CZ38499U1 - Aktivátor a aktivační koncentrát - Google Patents
Aktivátor a aktivační koncentrát Download PDFInfo
- Publication number
- CZ38499U1 CZ38499U1 CZ2025-42629U CZ202542629U CZ38499U1 CZ 38499 U1 CZ38499 U1 CZ 38499U1 CZ 202542629 U CZ202542629 U CZ 202542629U CZ 38499 U1 CZ38499 U1 CZ 38499U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- particles
- activation
- activator
- concentrate
- water
- Prior art date
Links
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 title claims description 22
- 239000012190 activator Substances 0.000 title claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 51
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 9
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 47
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 19
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 17
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 10
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 9
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 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 description 4
- 229940077935 zinc phosphate Drugs 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 238000010902 jet-milling Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 3
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100396546 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) tif-6 gene Proteins 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001246 colloidal dispersion Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- -1 sodium cations Chemical class 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 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 description 2
- SPDJAIKMJHJYAV-UHFFFAOYSA-H trizinc;diphosphate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O SPDJAIKMJHJYAV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 229940077934 zinc phosphate tetrahydrate Drugs 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- YXUPJQDTJHLSBK-UHFFFAOYSA-K O.O.O.O.P(=O)([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Zn+2] Chemical compound O.O.O.O.P(=O)([O-])([O-])[O-].[Fe+2].[Zn+2] YXUPJQDTJHLSBK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- RXCBCUJUGULOGC-UHFFFAOYSA-H dipotassium;tetrafluorotitanium;difluoride Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[K+].[K+].[Ti+4] RXCBCUJUGULOGC-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007746 phosphate conversion coating Methods 0.000 description 1
- 229910052827 phosphophyllite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 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
- C23C22/05—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
-
- 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
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)
Description
Aktivátor a aktivační koncentrát
Oblast techniky
Toto technické řešení se týká aktivátoru a aktivačního koncentrátu pro tříkationtové fosfátování povrchu kovového substrátu na bázi dispergovaných zinečnatých solí. Obecněji se toto technické řešení týká ochrany kovových materiálů před korozí.
Dosavadní stav techniky
V současném stavu techniky jsou známé techniky ochrany kovových materiálů před korozí pomocí aplikace povlaků v procesu tříkationtového fosfátování. Tyto povlaky, známé jako tříkationtový fosfát, jsou tvořeny zejména krystalickou fází fosfofyllitu (tetrahydrát fosforečnanu zinečnato-železnatého, Zn2Fe(PO4)2^4H2O) a představují významný prvek v průmyslu, zejména v automobilovém sektoru, kde slouží jako standardní předúprava ocelových povrchů karosérií, případně povrchů žárově zinkovaných nebo na bázi hliníkových slitin, před kataforetickým lakováním pro zajištění vyšší odolnosti proti korozi a mechanickému poškození.
Možnost aplikace jemnozrnných fosfátových povlaků s požadovanými vlastnostmi, zejména vyšší nasákavostí a lepší adhezí pro nátěry, konzervační přípravky a vosky, lze zajistit prostřednictvím technologického aktivačního oplachu. Aktivace je klíčová pro tvorbu jemnozrnných, chemicky odolnějších povlaků s vyšší odolností vůči alkalickému prostředí a korozním vlivům.
V současnosti se průmyslová výroba povlaků z lázní tříkationtového fosfátu uskutečňuje prostřednictvím aktivačního oplachu s použitím aktivačního koncentrátu obsahujícího vodnou suspenzi α-polymorfní modifikace titanofosfátu (Na4'TiO(PO4)2AH2O). Tento materiál, původně patentovaný Jernstedtem v roce 1943, je práškový s bělorůžovým odstínem a jeho aktivační potenciál pro fosfátování spočívá v tvorbě zředěné suspenze. Během aktivace se suspenze intenzivně míchá, ale nezahřívá. Adsorbované částice titanofosfátu následně zjemňují morfologii precipitovaného fosfátového povlaku, což bylo prokázáno iontovou výměnou mezi sodnými kationty z titanofosfátu a zinečnatými ionty z fosfátovací lázně. Tento aktivační proces představuje nejvyšší standard pro předúpravu povrchů před kataforetickým lakováním v automobilovém průmyslu, čímž se dosahuje výborné adsorpční schopnosti povlaků pro různé nátěrové systémy.
Nicméně současné používání α-polymorfní modifikace titanofosfátu je spojeno s řadou problémů. Výroba této látky, která využívá hexafluorotitaničitan draselný (K2[TiF6]), di(pyro)fosforečnan sodný (Na4P2O7O0H2O), kyselinu fosforečnou (H3PO4) a hydrogenfosforečnan sodný (Na2HPO4^2H2O), je ekonomicky a ekologicky náročná. Suroviny, jako je K2[TiF6], jsou drahé a preferenčně se používají pro výrobu vysoce pevnostních kompozitů a biokompatibilních slitin. Ekologickou zátěž představuje také likvidace fosforečnanů, které mohou přispět k eutrofizaci vodních toků. Produkce je navíc racemická, což vyžaduje další nákladné přečišťování. Nejvýznamnější aktivační vlastnosti má pouze α-polymorfní modifikace, přičemž skladování této látky vede k degradaci její účinnosti, například vlivem konglomerace částic nebo působení UV záření. Roztok této látky je stabilní pouze v pH rozsahu 8 až 10 a stabilita je rovněž podmíněna čistotou použité vody (vliv má obsah Ca2+ a Mg2+). Stabilitu rovněž omezuje zahřátí na teplotu vyšší 35 °C. Vzhledem k současným geopolitickým a ekonomickým změnám, které ovlivňují energetiku a dodávky surovin, je naléhavě potřeba hledat alternativy s obdobným aktivačním účinkem.
V japonském patentu JP 4338375 B2 a evropském patentu EP 0977908 B1 je popsán aktivační koncentrát pro tříkationtové fosfátování povrchu kovového substrátu obsahující směs částic dispergovaného tetrahydrátu fosforečnanu zinečnatého (průměr max. 5 μm a koncentrace ve vodě 0,001 až 30 g/l), rozpuštěné amonné soli nebo soli alkalického kovu (koncentrace ve vodě 0,5 až
- 1 CZ 38499 U1 g/l), částic dispergovaného kovového oxidu, např. oxidu zinečnatého (průměr max. 0,5 μm a koncentrace ve vodě 0,001 až 5 g/l) ve vodě a v případě JP 4338375 B2 směs obsahuje ještě organický polymer nebo surfaktant. Částice tetrahydrátu fosforečnanu zinečnatého jsou běžně průmyslově i dle uvedených spisů připravovány mletím v kulovém mlýně. Nevýhodou mletí v kulovém mlýně je příprava částic s hladkým povrchem, vysokou mírou aglomerace, což způsobuje nízkou míru nasedání na povrch kovového substrátu a přispívá ke snížení míry schopností aktivace tohoto povrchu. Míru aglomerace částic uvedené směsi ve vodném prostředí lze definovat hodnotami zeta-potenciálu, které pro stabilní směs mají dosahovat hodnot mimo interval -20 mV až +20 mV. Zeta-potenciálem se rozumí elektrokinetický potenciál v koloidních disperzích, konkrétně rozdíl v potenciálech dispergačního média a stacionární vrstvy kapaliny obalující dispergovanou částici (tzv. Sternovy plochy). Hodnoty blížící se nule vypovídají o nestabilitě koloidních disperzí vzorku (směsí). Částice mleté v kulovém mlýně jsou plošně deformované částice s ostrými hranami (což vychází z podstaty mletí v kulovém mlýně - tření). Aglomerované částice směsi vytvářejí nestabilní aglomeráty (často agregáty) a obvykle mají obsah vlhkosti vyšší než 0,5 %. Lze předpokládat, že takový vzorek bude silně aglomerovat či agregovat nejenom na vzduchu, ale rovněž při kontaktu s kapalným médiem.
V evropské patentové přihlášce EP 1959031 A1 je popsán je popsán aktivační koncentrát pro tříkationtové fosfátování povrchu substrátu z hliníkové slitiny s úmyslem inhibovat elektrolytickou korozi, obsahující směs částic dispergovaného fosforečnanu zinečnatého (průměr d50 max. 3 μο, průměr d90 max. 4 μm a koncentrace odpovídající 3 mg adsorbovaného zinku na m2 povrchu substrátu z hliníkové slitiny), rozpuštěného organického polymeru, laminárního jílovitého minerálu a částic dispergovaného oxidu zinečnatého (průměr d50 max. 3 μm a koncentrace ve vodě 0,5.10-4 až 0,02 %) ve vodě. Částice fosforečnanu zinečnatého jsou připraveny mletím mokrou cestou. Nevýhody mletí mokrou cestou jsou následující:
• Vysoká energetická náročnost: Proces sušení po mokrém mletí vyžaduje další energii, což zvyšuje celkové náklady procesu. U některých materiálů může být sušení velmi náročné, zejména pokud absorbují velké množství vody.
• Náklady na údržbu a zařízení: Mokré mletí vyžaduje speciální zařízení, která jsou odolná vůči korozi a vlhkosti. Tyto stroje jsou obvykle dražší a náročnější na údržbu než suché mlýny.
• Potenciální kontaminace: Voda použitá při mokrém mletí může obsahovat nečistoty nebo chemikálie, které mohou kontaminovat materiál. U některých výrobků je pak nutné provádět důkladné čištění s cílem zajistit dostatečnou čistotu mleté směsi.
• Omezená použitelnost pro některé materiály: Některé materiály nejsou vhodné pro mokré mletí, protože mohou reagovat s vodou (vytvářet nové fáze původních směsí) nebo se mohou při mletí rozpustit.
• Zpracování odpadu a likvidace vody: Po mokrém mletí je nutné vodu dekontaminovat nebo recyklovat, což představuje další krok v procesu a může být náročný na dodržení ekologických norem.
• Hodnoty zeta-potenciálu směsi blížící se nule, o čemž již bylo diskutováno výše.
V publikaci Lou a kol., Mater. Res. Express 6 (2019) 086405 s názvem „Nano ZnO-assisted formation of zinc phosphate conversion coating for improving corrosion protection of AZ91D magnesium alloy“ (dostupné na https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab194c) je popsáno použití nanočástic oxidu zinečnatého, napomáhajících k vytvoření ochranného povrchu tvořeného fosforečnanem zinečnatým na slitině hořčíku AZ91D. Nevýhodou nanočástic oxidu zinečnatého je jejich environmentální rizikovost ve srovnání s mikro částicemi.
- 2 CZ 38499 U1
V českém patentu CZ 309976 B6 a českém užitném vzoru CZ 36687 U1 je popsán aktivační koncentrát a způsob předúpravy povrchu ocelových komponent. Aktivační koncentrát obsahuje mikrostrukturovaný dihydrát fosforečnanu zinečnatého dispergovaný v roztoku destilované vody o koncentraci v rozsahu 0,2 až 0,3 % hmotn. Ocelové komponenty se vloží do aktivační lázně za mechanického míchání aktivačního koncentrátu o koncentraci v rozsahu 0,2 až 0,3 % hmotn., přičemž doba aktivace je 2 až 3 minuty při teplotě 20 až 40 °C. Částice dihydrátu fosforečnanu zinečnatého jsou připraveny mletím v tryskovém mlýnu, bez uvedení jejich průměru nebo hodnot zeta-potenciálu.
Ve stavu techniky tedy vzniká potřeba a cílem technického řešení je poskytnout výrobně levnější, z pohledu skladování stabilnější a ekologicky šetrnější aktivační koncentrát pro tříkationtové fosfátování povrchu kovového substrátu.
Podstata technického řešení
Uvedeného cíle je v prvním aspektu dosaženo aktivátorem pro přípravu aktivačního koncentrátu pro tříkationtové fosfátování povrchu kovového substrátu. Aktivátor obsahuje směs částic Zns(PO4)a (ve formě bezvodé nebo jako dihydrát) a ZnO v molárním poměru 1:5 až 1:7, s výhodou 1:6 až 1:6,5. Průměrná velikost částic, vztaženo k mediánové hodnotě průměru (d50), je menší než nebo rovna 3 μm. Průměr částic (dsu) Zns(PO4)2 a ZnO může být stejný nebo rozdílný, v obou případech menší než nebo roven 3 μm. Ekvivalentem průměru d50 (tzv. medián) lze částice charakterizovat i průměrem d43 (tzv. „mean“), který je v kontextu tohoto technického řešení rovněž menší než nebo roven 3 μm. Alternativou k Zm(PO4)2^2H2O může být i bezvodý Zm(PO4)i, který je však náročnější na přípravu.
Uvedeného cíle je v druhém aspektu dosaženo aktivačním koncentrátem pro tříkationtové fosfátování povrchu kovového substrátu obsahujícím ve vodě (s výhodou v destilované vodě) dispergovaný aktivátor uvedený výše, přičemž celková koncentrace uvedených částic ve vodě je v rozmezí 0,20 až 0,30 % hmotn. (s výhodou max. 0,25 % hmotn.).
Zeta-potenciál částic Zm(PO4)2 a ZnO ve stavu dispergovaném ve vodě je v rozmezí -80 mV až -20 mV, s výhodou v rozmezí -40 mV až -20 mV.
Podstata aktivátoru a aktivačního koncentrátu dle tohoto technického řešení spočívá v následujících aspektech:
• Ekonomická a ekologická dostupnost: Na rozdíl od tradičních titanofosfátů jsou ZnO a Zm(PO4)2 (např. Zm(PO4)2^2H2O) snadno dostupné a jejich výroba je méně nákladná i ekologicky šetrnější. Zns(PO4)2^2H2O patří mezi běžně dostupné a levné pigmenty nátěrových hmot.
• Korozní inhibice: Zm(PO4)2 (např. Zns(PO4)2^2H2O) působí jako korozní inhibitor, který blokuje katodická korozní místa, což vede k významnému zpomalení korozních procesů na povrchu kovu.
• Zlepšení morfologie částic: Směs ZnO a Zm(PO4)2 (např. Zns(PO4)2^2H2O) vytváří jemnější a rovnoměrnější povlak s menší zrnitostí, který zvyšuje účinnost fosfátování a zajišťuje lepší přilnavost dalších vrstev nátěru.
• Stabilita směsi: Oproti tradičním aktivátorům, jako je α-polymorfní titanofosfát, vykazuje směs ZnO a Zm(PO4)2 (např. Zm(PO4)2^2H2O) vyšší stabilitu vůči UV záření a vzdušné vlhkosti. Tento faktor snižuje riziko degradace aktivátoru během skladování a aplikace.
- 3 CZ 38499 U1 • Částečná rozpustnost: Částečná rozpustnost Zm(PO4)2 (např. Zm(PO4)2^2H2O) umožňuje postupné uvolňování aktivních iontů, což podporuje rovnoměrné vytváření fosfátové vrstvy a zároveň minimalizuje aglomeraci částic, což je běžný problém u jiných aktivátorů. Hodnoty zeta-potenciálu charakterizujícího rozpustnost předkládaného aktivačního koncentrátu ve vodném prostředí jsou v rozmezí -80 mV až -20 mV, což značí lepší stabilitu než v případě známého aktivačního koncentrátu obsahujícího Zm(PO4)2 (např. Zns(PO4)2^2H2O) bez ZnO.
• Ekologická udržitelnost: S rostoucími nároky na ekologickou udržitelnost a snížení obsahu těžkých kovů v průmyslových procesech se nabízí možnost využití těchto sloučenin k redukci obsahu kobaltu a niklu ve fosfátovacích lázních, což povede k ekologičtější výrobě srovnatelných konverzních povlaků.
Ve výhodném provedení jsou uvedené částice připravitelné metodou tryskového mletí, pomocí které lze připravovat částice směsi s mediánovou hodnotou průměru (cHo) menší než nebo rovnou 3 μm za současných technologických podmínek s definovanou morfologií částic v celém objemu vzorku, se zaoblenými, obroušenými hranami. Vzhledem k suché cestě zpracování (bez přítomnosti vody) je zachován hydrofobní charakter částic. Pro srovnání, mletím v kulovém mlýně lze připravit plošně deformované částice s mediánovou hodnotou průměru (d 50) přibližně 5 až 6 μm a s ostrými hranami, které ve vodném prostředí aglomerují, vykazují hydrofilní charakter a obsahují povrchovou vlhkost, příp. přítomnost hydroxylových skupin na povrchu částic. Tyto změny povrchové struktury zajišťují vyšší schopnost adheze k povrchu ocelových materiálů. Metoda tryskového mletí je uskutečněna suchou cestou bez použití kapalného mlecího média. Takto upravené částice mají mnohem drsnější povrch, který lépe interaguje s povrchem kovu, a nejsou potřeba žádné povrchově aktivní látky. Navíc není nutné fosforečnan a oxid dispergovat do kapaliny, takže dochází 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“.
Dále je popsán způsob aktivace povrchu kovového substrátu před tříkationtovým fosfátováním výše uvedeným aktivačním koncentrátem, obsahujícím krok ponoření kovového substrátu v aktivační lázni obsahující uvedený aktivační koncentrát při teplotě 15 až 45 °C (s výhodou 20 až 40 °C) po dobu 1 až 4 min. (s výhodou 2 až 3 min.). Aktivační lázeň je pro zajištění homogenity lázně a zabránění sedimentace částic na dně vany během aktivace promíchávána, např. ponornými míchadly nastavenými tak, aby nedocházelo k turbulentnímu proudění kolem aktivovaného kovového substrátu a aby nevznikal středový vír.
Podstata způsobu spočívá v povrchové adsorpci mikronizovaných částic směsi Zm(PO4)2 (např. Zm(PO4)2^2H2O) a ZnO na povrch kovového substrátu, přičemž je zajištěna vysoká míra pokrytí povrchu. Při překročení teploty 45 °C a doby aktivace 4 min. v aktivační lázni se příliš zvýší energetická a ekonomická náročnost způsobu dle tohoto technického řešení bez dalších zjevných výhod.
Aktivační lázeň se zde zavádí jako mezikrok před tříkationtovým fosfátováním, přičemž po aktivaci následuje bezprostřední průmyslové fosfátování bez mezioplachu destilovanou vodou. Velikost aktivačních van je adaptována rozměrům fosfátovaného kovového substrátu, přičemž rozměry těchto van odpovídají velikosti van používaných pro samotné fosfátování. Objem lázně se volí s ohledem na rozměry kovového substrátu a musí umožnit dostatečné obtékání lázně kolem jeho hran, aby nedocházelo ke statickému ani dynamickému chvění během procesu.
Ve výhodném provedení je před ponořením do aktivační lázně kovový substrát zbaven mastnoty (hydrofobních částic) a/nebo okují (chemických korozních produktů) a/nebo korozního precipitátu (vytvořeného elektrochemickou korozí). Výběr metody a typu čistícího roztoku se provádí individuálně na základě specifik linek povrchové úpravy před nanášením nátěrových hmot nebo vosků. Nedostatečná účinnost předúpravy povrchu může negativně ovlivnit výsledný aktivační
- 4 CZ 38499 U1 proces, a tím i kvalitu jemnozrnného a dobře přilnavého fosfátového povlaku, což by vedlo ke snížení korozní odolnosti ocelových dílců.
Ve výhodném provedení je kovovým substrátem ocelový substrát, žárově zinkovaný substrát nebo substrát obsahující hliníkovou slitinu.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1
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(PO4)2^2HaO a ZnO na ocelový podklad s vysokým stupněm uspořádání částic na povrchu. Vlastní aktivační proces je realizován ve vanách, ve kterých se nachází směs mikronizovaného Zn3(PO4U2HaO a ZnO v hmotnostním poměru 50:50 a o průměru d50 částic 2,5 μm o koncentraci 0,25 % hmotn. při rozpouštění v destilované vodě. Vlastní aktivace probíhá při teplotě 20 až 40 °C (např. 25, 30 nebo 35 °C) po dobu 2 až 3 minut (např. 2,5 min.) 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.
Příklad 2
V souladu s příkladem 1 je místo Zn3(PO4)2^2HaO použit bezvodý Zn3(PO4)2 ve směsi se ZnO v molárním poměru 1:6.
Příklad 3
Částice Zn3(PO4)2^2H2O a ZnO jsou vyrobeny metodou tryskového mletí s korundovou mlecí komorou s tlakem mlecího média - vzduchu 300 až 400 kPa a dobou mletí 5 až 10 minut. Před samotným mletím jsou částice vysušeny, což zajišťuje nízký obsah vlhkosti, krátkou dobu mletí a vysoké hodnoty zeta-potenciálu. Částice můžou být mlety samostatně, tj. samostatně Zm(PO4^2H2O a samostatně ZnO, a pak homogenizovány, nebo můžou být mlety spolu, čímž se zároveň homogenizují. Analogicky se přistupuje k výrobě částic bezvodého Zm(PO4)2.
- 5 CZ 38499 U1
Příklad 4
Hodnota zeta-potenciálu uvedených částic (Zm(PO4)2 a ZnO) ve stavu dispergovaném v destilované vodě činí -32 mV. S ohledem na kolísající obsah vlhkosti ve směsi byly rovněž 5 naměřeny hodnoty -21 mV, -24 mV a -34 mV. Pro analýzu zeta-potenciálu je využívána přístrojová technika, běžně komerčně dostupná, kdy v měřicí cele mezi dvěma grafitovými elektrodami působením stejnosměrného elektrického proudu (ideálně o hodnotě 3,9 V, obecně do 5 V) dochází k pohybu částic směsi ve vodném roztoku. Na povrchu částic vzniká kladný/záporný náboj (Sternova vrstva), jehož tloušťka po softwarovém vyhodnocení odpovídá hodnotě zeta-potenciálu.
Průmyslová využitelnost
Výše popsaný aktivátor a aktivační koncentrát lze využít při aktivaci povrchu kovových substrátů 15 před tříkationtovým fosfátováním v automobilovém průmyslu, lehkém strojírenství a stavebnictví.
Tento přístup nabízí jak ekonomické, tak ekologické výhody, včetně lepší stability, korozní odolnosti a snížení potřeby těžkých kovů.
Claims (6)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Aktivátor pro přípravu aktivačního koncentrátu pro tříkationtové fosfátování povrchu kovového substrátu, vyznačující se tím, že obsahuje směs částic Zns(PO4)a a ZnO v molárním poměru 1:5 až 5 1:7, přičemž mediánová hodnota průměru (d5o) uvedených částic je menší než nebo rovna 3 μm.
- 2. Aktivátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje směs částic Zns(PO4)a a ZnO v molárním poměru 1:6 až 1:6,5.
- 3. Aktivátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že Zns(PO4)a je v bezvodé formě nebo jako dihydrát.10
- 4. Aktivační koncentrát pro tříkationtové fosfátování povrchu kovového substrátu, vyznačující se tím, že obsahuje ve vodě dispergovaný aktivátor podle kteréhokoliv z předchozích nároků, přičemž celková koncentrace uvedených částic ve vodě je v rozmezí 0,20 až 0,30 % hmotn., přičemž zetapotenciál částic Zns(PO4)a a ZnO ve stavu dispergovaném ve vodě je v rozmezí -80 mV až -20 mV.
- 5. Aktivační koncentrát podle nároku 4, vyznačující se tím, že celková koncentrace uvedených 15 částic ve vodě je max. 0,25 % hmotn.
- 6. Aktivační koncentrát podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že zeta-potenciál uvedených částic je v rozmezí -40 mV až -20 mV.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42629U CZ38499U1 (cs) | 2025-02-12 | 2025-02-12 | Aktivátor a aktivační koncentrát |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42629U CZ38499U1 (cs) | 2025-02-12 | 2025-02-12 | Aktivátor a aktivační koncentrát |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ38499U1 true CZ38499U1 (cs) | 2025-04-15 |
Family
ID=95398715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2025-42629U CZ38499U1 (cs) | 2025-02-12 | 2025-02-12 | Aktivátor a aktivační koncentrát |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ38499U1 (cs) |
-
2025
- 2025-02-12 CZ CZ2025-42629U patent/CZ38499U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7105004B2 (ja) | 超微細リン酸塩化成結晶質コーティングを適用する方法 | |
| EP1566466B1 (en) | Surface conditioner and method of surface conditioning | |
| CN104619431B (zh) | 使用含有层状双氢氧化物的颗粒的涂布组合物涂布金属表面的方法 | |
| US9738791B2 (en) | Anodic-cathodic corrosion inhibitor-conductive polymer composite | |
| CA2746090C (en) | Process for coating metallic surfaces with an activating agent prior to phosphating | |
| CA2921991C (en) | Activating rinse and method for treating a metal substrate | |
| KR102438452B1 (ko) | 2-단계 전처리 시스템 및 방법 | |
| JP7287901B2 (ja) | 層を形成するための連続して金属部品をリン酸亜鉛処理するための方法 | |
| US10113070B2 (en) | Pretreatment compositions and methods of treating a substrate | |
| US9051475B2 (en) | Rheology modified pretreatment compositions and associated methods of use | |
| EP1566465B1 (en) | Concentrated solution for preparing a surface conditioner | |
| KR102769098B1 (ko) | 복합 금속 구조체의 선택적 포스페이트화 방법 | |
| KR102792252B1 (ko) | 금속 표면을 니켈-무함유 인산염처리하는 개선된 방법 | |
| JP2011504550A (ja) | 金属構造部材特に鉄構造部材のジルコニウムリン酸塩処理 | |
| KR20190139995A (ko) | 층을 형성하기 위해 무슬러지 방식으로 금속 구성요소를 연속적으로 아연 인산염 처리하는 방법 | |
| CZ38499U1 (cs) | Aktivátor a aktivační koncentrát | |
| EP3033441A1 (en) | Inorganic phosphate corrosion resistant coatings | |
| EP3449035B1 (en) | System for nickel-free zinc phosphate pretreatment | |
| CZ38500U1 (cs) | Aktivátor a aktivační koncentrát | |
| KR20210116498A (ko) | 금속 표면을 효과적으로 인산염처리하기 위한 대안적 조성물 및 대안적 방법 | |
| JP2010116588A (ja) | 金属のリン酸塩被膜化成処理用の表面調整用処理液並びにそれを用いてのリン酸塩被膜を形成した金属の製造方法及び金属表面にリン酸塩被膜を形成する方法 | |
| CZ36687U1 (cs) | Aktivační lázeň pro úpravu povrchu před fosfátováním ocelových komponent | |
| CZ309976B6 (cs) | Způsob předúpravy povrchu ocelových komponent | |
| Anthes et al. | Corrosion protection of wrought magnesium alloy (AZ31) via ultrasound‐driven growth of a self‐healing oxide layer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20250415 |