je zajištěna průmyslová produkce povlaků z lázní tříkationtového fosfátu prostřednictvím aktivačního oplachu s použitím vodné suspenze α polymerní modifikace titanofosfátu (Na4TiO(PO4U4H2O), viz aplikační patent - Jernstedt 1943. Jedná se práškovou látku bělo-růžového barevného odstínu, jejíž aktivační potenciál pro následné fosfátování je zajištěn tvorbou velmi zředěné suspenze v podobě aktivační lázně. Suspenze se v průběhu vlastní aktivace intenzivně míchá, ale nezahřívá. Fyzikálně adsorbované částice polymerní modifikace titanofosfátu zajišťují následné zjemnění morfologie vyloučeného fosforečnanového povlaku, byla totiž odborně prokázána iontová výměna sodíkových kationtů z molekuly titanofosfátu za zinečnaté z fosfátovací lázně. Tříkationtový fosfátový povlak vzniklý s použitím konvenčního aktivačního procesu je nejvyšším standardem při předúpravě povrchu automobilových plechů před vlastním kataforetickým lakováním, které má výborné adsorbční vlastnosti pro rozličné nátěrové systémy.From the entire spectrum of phosphate coatings used by the industry, three-cation phosphating occupies an extraordinary position due to its application in the automotive industry as a standard in the pretreatment of steel body profiles with the aim of ensuring the highest corrosion resistance to atmospheric conditions and resistance to abrasive damage. At present, the industrial production of coatings from tricationic phosphate baths is ensured through activation rinsing using an aqueous suspension α polymer modification of titanophosphate (Na4TiO(PO4U4H2O), see application patent - Jernstedt 1943. It is a powder substance of a white-pink color shade, whose activation potential for subsequent phosphating is ensured by the formation of a very dilute suspension in the form of an activation bath. The suspension is intensively stirred during the activation itself, but not heated. Physically adsorbed particles of the polymer modification of the titanophosphate ensure the subsequent refinement of the morphology of the excluded phosphate coating, as the ion exchange of sodium cations from the titanophosphate molecule for zinc from a phosphating bath.The tricationic phosphate coating created using a conventional activation process is the highest standard in the pretreatment of the surface of automotive sheet metal before its own cataphoretic painting, which has excellent adsorption properties for various coating systems.
Použití α polymerní modifikace titanofosfátu (Na4TiO(PO4U4H2O) pro aktivační fosfátovací lázně se ovšem pojí aktuálně s určitými těžkostmi. Produkce této látky s využitím fluorotitaničitanu (K2TiF6), polyfosforečnanu sodného (Na4P2O?ú0H2O), kyseliny fosforečné (H3PO4) a hydrogenfosforečnanu sodného (Na2HPO4^2H2O) je velmi ekonomicky a ekologicky náročná. Nerostné suroviny titanu (K2TiF6) jsou velmi drahé a přednostně se používají na výrobu vysokopevnostních kompozitů, např. pro centroplány letadel, a bioakceptovatelných slitin používaných pro kloubní protézy apod. Výrobu α polymerní modifikace titanofosfátu zatěžuje i nutnost realizace a použití fosforečnanových látek, které je nutné ekologicky likvidovat iniciace přemnožení sinic u vodních toků. Výroba je navíc recemická, a proto je nezbytné směs přečišťovat, což opět zvyšuje náklady na přípravu vhodného aktivátoru. Vhodné aktivační schopnosti má pouze α polymerní modifikace a tyto souvisejí rovněž s celkovou dobou skladování. Nečistoty z výroby obsahující některé kovy a nekovy, např. Fe, As, Cu, Si, Al aj., výrazně snižují aktivační schopnost sypkých směsí. Důležitým problémem tohoto aktivačního přípravku je rovněž výrazné snížení aktivační schopnosti vlivem skladování. Problém souvisí se změnou distribuce velikosti částic, tj. konglomerace, vlivem vzdušné vlhkosti. U této látky byla rovněž prokázána mírná destabilizace struktury molekuly vlivem působení UV. S ohledem na aktuální geopolitický vývoj s výrazným dopadem na energetický a surovinový průmysl je zcela nezbytné, aby došlo k hledání alternativy se srovnatelným aktivačním účinkem.However, the use of α polymer modification of titanophosphate (Na4TiO(PO4U4H2O) for activation phosphating baths is currently associated with certain difficulties. The production of this substance using fluorotitanate (K2TiF6), sodium polyphosphate (Na4P2O?ú0H2O), phosphoric acid (H3PO4) and sodium hydrogen phosphate (Na2HPO4 ^2H2O) is very economically and ecologically demanding. The mineral raw materials of titanium (K2TiF6) are very expensive and are preferably used for the production of high-strength composites, e.g. for aircraft fuselages, and bio-acceptable alloys used for joint prostheses, etc. The production of α polymer modification of titanium phosphate is burdened by the need for the realization and use of phosphate substances, which must be ecologically disposed of the initiation of cyanobacteria overgrowth in watercourses. In addition, the production is racemic, and therefore it is necessary to purify the mixture, which again increases the costs of preparing a suitable activator. Only α polymer modifications have suitable activation capabilities and these they are also related to the total storage time Impurities from production containing some metals and non-metals, e.g. Fe, As, Cu, Si, Al, etc., significantly reduce the activation ability of bulk mixtures. An important problem of this activator preparation is also a significant reduction of the activation ability due to storage. The problem is related to the change in particle size distribution, i.e. agglomeration, due to the influence of air humidity. A slight destabilization of the molecular structure due to UV exposure was also demonstrated for this substance. Considering the current geopolitical developments with a significant impact on the energy and raw materials industry, it is absolutely necessary to find an alternative with a comparable activation effect.
Mezi zásadní nevýhody dosavadní aktivace oceli, tedy použití tzv. α - polymorfní modifikace Na4TiO(PO4)2^4H2O, před vlastním fosfátováním je značná ekonomická a ekologická náročnost spjatá s výrobou titanofosfátu. Do ekonomické náročnosti se promítají především nákladné vstupní suroviny pro výrobu titanofosfátu a rovněž i technologická náročnost vlastní výroby, kdy je potřeba intenzivní přečištění synteticky vyráběné polymorfní modifikace od dalšíchAmong the fundamental disadvantages of the current activation of steel, i.e. the use of the so-called α - polymorphic modification Na4TiO(PO4)2^4H2O, before the actual phosphating, is the considerable economic and ecological demands associated with the production of titanium phosphate. The economic difficulty is mainly reflected in the expensive input raw materials for the production of titanium phosphate, as well as the technological difficulty of own production, when intensive purification of the synthetically produced polymorphic modification from other
- 1 CZ 2022 - 448 A3 polymorfních modifikací a sloučenin doprovázející nerostné suroviny titanu - na bázi Fe, As, Cu, Si. Ekologická náročnost výroby titanofosfátu je spojena s nutností likvidace sloučenin bohatých na fosforečnany. Mezi další zásadní nevýhody použití této aktivace je pozvolné snižování účinku vlivem skladování, např. konglomerace částic, UV degradace, a rovněž nutnost vysoké úrovně předúpravy povrchu před aktivací, především vysoký stupeň odmašťování a moření povrchu ocelí, protože přítomnost i malého množství oxo-hydroxidických nečistot, mastnoty, případně zbytkových solí může zcela zablokovat aktivační proces.- 1 CZ 2022 - 448 A3 of polymorphic modifications and compounds accompanying titanium mineral raw materials - based on Fe, As, Cu, Si. The environmental demands of titanophosphate production are linked to the need to dispose of compounds rich in phosphates. Among the other major disadvantages of using this activation is the gradual reduction of the effect due to storage, e.g. particle agglomeration, UV degradation, as well as the necessity of a high level of pretreatment of the surface before activation, especially a high degree of degreasing and pickling of the surface of steels, because the presence of even a small amount of oxo-hydroxide impurities , grease or residual salts can completely block the activation process.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem předúpravy povrchu ocelových komponent podle tohoto vynálezu. Při tomto způsobu předúpravy povrchu se komponenty vloží do aktivační lázně s mikrostrukturovaným dihydrátem fosforečnanu zinečnatého dispergovaným v mechanicky míchaném roztoku destilované vody o koncentraci v rozsahu 0,2 až 0,3 % hmotn., přičemž doba aktivace je 2 až 3 minuty při teplotě aktivační lázně 20 až 40 °C.The above-mentioned shortcomings are largely eliminated by the method of surface pretreatment of steel components according to the present invention. In this method of surface pretreatment, the components are placed in an activation bath with microstructured zinc phosphate dihydrate dispersed in a mechanically stirred solution of distilled water with a concentration in the range of 0.2 to 0.3% by weight, while the activation time is 2 to 3 minutes at the temperature of the activation bath 20 to 40 °C.
Jedná se o za sucha mikronizovaný práškový dihydrát fosforečnanu zinečnatého určený k aktivaci povrchu oceli před fosfátováním. Daných rozměrů distribuce velikosti částic | μηι| je dosaženo specifickou metodikou mletí na tzv. tryskovém mlýnu.It is a dry micronized zinc phosphate dihydrate powder designed to activate the surface of steel before phosphating. Given the dimensions of the particle size distribution | μηι| is achieved by a specific method of grinding on a so-called jet mill.
Nejvýznamnější výhodou je použití tzv. mletí na suché cestě, kdy není nutné fosforečnan dispergovat do kapaliny. Dochází tak k výraznému nárůstu životnosti takto připraveného prášku. Komerčně dostupné výrobky mají omezenou trvanlivost, po které dochází k rekrystalizaci, a jsou citlivé na teploty pod 0 °C. Rovněž je to výhodné z hlediska dopravy, s ohledem na redukci hmotnosti, kdy se nepřeváží „voda“.The most significant advantage is the use of the so-called dry grinding, when it is not necessary to disperse the phosphate into a liquid. This results in a significant increase in the lifetime of the powder prepared in this way. Commercially available products have a limited shelf life after which recrystallization occurs and are sensitive to temperatures below 0 °C. It is also advantageous in terms of transport, in terms of weight reduction, when no "water" is transported.
Velmi zajímavou možností je v tomto směru využití dostupného tzv. lakařského pigmentu ze Zn3(PO4E2H2O. Tento pigment se v různých čistotách nesrovnatelně ekonomičtější a ekologičtější výrobou produkuje za cílem plnění základních (především epoxidových) nátěrů v rámci realizace moderních protikorozních nátěrových systémů oceli. Dihydrát fosforečnanu zinečnatého v tomto případě zastupuje v základním nátěru, tzv. primeru, funkci korozního inhibitoru. Jeho částečná hydratace zajišťuje blokaci katodických korozních míst, tj. lokální fosfátování, a tím výrazné zpomalení korozního procesu v atmosférických podmínkách. Principiálně lze jen částečně rozpustný Ζι13(ΡΟ4)2·2Η2Ο použít jako vhodný aktivátor, neboť iontová výměna adsorbované molekuly, tj. Zn za Na v případě titanofosfátu, nebude nutná. Stabilita Zii3(PO4)y2H2O vůči UV a vzdušné vlhkosti je výrazně větší než v případě α polymerní modifikace titanofosfátu (Na4TiO(PO4U4H2O). Částečná rozpustnost lakařského pigmentu zároveň zajišťuje snížení konglomeračních vlastností směsi. Nečistoty v lakařském pigmentu nemohou v tomto případě ovlivnit aktivační proces.A very interesting possibility in this direction is the use of the available so-called lacquer pigment made of Zn3(PO4E2H 2 O. This pigment is produced in various purities with an incomparably more economical and ecological production with the aim of filling basic (primarily epoxy) coatings as part of the implementation of modern anti-corrosion coating systems for steel. In this case, zinc phosphate dihydrate acts as a corrosion inhibitor in the base coat, the so-called primer. Its partial hydration ensures the blocking of cathodic corrosion sites, i.e. local phosphating, thereby significantly slowing down the corrosion process in atmospheric conditions. In principle, only partially soluble Ζι13( ΡΟ4)2·2Η 2 Ο can be used as a suitable activator, since the ion exchange of the adsorbed molecule, i.e. Zn for Na in the case of titanophosphate, will not be necessary. The stability of Zii3(PO4)y2H2O against UV and air humidity is significantly greater than in the case of α polymer modification of titanophosphate (Na4TiO(PO4U4H2O). The partial solubility of the paint pigment also ensures a reduction in the conglomeration properties of the mixture. Impurities in the lacquer pigment cannot affect the activation process in this case.
Morfologie jednotlivých částic všech komerčně dostupných lakařských pigmentů na bázi Zn3(PO4^2H2O je ovšem nevhodná, kvůli značné velikosti, pro vlastní aktivační proces. Dle aktuálních literárních zdrojů je aktivační schopnost mikronizovaného pigmentu větší než u konvenčně používaného titanofosfátu (Na4TiO(PO4U4H2O), tedy je možné i uvažovat snížení obsahu těžkých kovů, primárně Co, sekundárně Ni, ve fosfátovacích lázních tříkationtového fosfátu, za tvorby srovnatelně vhodných konverzních povlaků.The morphology of the individual particles of all commercially available lacquer pigments based on Zn3(PO4^2H2O) is, however, unsuitable, due to their considerable size, for their own activation process. According to current literature sources, the activation ability of the micronized pigment is greater than that of the conventionally used titanium phosphate (Na4TiO(PO4U4H2O), i.e. it is also possible to consider reducing the content of heavy metals, primarily Co, secondarily Ni, in phosphating baths of tricationic phosphate, with the formation of comparatively suitable conversion coatings.
Unikátnost fosfátového precipitátu z lázně tříkationtového fosfátu je zajištěn vysokým P/H indexem majoritní zastoupení fosfofyllitu oproti hopeitu-Zn3(PO4E4H2O, a tedy zvýšenou odolností povlaku vůči alkalickému prostředí. Významné zvýšení alkality v blízkosti povlakovaného fosfátovaného plechu vlivem aplikace potenciálu při kataforetickém lakování v automobilových lakovnách.The uniqueness of the phosphate precipitate from the tricationic phosphate bath is ensured by the high P/H index, the majority representation of phosphophyllite compared to hopite-Zn3(PO4E4H2O), and thus the increased resistance of the coating to the alkaline environment. A significant increase in alkalinity in the vicinity of the coated phosphate sheet due to the application of the potential during cataphoretic painting in automotive paint shops .
- 2 CZ 2022 - 448 A3- 2 CZ 2022 - 448 A3
Mezi hlavní výhody aktivace podle tohoto vynálezu patří jednoznačně ekonomičnost a ekologické parametry výroby Zn3(PO4)2^2H2O, které jsou podstatně nižší než v případě výroby αtitanofosfátu. Dihydrát fosforečnanu zinečnatého vzniká jako druhotná surovina při výrobě kyseliny fosforečné a rovněž také při výrobě fosforečných hnojiv. Ekologické parametry výroby jsou rovněž nižší ve srovnání s výrobou Na4TiO(PO4)2^4H2O a nadprodukce této suroviny je zajištěna v rámci výroby primárních inhibitorů koroze do primerové organické báze, nátěrové systémy na ocel obvykle na epoxidové bázi. Použití mikronizovaného pigmentu je ohleduplnější k životnímu prostředí a lidskému zdraví, protože přítomnost arsenu (As) v sypkém materiálu je vyloučena. Dále není vyžadován nejvyšší stupeň předúpravy povrchu, především odmaštění a moření, před aktivací na bázi Zn3(PO4^2H2O, protože proces vlastní aktivace neprobíhá s iontovou výměnou. Účinnost aktivace souvisí s distribucí velikosti částic mikronizovaného dihydrátu fosforečnanu zinečnatého a v navrhovaném konceptu je významně účinnější. Dle navrhovaného konceptu přípravy prášku nehrozí pokles účinnosti, tj. aktivační schopnosti, vlivem prodloužené doby skladování. UV degradace je rovněž vyloučena.Among the main advantages of the activation according to this invention are clearly the economy and ecological parameters of the production of Zn3(PO4)2^2H2O, which are significantly lower than in the case of the production of αtitanophosphate. Zinc phosphate dihydrate is produced as a secondary raw material in the production of phosphoric acid and also in the production of phosphate fertilizers. The ecological parameters of the production are also lower compared to the production of Na4TiO(PO4)2^4H2O, and the overproduction of this raw material is ensured within the production of primary corrosion inhibitors to the primer organic base, coating systems for steel usually on an epoxy base. The use of micronized pigment is more respectful of the environment and human health, as the presence of arsenic (As) in the bulk material is excluded. Furthermore, the highest level of surface pretreatment, especially degreasing and pickling, is not required before activation based on Zn3(PO4^2H2O), because the activation process itself does not take place with ion exchange. The activation efficiency is related to the particle size distribution of micronized zinc phosphate dihydrate and is significantly more effective in the proposed concept According to the proposed powder preparation concept, there is no risk of a decrease in efficiency, i.e. activation ability, due to prolonged storage time. UV degradation is also excluded.
Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention
Pro vlastní zařazení inovativní aktivace pro provozy povrchové ochrany ocelových dílců proti korozi v automobilovém průmyslu, případně v provozech lehkého strojírenství a stavebního průmyslu je stěžejní pouze vlastní popis aktivačního předoplachu, respektive aktivace. Vlastní aktivační lázeň je zařazená jako mezistupňová lázeň před vlastním fosfátováním. Po aktivaci dochází ihned k průmyslovému fosfátování bez zavedení oplachu destilovanou vodou. Podstata aktivačního procesu je založena na povrchové adsorpci mikronizovaných částic Zn3(PO4U2H2O na ocelový podklad s vysokým stupněm obsazení povrchu. Vlastní aktivační proces je realizován ve vanách, ve kterých je koncentrace v podobě hmotnostního zlomku mikronizovaného Ζι13(ΡΟ4)2·2Η2Ο 0,25 % hmotn. při rozpouštění v destilované vodě. Vlastní aktivace probíhá při teplotě 20 až 40 °C po dobu 2 až 3 minut a lázeň je před vlastní aktivací i v průběhu ní intenzivně míchána, kdy nesmí docházet k sedimentaci částic na dně vany. Míchání je zajištěno ponorovým míchadlem s nastavením otáček tak, aby nedocházelo k turbulentnímu proudění kolem aktivované ocelové součásti, tj. nesmí docházet ke vzniku středového víru. Rozměry van pro aktivaci na této bázi jsou uzpůsobeny s ohledem na rozměry následně fosfátovaných dílců, tedy rozměry těchto van pro aktivační oplach se neliší od rozměrů van pro vlastní fosfátování. Objem aktivační lázně podléhá volbě rozměrů dílců, na který má vliv velikost fosfátovaných součástí s tím, že kolem hran dílců musí být zvolen prostor pro obtékání lázně a během aktivace nesmí docházet ke statickému a/nebo dynamickému chvění povlakovaného dílce. Před vlastní aktivací musí být zvolena vhodně předúprava povrchu dílců, aby tyto byly zbaveny mastnoty u hydrofobních částic všech druhů, okují a případně precipitátu korozních produktů vznikajících prostřednictvím elektrochemické koroze kovů. Způsoby a druhy roztoků k těmto účelům jsou voleny individuálně s ohledem na celkový linkový proces předúpravy povrchu před nanášením nátěrových hmot, případně vosků apod. Pokud nebude zajištěna dostatečná účinnost předúpravy povrchu, tj. zbavení povrchu kovu nečistot, korozního precipitátu a mastnoty, může být účinnost aktivace s ohledem na tvorbu jemnozrnné a dobře přilnavé struktury následně vyloučeného fosfátového povlaku značně omezena.Only the own description of the activation pre-rinse or activation is crucial for the proper classification of the innovative activation for operations of surface protection of steel parts against corrosion in the automotive industry, possibly in the operations of light engineering and the construction industry. The actual activation bath is included as an intermediate bath before the actual phosphating. After activation, industrial phosphating takes place immediately without introducing a rinse with distilled water. The essence of the activation process is based on the surface adsorption of micronized Zn3(PO4U2H 2 O) particles on a steel substrate with a high degree of surface occupation. The actual activation process is carried out in baths in which the concentration is in the form of a mass fraction of micronized Ζι13(ΡΟ4)2·2Η 2 Ο 0.25% by weight when dissolved in distilled water The actual activation takes place at a temperature of 20 to 40 °C for 2 to 3 minutes and the bath is intensively stirred before and during the actual activation, when particles must not settle at the bottom of the bath . Mixing is ensured by an immersion stirrer with a speed setting so that there is no turbulent flow around the activated steel part, i.e. there must not be a central vortex. The dimensions of the baths for activation on this basis are adjusted with regard to the dimensions of subsequently phosphated parts, i.e. the dimensions of these the dimensions of the bath for activation rinsing do not differ from the dimensions of baths for self-phosphating. The volume of the activation bath is subject to the choice of the dimensions of the parts, which is affected by the size of the phosphating parts, with the fact that there must be a space around the edges of the parts for the bath to flow around and during activation there must be no static and /or dynamic vibration of the coated part. Before the actual activation, a suitable pre-treatment of the surface of the parts must be chosen so that they are freed from grease and hydrophobic particles of all kinds, scale and possibly precipitate of corrosion products arising through the electrochemical corrosion of metals. The methods and types of solutions for these purposes are chosen individually with regard to the overall line process of pre-treatment of the surface before the application of paint materials, waxes, etc. activation with regard to the formation of a fine-grained and well-adherent structure of the subsequently excluded phosphate coating is considerably limited.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Obecné uplatnění inovované aktivační lázně bude mít dopad především pro automobilový průmysl, kde může být využita především pro zařazení konvenční linky na tříkationtový fosfát před nanášením kataforetických laků při úpravě karosérií automobilů, případně při lakování komponent automobilových tlumičů. Uplatnění této aktivační lázně může doznat rovněž lehký strojírenský průmysl pro úpravu transformátorových plechů, případně součástí, obvykle soukolí, pro snížení záběhu, případně snížení vlečného tření. V rámci stavebního průmyslu může být tato aktivační lázeň využita pro povlakování součástí určených pro aplikaci organických povlaků seThe general application of the innovative activation bath will have an impact mainly for the automotive industry, where it can be used mainly for the inclusion of a conventional line on tricationic phosphate before the application of cataphoretic varnishes during the modification of car bodies, or when painting the components of automobile shock absorbers. The application of this activation bath can also be experienced by the light engineering industry for the treatment of transformer sheets, or components, usually gears, to reduce run-in, or reduce drag friction. Within the construction industry, this activation bath can be used for coating parts intended for the application of organic coatings
- 3 CZ 2022 - 448 A3 zvýšenými nároky na životnost, tj. odolnost vůči podkorodování. Z tohoto pohledu se může jednat o patky sloupů, kotvy ocelových konstrukcí, doplňkový spojovací materiál apod.- 3 CZ 2022 - 448 A3 by increased demands on service life, i.e. resistance to under-corrosion. From this point of view, it can be column footings, anchors of steel structures, additional connecting material, etc.
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-448A CZ309976B6 (en) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | A method of pre-treatment of the surface of steel components |
| EP23201369.8A EP4368748A1 (en) | 2022-10-31 | 2023-10-03 | Method of surface pre-treatment of steel components |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-448A CZ309976B6 (en) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | A method of pre-treatment of the surface of steel components |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2022448A3 true CZ2022448A3 (en) | 2024-03-27 |
| CZ309976B6 CZ309976B6 (en) | 2024-03-27 |
Family
ID=88315592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-448A CZ309976B6 (en) | 2022-10-31 | 2022-10-31 | A method of pre-treatment of the surface of steel components |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4368748A1 (en) |
| CZ (1) | CZ309976B6 (en) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3451334B2 (en) * | 1997-03-07 | 2003-09-29 | 日本パーカライジング株式会社 | Pretreatment liquid for surface conditioning before phosphate conversion treatment of metal and surface conditioning method |
| JP3451337B2 (en) * | 1998-07-21 | 2003-09-29 | 日本パーカライジング株式会社 | Treatment solution for surface conditioning before chemical conversion treatment of metal phosphate film and surface conditioning method |
| EP1378586B1 (en) * | 2002-06-13 | 2007-02-14 | Nippon Paint Co., Ltd. | Zinc phosphate-containing conditioning agent for phosphate conversion-treatment of steel plate and corresponding product |
| CN101233261B (en) * | 2005-07-29 | 2010-11-24 | 日本油漆株式会社 | Surface conditioners and method of surface condition |
| WO2007021025A1 (en) * | 2005-08-19 | 2007-02-22 | Nippon Paint Co., Ltd. | Surface-conditioning composition, method for production thereof, and surface conditioning method |
| US9255332B2 (en) * | 2013-09-05 | 2016-02-09 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Activating rinse and method for treating a substrate |
| US20170306498A1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-10-26 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Activating rinse and method for treating a substrate |
| EP3392376A1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-10-24 | Henkel AG & Co. KGaA | Method for forming zinc phosphate coatings on metallic components in series |
-
2022
- 2022-10-31 CZ CZ2022-448A patent/CZ309976B6/en unknown
-
2023
- 2023-10-03 EP EP23201369.8A patent/EP4368748A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ309976B6 (en) | 2024-03-27 |
| EP4368748A1 (en) | 2024-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| MX2007014320A (en) | Method for preparing metallic workpieces for cold forming. | |
| CN101935832A (en) | Zinc-iron metal alramenting liquid capable of being recycled at normal temperature | |
| KR20090086405A (en) | Zr-/ti-containing phosphating solution for passivation of metal composite surfaces | |
| CA2632720A1 (en) | Wet on wet method and chrome-free acidic solution for the corrosion control treatment of steel surfaces | |
| UA73114C2 (en) | Non-carcinogenic additive inhibiting corrosion, solution including it and article with metal base with coating inhibiting corrosion | |
| ES2884814T3 (en) | Process for the preparation of metal moldings for cold forming | |
| JP3348856B2 (en) | Nickel free phosphating method | |
| CN100526504C (en) | Strong acid metal surface phosphor passivation and anti-rust agent and its production method | |
| KR100499215B1 (en) | Anti-corrosive pigment and compositions formulated with such pigments | |
| CN113462199A (en) | Preparation method of inorganic oxide pigment filler loaded with composite corrosion inhibitor | |
| US6261384B1 (en) | Process and aqueous solution for phosphatizing metallic surfaces | |
| BRPI0410585B1 (en) | Process for surface treatment or pretreatment of metal objects with aqueous acid solution containing zinc and phosphate | |
| JPS58133380A (en) | Phosphoric chemical coating having reduced coating weight and crystal size for metal | |
| CZ2022448A3 (en) | A method of pre-treatment of the surface of steel components | |
| CN110603345B (en) | Method for the anti-corrosion treatment of a series of metal parts | |
| CZ36687U1 (en) | Activating bath for surface treatment before phosphating steel components | |
| BR112015019200B1 (en) | METHOD FOR REMOVING IRON FROM A PRE-TREATMENT BATH | |
| ES2927223T3 (en) | Activator rinse and method for treating a substrate | |
| JPS6299478A (en) | Phosphate treatment of electrolytic zinc coated article | |
| WO2018031981A1 (en) | Two-step pretreatment system and method | |
| ES2972322T3 (en) | Nickel-Free Zinc Phosphate Pretreatment System | |
| CN1026340C (en) | Multi-funcitonal rust-proof agent | |
| KR20210116498A (en) | Alternative Compositions and Alternative Methods for Effectively Phosphating Metal Surfaces | |
| Mozheiko et al. | Effect of inhibitors on corrosion resistance of carbon steel in suspensed liquid combined fertilizer | |
| Łuczka et al. | Preparation of aluminium ammonium calcium phosphates using microwave radiation |