PL19737B1 - Sposób wytwarzania powloki ochronnej na przedmiotach [metalowych. - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku niniejszego jest sposób wytwarzania powloki ochronnej na metalach, jak np. na zelazie lub stali.Powloka ta sklada sie z metalowej soli kwasu organicznego i chroni metale od rdzy, stanowiac dobre podloze przy lakie¬ rowaniu, polewaniu i podobnem powlekaniu metali. Sposób wedlug wynalazku umozli¬ wia szybkie wytwarzanie takiej powloki.Wiadomo, ze rozcienczony roztwór kwa¬ su fosforowego nadaje sie w pewnych wa¬ runkach do wytwarzania powloki, chronia¬ cej zelazo lub stal od rdzy i sluzacej jako podloze dla innych warstw, nakladanych na te metale Powloka ta sklada sie glów¬ nie z nierozpuszczalnych fosforanów. Oka¬ zalo sie jednak, ze i przy stosowaniu kwasów organicznych otrzymuje sie war¬ stwy soli metalowej na metalu, które po¬ siadaja podobne wlasciwosci jak warstwy fosforanowe. Zimne roztwory wszelkich tych kwasów niezaleznie od ich stezenia nie dzialaja na metale w krótkim czasie, nato¬ miast niektóre z nich po podgrzaniu powo¬ duja szybkie wytwarzanie ochronnej po¬ wloki. Prócz tego korzystne jest stosowa¬ nie wraz z temi kwasami srodków, przy¬ spieszajacych dzialanie, gdyz dopiero po rozpuszczeniu pewnej ilosci powlekanego metalu, wytwarza sie sól o wymaganych wlasnosciach, a wiec i warstwa ochronna.Z szeregu alifatycznego nadaja sie szczególnie dwuzasadowe nasycone kwasy, jak tez dwuzasadowe alkoholokwasy. Do pierwszych kwasów nalezy kwas szczawio¬ wy COJicOM, kwas melonowy C02H..CHzC02ti,kw3LS bursztynowy i izoburszty- nowy C02H(CH2)2.C02H, kwas glutarowy . £O^H£CH2)vCÓ2&A . kwas adypinowy C02H.(CH2)±.C02H, a do kwasów drugie¬ go rodzaju — kwas jablkowy XX)2H.CHOH..C02.C02H i kwas winowy C02H(CHOH)2.C02H. Z szeregu aromatycznego okazaly sie przy pewnych warunkach jako skutecz¬ ne kwasy benzoesowe C6H^C02Hf jak tez kwasy zastepujace te kwasy i kwasy sulfo¬ nowe, szczególnie kwas benzenosulfonowy C6H5.S03H. Podczas gdy w szeregu alifa¬ tycznym dzialaja dobrze kwasy z dwiema grupami karboksylowemi,, nalezy z grupy kwasów benzoesowych stosowac kwasy, za¬ wierajace jedna grupe karboksylowa a mia¬ nowicie szczególnie kwas antranilowy C6H4*NH2.C02H, kwas salicylowy CQH4..OH.C02H i kwas gallusowy C^H2.fOHJs..C02H. Przy stosowaniu czystych, goracych roztworów kwasu szczawiowego, malono- wego, winowego, salicylowego, gallusowego i benzenosulfonowego otrzymuje sie ochron¬ ne powloki po uplywie 2 — 15 minut. Do¬ brze jest równiez stosowac kwas burszty¬ nowy z domieszka dwutlenku manganowe¬ go, który wytwarza powloke w przeciagu 5 minut. Dzialanie tych kwasów przyspie¬ sza jednak srodek utleniajacy, przyczem przyspieszanie procesu zalezy zarówno od kwasu stosowanego, jak tez od rodzaju srodka utleniajacego. Taknp. przez dziala¬ nie goracym roztworem kwasu benzoesowe¬ go otrzymuje sie w ciagu 45 minut powloke tylko slabo przylegajaca, natomiast kwas antranilowy nie nadaje sie do tego celu.Jezeli jednak do kwasów tego rodzaju do¬ dac siarczyn sodowy, powloka ochronna powstaje w przeciagu 5 minut. Równiez zimny roztwór kwasu szczawiowego, malo- nowego lub winowego nieskuteczny do tych celów wytwarza przy domieszce siarczynu sodowego pozadana powloke w ciagu 1—3 minut. Ten srodek przyspieszajacy nie dziala jedynie przy stosowaniu kwasu bur¬ sztynowego i salicylowego. Siarczyn sodo¬ wy domieszany do kwasu gallusowego, na¬ daje powloce ciemna barwe, jak tez wiek¬ sza wytrzymalosc, jednak nie przyspiesza dzialania. Dwutlenek manganu dziala rów¬ niez przyspieszajaco i ulepsza wlasciwosci otrzymanej powloki. Dzialanie tych kwa¬ sów jest podobne do dzialania kwasu fosfo¬ rowego. Jezeli jednak doda sie male ilosci kwasu szczawiowego do roztworu kwasu fosforowego, nadajacego sie dla celów wy¬ nalazku, powloka wytwarza sie powoli, a jej wlasciwosci pogarszaja sie. Im wieksza jest ilosc kwasu szczawiowego, tern gorsze wyniki sie osiaga. Podobnie dziala kwas fo¬ sforowy na slabo naaycony roztwór kwasu szczawiowego, podczas gdy kwas fosforowy nie dziala niekorzystnie na nasycony roz¬ twór kwasu szczawiowego.Kazdy z wymienionych kwasów jest wiec skuteczniejszy, niz mieszanina tych kwasów. Wyjatek stanowi domieszka malej ilosci kwasu bursztynowego do roztworu kwasu szczawiowego, przyspieszajaca dzia¬ lanie.Roztwór kwasu szczawiowego nadaje sie zwlaszcza do wytwarzania podloza przy nakladaniu farb, lakierów lub polewy na metale. Farby, pokosty i emalje nie przy¬ legaja naogól dosc silnie do gladkich po¬ wierzchni zelaznych, stalowych i cynko¬ wych. W celu otrzymania podloza, przyle¬ gajacego zarówno do tych metali, jak tez do farb, emalji, lakierów i pokostów, stosu¬ je sie roztwór wodny czystego kwasu szcza¬ wiowego, a mianowicie metal zanurza sie w tym roztworze i pozostawia w nim az do u- konczenia reakcji, co uwidoczniaja peche¬ rzyki, powstajace na powierzchni metalu.Czas trwania reakcji zalezy od temperatu¬ ry, a mianowicie przy temperaturze poko¬ jowej trwa ona kilka godzin, gdy przy tem¬ peraturze wrzenia konczy sie po uplywie kilku sekund lub minut. Powierzchnia me¬ talu niekoniecznie musi byc przytem zu¬ pelnie czysta, nalezy jednak unikac silniej* szego jej zanieczyszczania. Jezeli po-wierzchnia ta fest tlusta, a roztwór jest sla¬ bo nasycony, dziala on powoli, natomiast tluszcz nie szkodzi dzialaniu silnie nasyco¬ nego roztworu, zmieszanego ze srodkiem przyspieszajacym. Powloke ochronna o- trzymuje sie szybciej, jezeli polerowana powierzchnie metalu napusci sie zwyklym kwasem solnym i nastepnie oplócze. Zanu¬ rzenie polerowanej powierzchni metalu w kwasie solnym przez czas krótki skraca znacznie czas trwania reakcji. Warstwa, wytworzona na powierzchni metalowej, jest równomierna i drobnoziarnista, powierzch¬ nia metalowa nie traci wiec na gladkosci a farby, emalje, lakiery i polewy przylega¬ ja do niej silnie.Jezeli powierzchnia metalu jest czysta, nasycenie roztworu nie wplywa na szybkosc reakcji, obojetne jest wiec, czy roztwór za¬ wiera tylko np. €,2% kwasu szczawiowego lub nim jest nasycony. Wobec tego nie jest wazne utrzymywanie nasycenia rotworu, poniewaz nie wplywa ono na czas reakcji.W praktyce woda powinna zawierac male ilosci kwasu szczawiowego. Warstwa, wy¬ tworzona na powierzchni zelaza, sklada sie glównie ze szczawianu zelazowego, który jest w wodzie nierozpuszczalny i powinien chronic od rdzy. Próby wykazaly jednak, ze zelazo, posiadajace taka warstwe i umie¬ szczone w zwyklej sproszkowanej soli, rdzewieje po uplywie 2 — 3 godzin, a za¬ nudzone w wodzie, zmieszanej z kwasem weglowym, — po uplywie 8 godzin. Rdze te mozna jednak latwo usunac, a powloka nie traci swych wlasnosci.Przy próbach, przeprowadzanych w ce¬ lu sprawdzenia dzialania kwasu szczawio¬ wego, plyty zelazne, przyrzadzone zwy¬ klym sposobem i zaopatrzone na obu stro¬ nach w polewe, umieszczono w soli i pozo¬ stawiono w niej tak dlugo, az zostaly silnie zardzewione. Nawet w miejscach, w któ¬ rych rdza nie byla nazewnatrz widoczna, polewa odpadala. Nastepnie umieszczono w soli plyty, które otrzymaly przed nalo¬ zeniem polewy warstwe, wytworzona kwa¬ sem szczawiowym. Plyty te wyjeto po uply¬ wie takiego samego czasu, jak i w pierw¬ szym przypadku, przyczem okazalo sie, iz polewa przylega silnie.Warstwa ochronna powstawala szyb¬ ciej, jezeli do roztworu kwasu szczawiowe¬ go dodano np. pewne ilosci dwutlenku man¬ ganu. Posiadala ona ciemniejsza barwe i przylegala silniej, a czas reakcji byl krót¬ szy. Ten sam skutek osiaga sie zapomoea zwiazków chromu, miedzi i srebra, które to metale rozpuszczaja sie w roztworze. Roz¬ twór kwasu szczawiowego moze równiez zawierac zwiazki innego rodzaju, które jed¬ nak ani nie ulepszaja, ani nie pogarszaja dzialania. Nalezy jednak unikac zwiazków arsenu, jak tez zwiazków, zawierajacych lub wydzielajacych kwasy, silniejsze od kwasu szczawiowego, a zwlaszcza przy sto¬ sowaniu slabo nasyconych roztworów kwa¬ su szczawiowego.Jako srodek, przyspieszajacy dzialanie kwasu szczawiowego, nadaje sie równiez azotyn sodowy i woda utleniona. Mangan, miedz i chrom lacza sie z warstwa i zwiek¬ szaja skutecznosc reakcji, przyczem jednak powloka nie traci swych wlasciwosci. Nale¬ zy jednak stosowac tylko male ilosci tych materjalów.Przy przeprowadzaniu sposobu wedlug wynalazku oczyszcza sie polerowany przed¬ miot zelazny lub stalowy zapomoea dmu¬ chawy piaskowej, a po zanurzeniu go przez jedna minute, np. w kwasie solnym, opló- kttje. Stosujac wrzacy roztwór kwasu szcza¬ wiowego, zawierajacy male ilosci dwutlen¬ ku manganu, otrzymuje sie doskonala po¬ wloke juz po uplywie mniej wiecej 30 se¬ kund. Jezeli przedmioty nie sa polerowane, a roztwór kwasu nie zawiera zadnych do¬ mieszek, reakcja trwa kilka minut. Roztwór ten, natryskiwany na przedmiot przy tem¬ peraturze pokojowej, wysycha i nie wytwa¬ rza pozadanej powloki. Oczyszcza on tylko powierzchnie przedmiotu a krysztalki kwa- - 3 —su szczawiowego, osadzajace sie na metalu, moga byc latwo usuniete szczotka lub wy¬ myte. Nie powstaje wiec silnie przylegaja¬ ca warstwa szczawianu zelazowego. Przy temperaturze pokojowej po zanurzeniu przedmiotu otrzymuje sie pozadana po¬ wloke, jezeli reakcja trwa kilka godzin.Jezeli do kwasu doda sie srodek przy¬ spieszajacy, np. siarczyn sodowy, mozna stosowac zimne roztwory. Konieczne ilosci srodka przyspieszajacego sa male, np. wy¬ starcza 1 czesc siarczynu na 15 czesci kwa¬ su. Korzystna jest równiez domieszka dwu¬ tlenku manganu w ilosci, odpowiadajacej 1/40 ilosci kwasu. Przy stosowaniu takiego roztworu w temperaturze pokojowej lub nieco wyzszej otrzymuje sie pozadana po¬ wloke, umozliwiajaca przyleganie farb, w przeciagu jednej minuty. Nawilzanie przed¬ miotu roztworem nie jest odpowiednie, na¬ lezy przedmiot w roztworze zanurzyc, lub tez roztwór powinien przeplywac wzdluz obrabianej powierzchni.Roztworem takim mozna obrabiac wiel¬ kie ilosci przedmiotów, przyczem zbedne jest dodawanie swiezych ilosci siarczynu sodowego. Nie jest jeszcze udowodnione, czy siarczyn ten dziala jedynie katalizuja- co, lub tez w innym kierunku. W kazdym przypadku zuzywa sie on powoli i przyspie¬ sza dzialanie kwasu szczawiowego, umozli¬ wia wiec stosowanie zimnego roztworu tego kwasu, jako tez goracych roztworów innych kwasów, nieskutecznych jako takich.Kwas winowy jest równiez skuteczny, dziala jednak powolniej, a kwas gallusowy nadaje sie szczególnie do wytwarzania po¬ wloki ochronnej od rdzy. Przy stosowaniu tego kwasu z domieszka dwutlenku manga¬ nu i siarczynu sodowego powstaje lsniaca powloka, podobna do czarnej polewy.Szybkosc reakcji zalezy od wielu wa¬ runków. Jezeli stosuje sie 5% -owy roztwór kwasu gallusowego z domieszka siarczynu sodowego i temperature 40 — 50°C, reak¬ cja trwa w przyblizeniu 10 minut Dwutle¬ nek manganu nadaje powloce ciemniejsza barwe i wieksza wytrzymalosc, gdy przy domieszce kwasu fosforowego powloka jest gladsza, a barwa jej szara. Powloka, otrzy¬ mana dzialaniem kwasu szczawiowego, chroni od rdzy podobnie jak powloka z kwa¬ su fosforowego, powstaje ona jednak szyb¬ ciej, posiada wielki polysk bez domieszki in¬ nych materjalów, a krysztalki jej sa o wiele mniejsze, niz krysztalki kwasu fosforowego.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie rów¬ niez do wytwarzania powlok na przedmio¬ tach z cynku.Ilosci srodków, przyspieszajacych dzia¬ lanie kwasów, sa zmienne. Pewne kwasy np. kwas szczawiowy lub mieszanina tego kwasu i kwasu bursztynowego nadaja sie do wytwarzania podlozy dla farb, a inne kwasy np. gallusowy — do wytwarzania powlok ochronnych od rdzy.Siarczyn sodowy i azotyn sodowy sa w ogólnosci srodkami redukujacemi, podczas gdy w obecnosci wymienionych kwasów dzialaja utleniajaco. Pod slowami „srodki utleniajace" nalezy rozumiec materjaly, które jako domieszki przyspieszaja reakcje w podobny sposób jak siarczyn sodowy. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania powloki o- chronnej lub powloki, nadajacej sie do na¬ kladania lakieru lub polewy na przedmio¬ tach metalowych, zwlaszcza zelaznych, za- pomoca reakcji kwasem organicznym, zna¬ mienny tern, ze do wytwarzania powloki stosuje sie dwuzasadowe nasycone kwasy, dwuzasadowe alkoholokwasy szeregu alifa¬ tycznego, kwas benzoesowy, kwas zastepu¬ jacy ten ostatni, zawierajacy jedna grupe karboksylowa, lub kwas benzeno-sulfono- wy, a reakcje temi kwasami, których zimne roztwory nie wytwarzaja wymaganej po¬ wloki, przeprowadza sie przy podwyzszonej temperaturze z dodatkiem srodków przy¬ spieszajacych tak dlugo, az wytworzy sie — 4 —powloka, nierozpuszczalna w wodzie i skla¬ dajaca sie z soli metalu i stosowanego kwasu.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze jako srodki przyspieszajace stosuje sie dwutlenek manganu, rozpuszczalne zwiazki manganu, miedzi, chromu, srebra i podobnych metali, albo srodki utleniajace, jak azotyn potasowy, siarczyn potasowy, lub dwutlenek wodoru. 9
3. 3. Sposób wedlug zastrz, 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze stosuje sie równoczesnie kilka srodków przyspieszajacych, a szcze¬ gólnie dwutlenek manganu i azotyn pota¬ sowy lub siarczyn potasowy.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, przy stosowaniu roztworu kwasu szczawiowego, znamienny tern, ze obróbke tym kwasem przeprowadza sie przy ewentualnej do¬ mieszce kwasu bursztynowego po przed- wstepnem natrawieniu powierzchni powle¬ kanego przedmiotu.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, przy stosowaniu roztworu kwasu gallusowego, znamienny tern, ze do roztworu dodaje sie male ilosci kwasu fosforowego. Metal Finishing Research Corporation. Zastepca: Inz. H. Sokal, rzecznik patentowy. Druk L Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL