PL240247B1 - Sposób cynkowania galwanicznego stali oraz kąpiel oczyszczająco- odtłuszczająca stali - Google Patents
Sposób cynkowania galwanicznego stali oraz kąpiel oczyszczająco- odtłuszczająca stali Download PDFInfo
- Publication number
- PL240247B1 PL240247B1 PL427572A PL42757218A PL240247B1 PL 240247 B1 PL240247 B1 PL 240247B1 PL 427572 A PL427572 A PL 427572A PL 42757218 A PL42757218 A PL 42757218A PL 240247 B1 PL240247 B1 PL 240247B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- bath
- steel
- cleaning
- degreasing
- acid
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 38
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 title claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title description 8
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 claims abstract description 43
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 26
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 235000009529 zinc sulphate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 claims description 5
- 238000003287 bathing Methods 0.000 claims description 4
- 229940092714 benzenesulfonic acid Drugs 0.000 claims description 4
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 2-Methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JDQDSEVNMTYMOC-UHFFFAOYSA-N 3-methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=CC(S(O)(=O)=O)=C1 JDQDSEVNMTYMOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfate decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KWXICGTUELOLSQ-UHFFFAOYSA-N 4-dodecylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 KWXICGTUELOLSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 150000004688 heptahydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 21
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- -1 alkylbenzene sulfonic acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 2
- 229910006069 SO3H Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical class Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010734 process oil Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000012487 rinsing solution Substances 0.000 description 1
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- RZLVQBNCHSJZPX-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O RZLVQBNCHSJZPX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Landscapes
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Sposób cynkowania galwanicznego w którym stal oczyszcza się i odtłuszcza, a następnie płucze wodą, po czym poddaje się stal procesowi cynkowania galwanicznego, charakteryzuje się tym, że stal oczyszcza się i odtłuszcza (11) wodnym roztworem oczyszczająco-odtłuszczającym, o temperaturze w zakresie nie mniejszej niż 40°C, zawierającym w składzie: kwas siarkowy (VI), kwas maleinowy oraz co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy. Przedmiotem zgłoszenia jest również kąpiel oczyszczająco-odtłuszczająca stali.
Description
PL 240 247 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób cynkowania galwanicznego wyrobów stalowych oraz skład kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej do oczyszczenia i odtłuszczenia powierzchni stalowych przed naniesieniem warstwy cynku galwanicznego.
Znanym sposobem zabezpieczenia stali przed korozją jest wytworzenie na jej powierzchni powłoki metalicznej w procesie cynkowania galwanicznego.
Znane procesy cynkowania galwanicznego polegają na zanurzeniu stalowego elementu w roztworze zawierającym jony cynku, zwanego kąpielą galwanizującą, w którym element stalowy stanowi jedną z elektrod. W trakcie przepływu prądu poprzez układ elektrodowy zawarte w elektrolicie jony cynku wydzielają się na powierzchni stali tworząc powłokę stanowiącą jej antykorozyjne zabezpieczenie.
Jednym z ważnych jakościowych aspektów wytworzonej powłoki, jest wysoki stopień oczyszczenia powierzchni stali z zanieczyszczeń nieorganicznych - zwanych także zanieczyszczeniami tlenkowymi, oraz zanieczyszczeń organicznych - w tym olejów oraz smarów. Jest to spowodowane tym, że obecność na powierzchni stali nawet niewielkiej ilości zanieczyszczeń może prowadzić do złuszczania się wytworzonej powłoki cynku galwanicznego.
W związku z powyższym typowe sposoby oczyszczania stali przed procesem cynkowania galwanicznego obejmują wiele następujących po sobie etapów, typowo realizowanych w kąpielach, w tym: odtłuszczania wstępnego, płukania, odtłuszczania chemicznego, ponownego płukania, trawienia oraz następującego po nim płukania, odtłuszczania elektrochemicznego i płukania, a także etapu aktywacji/trawienia stalowego podłoża i płukania. Płukanie realizowane po każdym etapie oczyszczania oraz odtłuszczania ma na celu ograniczenie przenoszenia na powierzchni stali zanieczyszczeń i składników aktywnych roztworu z jednej kąpieli do drugiej, oraz wpływa na jakość realizowanych operacji płukania i oczyszczania.
Procesy oczyszczania i odtłuszczania realizowane są w kąpielach stanowiących rozpuszczalniki organiczne, rozpuszczalniki nieorganiczne oraz emulsje wybranych związków chemicznych o różnym odczynie, przy czym dla powyższych procesów istotne są: skład roztworu to jest rodzaj i stężenia dobranych odczynników chemicznych, a także temperatura kąpieli oraz czas kontaktu powierzchni stali z reagentami. Przykładowo, odtłuszczanie chemiczne jest realizowane z wykorzystaniem reakcji zmydlania w roztworach alkalicznych o odpowiedniej temperaturze. Zbyt wysokie pH kąpieli odtłuszczającej może prowadzić do czernienia stali. W znanych procesach oczyszczania stali stosuje się kąpiele oczyszczające o pH w zakresie od 13 do 14 i temperaturze w zakresie 70-80°C.
Odtłuszczanie elektrochemiczne stosowane w znanych ze stanu techniki rozwiązaniach, należy do jednej z dokładnych metod odtłuszczania, w której oddziaływanie reagentów kąpieli na tłuszcz pokrywający stal jest wspomagane wydzielającymi się na powierzchni stali gazami: wodorem - w przypadku odtłuszczania katodowego lub tlenem w przypadku odtłuszczania anodowego. W procesie tym, typowo stosuje się napięcia z zakresu około 6-8V dla cyklu katodowego, bądź 8-12V dla cyklu anodowego.
W znanych procesach cynkowania galwanicznego elementy stalowe dokładnie oczyszczone i odtłuszczone poddaje się następnie trawieniu elektrochemicznemu, bądź trawieniu w kąpieli. Typowo do trawienia stali wykorzystuje się: kwas chlorowodorowy (HCI), który rozpuszcza zasadniczo wszystkie tlenki żelaza obecne na powierzchni stali lub kwas siarkowy (VI) (H2SO4), który rozpuszcza jedynie tlenek żelaza (II) (FeO).
Wadą stosowania kwasu chlorowodorowego jest jednak stosunkowo wysoka prężność par tej substancji: HCI tworzy mgły o niekorzystnym działaniu obejmującym podrażnienie błon śluzowych u ludzi, a także korozję aparatury chemicznej. W celu ograniczenia niekorzystnego oddziaływania par HCI na otoczenie, do kąpieli trawiących zawierających kwas chlorowodorowy dodaje się różnego rodzaju inhibitory.
Po wytrawieniu elementy stalowe poddaje się cynkowaniu galwanicznemu.
Także z literatury patentowej znane są sposoby oczyszczania i odtłuszczania powierzchni stalowych realizowane w procesie cynkowania galwanicznego.
Z polskiego opisu patentowego PL111808 znany jest sposób prowadzenia procesu cynkowania galwanicznego polegający na obróbce elektrolitycznej i czterostopniowym płukaniu obrabianych elementów w sposób przepływowy ciągły, przy czym całą ilość roztworu płuczącego z pierwszego stopnia płukania wprowadza się w sposób ciągły przepływowy do kąpieli elektrolitycznej.
PL 240 247 B1
Znane sposoby cynkowania galwanicznego są zatem procesami złożonymi i długotrwałymi, co jest związane z tym, iż w celu odpowiednio dokładnego oczyszczenia oraz odtłuszczenia powierzchni stali przed właściwym etapem elektrochemicznego nanoszenia powłoki cynkowej, zużywa się stosunkowo duże ilości związków chemicznych zawartych w kąpielach oczyszczających, odtłuszczających oraz trawiących, a także duże ilości wody - do płukania stalowych detali między poszczególnymi etapami kąpieli, co z kolei generuje duże ilości odpadów chemicznych, mających niekorzystny wpływ na środowisko naturalne. Dodatkowo utylizacja tego typu odpadów jest kosztowna.
Celowym byłoby zatem opracowanie sposobu cynkowania galwanicznego stali, o uproszczonej procedurze przygotowania stalowego podłoża do galwanizacji obejmującego odpowiednio dokładne oczyszczenie oraz odtłuszczenie stali. Celowym byłoby ponadto opracowanie składu kąpieli umożliwiającej prawidłowe przygotowanie powierzchni stali do cynkowania galwanicznego bez udziału kwasu chlorowodorowego (HCI).
Przedmiotem wynalazku jest sposób cynkowania galwanicznego w którym stal oczyszcza się i odtłuszcza, a następnie płucze wodą, po czym poddaje się stal procesowi cynkowania galwanicznego, charakteryzujący się tym, że stal oczyszcza się i odtłuszcza wodnym roztworem oczyszczająco-odtłuszczającym, o temperaturze w zakresie nie mniejszej niż 40°C, zawierającym w składzie: kwas siarkowy, kwas maleinowy oraz co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy.
Korzystnie, stal oczyszcza się i odtłuszcza wodnym roztworem oczyszczająco- odtłuszczającym zawierającym: kwas siarkowy o stężeniu w zakresie od 2 do 5%wag., kwas maleinowy o stężeniu w zakresie od 2 do 5%wag. oraz co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy o całkowitym stężeniu kwasów alkilobenzenosulfonowych w zakresie od 0,05 do 0,5%wag.
Korzystnie, oczyszczanie i odtłuszczenie prowadzi się na drodze kąpieli w wodnym roztworze oczyszczająco-odtłuszczającym.
Korzystnie, utrzymuje się temperaturę kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej w zakresie od 40 do 75°C.
Korzystnie, kąpiel oczyszczająco-odtłuszczającą prowadzi się utrzymując pH roztworu
Korzystnie, oczyszczanie i odtłuszczanie prowadzi się przez czas nieprzekraczający 30 min.
Korzystnie, płukanie stali prowadzi się na drodze jednorazowej kąpieli w wodzie o temperaturze pokojowej, przez czas w zakresie od 2 do 3 minut.
Korzystnie, cynkowanie galwaniczne prowadzi się w kąpieli galwanizującej stanowiącej roztwór wodny zawierający: siedmiowodny siarczan cynku (ZnSCO4 x 7H2O) o stężeniu w zakresie od 250 do 350 g/l kąpieli galwanizującej, dziesięciowodny siarczan sodu (Na2SO4 x 10H2O) o stężeniu w zakresie od 25 do 35 g/l kąpieli galwanizującej, osiemnastowodny siarczan glinu (Al2(SO4)2 x 18H2O) o stężeniu w zakresie od 65 do 76 g/l kąpieli galwanizującej oraz kwas borowy (III) (H3BO3) o stężeniu od 30 do 40 g/l kąpieli galwanizującej.
Korzystnie, cynkowanie galwaniczne prowadzi się utrzymując temperaturę kąpieli galwanizującej w zakresie od 20 do 30°C oraz pH kąpieli galwanizującej w zakresie od 3,8 do 4,4.
Korzystnie, cynkowanie galwaniczne prowadzi się przy gęstości prądu w zakresie od 1 do 4 A/dm2.
Przedmiotem wynalazku jest ponadto kąpiel oczyszczająco-odtłuszczająca do oczyszczania i odtłuszczania stali przed nanoszeniem na powierzchnię stali warstwy cynku galwanicznego charakteryzująca się tym, że stanowi wodny roztwór zawierający kwas siarkowy, kwas maleinowy oraz co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy.
Korzystnie, kąpiel zawiera kwas siarkowy o stężeniu w kąpieli w zakresie od 2 do 5%wag., kwas maleinowy o stężeniu w kąpieli w zakresie od 2 do 5%wag, oraz co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy o łącznym stężeniu kwasów alkilobenzenosulfonowych w kąpieli w zakresie od 0,05 do 0,5%wag.
Korzystnie, kąpiel zawiera co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy wybrany z grupy składającej się z: kwasu o-toluenosulfonowego, p-toluenosulfonowego, m-toluenosulfonowego, o-dodecylobenzenosulfonowego oraz p-dodecylobenzenosulfonowego.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku na którym: Fig. 1 przedstawia schemat blokowy cynkowania galwanicznego według wynalazku.
Proces cynkowania galwanicznego według wynalazku obejmuje odtłuszczenie i oczyszczenie stali w kroku 11, płukanie stali w kroku 12 oraz cynkowanie elektrolityczne stali w kroku 13.
Procesowi cynkowania galwanicznego według wynalazku można poddawać wyroby stalowe, w tym wyroby wykonane przykładowo ze stali: S235, St3, St4, St5 lub St35.
PL 240 247 B1
Sposób cynkowania galwanicznego według wynalazku umożliwia znaczące ograniczenie odpadów chemicznych generowanych w tym procesie. Jest to spowodowane opracowanym składem chemicznym kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej, umożliwiającej uproszczenie procedury przygotowania stalowego podłoża przed etapem naniesienia warstwy cynku galwanicznego. Opracowany skład kąpieli zapewnia ponadto możliwość prowadzenia procesu według wynalazku bez udziału kwasu chlorowodorowego.
W celu odtłuszczenia i oczyszczenia powierzchni elementy stalowe wprowadza się w kroku 11 do kąpieli odtłuszczająco-czyszczącej stanowiącej wodny roztwór trzech kwasów: kwasu siarkowego (VI) (H2SO4), kwasu maleinowego (H2C2(COOH)2) oraz co najmniej jednego kwasu alkilobenzenosulfonowego (zwanego także kwasem ABS) o wzorze ogólnym: R-C6H4-SO3H, gdzie R- jest ugrupowaniem alkilowym przyłączonym do pierścienia aromatycznego w pozycji orto-, meta-, lub para-. Korzystnie Rjest ugrupowaniem wybranym z grupy alifatycznych podstawników alkilowych zawierających od 1 do 13 atomów węgla w podstawniku, przykładowo takich jak: H3C-, H5C2-, H21C10-, H23C11-, H25C12-. Przykładowo, jako kwas ABS można stosować kwas p-toluenosulfonowy, lub też jako kwas ABS można stosować mieszaninę izomerów kwasu ABS, przykładowo mieszaninę zawierającą: kwas p-toluenosulfonowy i/lub kwas o-toluenosulfonowy i/lub kwas m-toluenosulfonowy, lub też mieszaninę kwasów ABS o różnych podstawnikach alkilowych (R-), przykładowo mieszaninę kwasów alkilobenzenosulfonowych zawierających podstawniki C10-C13-sec -alkilowe.
Korzystnie kąpiel odtłuszczająco-oczyszczającą stanowi wodny roztwór zawierający:
- od 2% do 5%wag., a korzystnie 2,9%wag. kwasu siarkowego (VI),
- od 2% do 5%, a korzystnie 2,7%wag. kwasu maleinowego oraz
- od 0,05 do 0,5%, a korzystnie 0,1%wag. kwasu ABS.
Korzystnie w celu oczyszczenia oraz odtłuszczenia powierzchni stal wprowadza się w kroku 11 do kąpieli o powyższym składzie o temperaturze nie mniejszej niż 40°C, a korzystnie o temperaturze w zakresie 40 do 75°C, a najkorzystniej o temperaturze wynoszącej 65°C, na czas niezbędny na oczyszczenie i odtłuszczenie powierzchni, korzystnie nie przekraczający 30 minut. Czas prowadzenia kąpieli 11 zależy od stopnia zanieczyszczenia elementów stalowych. Przykładowo dla stali o mniejszym stopniu zanieczyszczenia powierzchni kąpiel oczyszczająco-odtłuszczająca może być prowadzona kilka minut. Już jednorazowy zabieg kąpieli 11 - prowadzony w jednej wannie, umożliwia uzyskanie odpowiednio oczyszczonych, a także odtłuszczonych powierzchni stalowych. Zastosowany czas, temperatura oraz skład kąpieli 11 według wynalazku zapewniają osiągnięcie stabilnych parametrów fizyko-chemicznych powierzchni stali, co przekłada się na uzyskiwanie bardziej równomiernych powłok na etapie cynkowania galwanicznego.
Opracowany skład kąpieli umożliwia usunięcie z powierzchni stali zarówno zanieczyszczeń nieorganicznych takich jak tlenki metali, jak i zanieczyszczeń organicznych w tym olejów technologicznych oraz smarów.
Opracowany, opisany powyżej skład kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej zapewnia rozpuszczenie tlenków metali stanowiących zanieczyszczenie na powierzchni stali umożliwiając tym samym oczyszczenie oraz odtłuszczenie powierzchni.
Ponadto zastosowany skład kąpieli umożliwia uniknięcie efektu przetrawienia stali, co zapewnia uzyskanie lepszych parametrów powłoki ochronnej wytwarzanej na powierzchni stali na etapie cynkowania galwanicznego.
Dodatkowo skład oraz warunki kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej według wynalazku obejmujące czas i temperaturę jej prowadzenia umożliwiły połączenie etapów oczyszczania i odtłuszczania w jeden etap, zapewniając tym samym skrócenie oraz uproszczenie procedury przygotowania wyrobów do cynkowania galwanicznego sposobem według wynalazku.
Po oczyszczeniu i odtłuszczeniu, stal płucze się wodą w kroku 12. Korzystnie płukanie 12 prowadzone jest na drodze jednokrotnej kąpieli stali w wodzie o temperaturze pokojowej, korzystnie przez czas wynoszący od 2 do 3 minut.
Zastosowanie jednokrotnego płukania było możliwe ze względu na opracowany skład kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej, który łatwo wymywa się z powierzchni stali, co z kolei wpłynęło na zmniejszenie ilości zużytej w procesie wody.
Następnie, przygotowaną stal poddaje się cynkowaniu galwanicznemu w kroku 13, które przykładowo można realizować na drodze konwencjonalnej. Niemniej jednak ze względu na kwaśne pH w zakresie od 1 do 2, opracowanej kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej prowadzonej w kroku 11, cynkowanie galwaniczne 13 korzystnie prowadzi się w kąpieli kwaśnej.
PL 240 247 B1
Przykładowo, co jest najbardziej korzystne oraz zapewnia wysoką jakość i równomierność wytworzonej powłoki cynku galwanicznego, kąpiel galwanizującą realizowaną w kroku 13 można prowadzić w roztworze wodnym zawierającym w składzie: siedmiowodny siarczan (VI) cynku (ZnSO4 x 7H2O) o stężeniu od 250 do 350 g/l kąpieli galwanizującej, a korzystnie o stężeniu wynoszącym 300 g/l kąpieli galwanizującej, dziesięciowodny siarczan (VI) sodu (Na2SO4 x 10H2O) o stężeniu w zakresie od 25 do 35 g/l kąpieli galwanizującej, a korzystnie wynoszącym 30 g/l kąpieli galwanizującej, osiemnastowodny siarczan (VI) glinu (AŁ(SO4)2 x 18H2O) o stężeniu w zakresie od 65 do 76 g/l kąpieli galwanizującej, a korzystnie wynoszącym 70g/l kąpieli galwanizującej, kwas borowy (III) (H3BO3) o stężeniu od 30 do 40 g/l kąpieli galwanizującej, a korzystnie wynoszącym 35 g/l kąpieli galwanizującej.
Cynkowanie galwaniczne stali realizowane korzystnie w kąpieli o powyższym składzie może być prowadzone przy następujących parametrach pracy: pH roztworu w zakresie od 3,8 do 4,4, gęstość prądu bez mieszania w zakresie od 1 do 3 A/dm2, gęstość prądu z mieszaniem w zakresie od 3 do 4 A/dm2, temperatura kąpieli galwanizującej w zakresie od 20 do 30°C.
Zastosowane parametry pracy podczas kąpieli cynkowania galwanicznego umożliwiają wytworzenie powłoki cynku galwanicznego o dobrej jakości.
Opracowany według wynalazku sposób obejmujący oczyszczenie oraz odtłuszczenie powierzchni stalowych w kąpieli stanowiącej wodny roztwór zawierający kwas siarkowy (VI), korzystnie o stężeniu w kąpieli w zakresie od 2% do 5%wag., kwas maleinowy korzystnie o stężeniu w kąpieli w zakresie od 2% do 5%wag. oraz co najmniej jeden kwas ABS, korzystnie o całkowitym stężeniu kwasów ABS w kąpieli w zakresie od 0,05% do 0,5%wag. umożliwił całkowitą eliminację kwasu solnego (HCI) z kroku oczyszczania i odtłuszczania, co wpłynęło nie tylko na lepszą jakość uzyskiwanej na tym etapie powierzchni stali, lecz także ograniczenie ilości niekorzystnych dla środowiska naturalnego, a także środowiska pracy człowieka generowanych oparów i odpadów zawierających chlorki żelaza.
Usunięcie z procesu kwasu solnego zapewniło całkowitą eliminację inhibitorów korozji, co dodatkowo zmniejszyło ilość chemicznych odpadów generowanych w procesie cynkowania galwanicznego, oraz obniżyło koszty utylizacji odpadów procesowych.
Opracowana receptura kąpieli zapewniła ponadto ograniczenie ilości zużywanej w procesie wody, ze względu na stosunkowo niskie stężenia kwasów zawartych w kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej i ich łatwe wymywanie z powierzchni stali - skracając tym samym całkowity czas procedury cynkowania galwanicznego.
Powłoki cynkowe wytworzone sposobem według wynalazku, ze względu na opracowaną kompozycję kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej charakteryzują się ponadto poprawioną jakością, co jest związane z odpowiednim przygotowaniem powierzchni stalowej obejmującym znaczące ograniczenie zachodzenia zjawiska trawienia stali.
Dodatkowo, opracowany proces zapewnia zmniejszenie wydatku energetycznego w procesie cynkowania galwanicznego.
PRZYKŁAD I - receptura kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej:
Kąpiel oczyszczająco-odtłuszczająca stanowiąca wodny roztwór zawierający:
- kwas siarkowy (VI) o stężeniu w kąpieli wynoszącym 2%wag.,
- kwas maleinowy o stężeniu w kąpieli wynoszącym 2,7%wag.,
- mieszaninę 4-C10-C13-sec -pochodnych alkilowych kwasu benzenosulfonowego (numer CAS mieszaniny: 85536-14-7), o stężeniu w kąpieli wynoszącym 0,1%wag.,
PRZYKŁAD II - cynkowanie galwaniczne stali:
Detale stalowe umieszczono w kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej o temperaturze 65°C i o składzie zgodnie z PRZYKŁADEM I powyżej, na czas wynoszący 5 minut. Następnie elementy stalowe wprowadzono do kąpieli wodnej o temperaturze pokojowej na czas 3 minut. Następnie elementy stalowe umieszczono w wannie z kąpielą galwanizującą stanowiącą wodny roztwór o składzie: ZnSO4 x 7H2O o stężeniu w kąpieli galwanizującej: 300 g/l, Na2SO4 x 10H2O o stężeniu w kąpieli galwanizującej: 30 g/l, Al2(SO4)2 x 18H2O o stężeniu w kąpieli galwanizującej: 70 g/l oraz H3BO3 o stężeniu w kąpieli galwanizującej: 35 g/l. W trakcie procesu utrzymywano następujące parametry cynkowania: gęstość prądu: 1,5 A/dm2, temperatura kąpieli galwanizującej: 25°C, pH kąpieli galwanizującej 4. Proces cynkowania galwanizującego prowadzono przez czas 30 minut. Uzyskane powłoki cynkowe charakteryzowały się jednorodną grubością.
Claims (11)
- PL 240 247 B1Zastrzeżenia patentowe1. Sposób cynkowania galwanicznego w którym stal oczyszcza się i odtłuszcza, a następnie płucze wodą, po czym poddaje się stal procesowi cynkowania galwanicznego, znamienny tym, że stal oczyszcza się i odtłuszcza (11) wodnym roztworem oczyszczająco-odtłuszczającym, o temperaturze nie mniejszej niż 40°C, zawierającym w składzie: kwas siarkowy (VI) o stężeniu w roztworze w zakresie od 2 do 5%wag., kwas maleinowy o stężeniu w tym roztworze w zakresie od 2 do 5% wag. oraz co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy o całkowitym stężeniu kwasów alkilobenzenosulfonowych w tym roztworze w zakresie od 0,05 do 0,5% wag.
- 2. Sposób według zastrzeżenia 1 lub 2, znamienny tym, że oczyszczanie i odtłuszczenie (11) prowadzi się na drodze kąpieli w wodnym roztworze oczyszczająco-odtłuszczającym.
- 3. Sposób według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że utrzymuje się temperaturę kąpieli oczyszczająco-odtłuszczającej (11) w zakresie od 40 do 75°C.
- 4. Sposób według zastrzeżenia 3 lub 4, znamienny tym, że kąpiel oczyszczająco-odtłuszczającą (11) prowadzi się utrzymując pH roztworu oczyszczająco-odtłuszczającego w zakresie od 1 do 2.
- 5. Sposób według dowolnego z powyższych zastrzeżeń, znamienny tym, że oczyszczanie i odtłuszczanie (11) prowadzi się przez czas nieprzekraczający 30 min.
- 6. Sposób według dowolnego z powyższych zastrzeżeń, znamienny tym, że płukanie stali (12) prowadzi się na drodze jednorazowej kąpieli w wodzie o temperaturze pokojowej, przez czas w zakresie od 2 do 3 minut.
- 7. Sposób według dowolnego z powyższych zastrzeżeń znamienny tym, że cynkowanie galwaniczne (13) prowadzi się w kąpieli galwanizującej stanowiącej roztwór wodny zawierający: siedmiowodny siarczan (VI) cynku (ZnSO4 x 7H2O) o stężeniu w zakresie od 250 do 350 g/l kąpieli galwanizującej, dziesięciowodny siarczan (VI) sodu (Na2SO x 10H2O) o stężeniu w zakresie od 25 do 35 g/l kąpieli galwanizującej, osiemnastowodny siarczan (VI) glinu (Al2O4)2 x 18H2O) o stężeniu w zakresie od 65 do 76 g/l kąpieli galwanizującej oraz kwas borowy (III) (H3BO3) o stężeniu od 30 do 40 g/l kąpieli galwanizującej.
- 8. Sposób według zastrzeżenia 8 znamienny tym, że cynkowanie galwaniczne (13) prowadzi się utrzymując temperaturę kąpieli galwanizującej w zakresie od 20 do 30°C oraz pH kąpieli galwanizującej w zakresie od 3,8 do 4,4.
- 9. Sposób według zastrzeżenia 8 lub 9 znamienny tym, że cynkowanie galwaniczne (13) prowadzi się przy gęstości prądu w zakresie od 1 do 4 A/dm2.
- 10. Kąpiel oczyszczająco-odtłuszczająca do oczyszczania i odtłuszczania stali przed nanoszeniem na powierzchnię stali warstwy cynku galwanicznego znamienna tym, że stanowi wodny roztwór zawierający kwas siarkowy (VI) o stężeniu w kąpieli w zakresie od 2 do 5%wag., kwas maleinowy o stężeniu w kąpieli w zakresie od 2 do 5%wag. oraz co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy o łącznym stężeniu kwasów alkilobenzenosulfonowych w kąpieli w zakresie od 0,05 do 0,5%wag.
- 11. Kąpiel według zastrzeżenia 10, znamienna tym, że zawiera co najmniej jeden kwas alkilobenzenosulfonowy wybrany z grupy składającej się z: kwasu o-toluenosulfonowego, p-toluenosulfonowego, m-toluenosulfonowego, o-dodecylobenzenosuifonowego oraz p-dodecylobenzenosulfonowego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427572A PL240247B1 (pl) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Sposób cynkowania galwanicznego stali oraz kąpiel oczyszczająco- odtłuszczająca stali |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427572A PL240247B1 (pl) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Sposób cynkowania galwanicznego stali oraz kąpiel oczyszczająco- odtłuszczająca stali |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL427572A1 PL427572A1 (pl) | 2020-05-04 |
| PL240247B1 true PL240247B1 (pl) | 2022-03-07 |
Family
ID=70466994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL427572A PL240247B1 (pl) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | Sposób cynkowania galwanicznego stali oraz kąpiel oczyszczająco- odtłuszczająca stali |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL240247B1 (pl) |
-
2018
- 2018-10-30 PL PL427572A patent/PL240247B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL427572A1 (pl) | 2020-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5145083B2 (ja) | チタンの電解研磨方法 | |
| US9732428B2 (en) | Methods and compositions for acid treatment of a metal surface | |
| CZ290299B6 (cs) | Elektrolytický způsob čiątění a potahování elektricky vodivých povrchů | |
| EP2573214B1 (en) | Protection of magnesium alloys by aluminum plating from ionic liquids | |
| DE3020371C2 (de) | Verfahren zur Vorbehandlung von Edelstahl für eine direkte galvanische Vergoldung | |
| CN107675193A (zh) | 一种铝合金原材料预处理方法 | |
| CN104278281B (zh) | 一种含复配钝化剂的酸洗液及其制备方法 | |
| CZ109797A3 (cs) | Způsob povrchové úpravy vnější plochy měděného nebo ze slitiny mědi vytvořenáho prvku formy pro plynulé odlévání kovů, sestávající z pokovování niklem a odstraňování niklu | |
| US4383898A (en) | De-watering of metal surfaces | |
| RU2537346C1 (ru) | Способ электролитно-плазменной обработки поверхности металлов | |
| PL240247B1 (pl) | Sposób cynkowania galwanicznego stali oraz kąpiel oczyszczająco- odtłuszczająca stali | |
| JP4862445B2 (ja) | 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法 | |
| ITMI20011095A1 (it) | Corpo pressofuso in alluminio e magnesio con strato di verniciatura ad immeersione caraforetico cotto e procedimento per la sua produizione | |
| US3378668A (en) | Method of making non-porous weld beads | |
| US3006827A (en) | Method of pickling titanium and compositions used therein | |
| JPS5919199B2 (ja) | 表面硬化処理を施した鋼物品のメツキ前処理法 | |
| KR100322267B1 (ko) | 주석-동 화학 합금 도금방법 | |
| CN102677140A (zh) | 一种不锈钢铸件的表面清洗工艺 | |
| US2330608A (en) | Preparing stock for coating and electroplating | |
| KR100784819B1 (ko) | 알루미늄의 표면처리용 조성물 | |
| WO1992022686A1 (de) | Verfahren zur vorbehandlung von buntmetall-oberflächen vor einer galvanischen metallbeschichtung | |
| SU975832A1 (ru) | Раствор для подготовки поверхности стали перед нанесением гальванического покрытия 1 | |
| JPS5887296A (ja) | ステンレス鋼に直接金メツキを施す方法 | |
| JP6510122B1 (ja) | 化成処理基材の調製方法 | |
| US2774683A (en) | Method of preparing the surface of articles of magnesium and magnesium base alloys for the reception of nickel electroplate |