PL245121B1 - Method of protecting steel elements against corrosion - Google Patents
Method of protecting steel elements against corrosion Download PDFInfo
- Publication number
- PL245121B1 PL245121B1 PL434782A PL43478220A PL245121B1 PL 245121 B1 PL245121 B1 PL 245121B1 PL 434782 A PL434782 A PL 434782A PL 43478220 A PL43478220 A PL 43478220A PL 245121 B1 PL245121 B1 PL 245121B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- steel
- minutes
- layer
- organosilicon
- coating
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 53
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 50
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N octyltriethoxysilane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960003493 octyltriethoxysilane Drugs 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- FQIOHYRHRMILMJ-UHFFFAOYSA-N [Fe+3].OOO Chemical class [Fe+3].OOO FQIOHYRHRMILMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 13
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 4
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 4
- 229910003849 O-Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003872 O—Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 125000005007 perfluorooctyl group Chemical group FC(C(C(C(C(C(C(C(F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)F)(F)* 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 2
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002706 AlOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017358 Fe2(SO4) Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100030500 Heparin cofactor 2 Human genes 0.000 description 1
- 101001082432 Homo sapiens Heparin cofactor 2 Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000549556 Nanos Species 0.000 description 1
- 229910020175 SiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical class [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- YGUFXEJWPRRAEK-UHFFFAOYSA-N dodecyl(triethoxy)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC YGUFXEJWPRRAEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000008149 soap solution Substances 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób ochrony elementów stalowych przed korozją, w którym w pierwszej kolejności na element stalowy nakłada się warstwę tlenkową wytworzoną w sposób chemiczny w procesie czernienia na stali, a następnie na tą warstwę nakłada się warstwę krzemoorganiczną.The subject of the application is a method of protecting steel elements against corrosion, in which first an oxide layer is applied to the steel element, chemically produced during the blackening process on steel, and then an organosilicon layer is applied to this layer.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób ochrony elementów stalowych przed korozją oparty o wytworzoną warstwę tlenkową, tzw. stal czernioną.The subject of the invention is a method of protecting steel elements against corrosion based on the produced oxide layer, the so-called blackened steel.
Korozja jest to proces niszczenia materiału pod wpływem chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania otaczającego środowiska. Chociaż proces ten dotyczy zdecydowanej większości metali i stopów, z reguły jest on jednak zawężany do stali jako typowego materiału konstrukcyjnego. Zarówno w szerszym jak i węższym zakresie proces korozji ma duże znaczenie dla gospodarki. Przykładowo przyjmuje się, że korozji ulega od ok. 25% do ok. 33% produkcji żelaza rocznie, a straty spowodowane tym procesem w krajach wysokorozwiniętych szacowane są na ok. 3-5% PKB. [Z. Grzesik „ Systematyka procesów korozyjnych” ]Corrosion is the process of destruction of a material under the influence of chemical or electrochemical influence of the surrounding environment. Although this process applies to the vast majority of metals and alloys, it is usually limited to steel as a typical construction material. Both in a broader and narrower sense, the corrosion process is of great importance for the economy. For example, it is assumed that corrosion affects approximately 25% to approximately 33% of iron production annually, and losses caused by this process in highly developed countries are estimated at approximately 3-5% of GDP. [WITH. Grzesik "Systematics of corrosion processes" ]
W związku z tym ilość badań dotyczących ochrony antykorozyjnej jest znaczna. Metody ochrony przed korozją ulegają nieustannej ewolucji. Od ostatnich lat XX wieku obserwuje się ukierunkowanie badań na opracowywanie technologii bezpiecznych dla człowieka i przyjaznych środowisku.Therefore, the amount of research on anti-corrosion protection is considerable. Corrosion protection methods are constantly evolving. Since the last years of the 20th century, research has been focused on developing technologies that are safe for humans and environmentally friendly.
Przykładem może być ograniczenie wielkości produkcji powłok w oparciu o związki Cr(VI), które pomimo wysokich parametrów dekoracyjnych oraz technicznych (twardość, odporność na korozję), są technologiami wysoce kancerogennymi i toksycznymi dla człowieka oraz wysoce szkodliwymi dla środowiska.An example would be limiting the production volume of coatings based on Cr(VI) compounds, which, despite high decorative and technical parameters (hardness, corrosion resistance), are highly carcinogenic and toxic technologies for humans and highly harmful to the environment.
Metody ochrony elementów stalowych przed korozją można podzielić na metaliczne i niemetaliczne. W obrębie pierwszej grupy istnieje cała gama metali i stopów nakładanych najczęściej elektrochemicznie (np. powłoki Zn, Ni, Cr, Cu, Pb, Sn, mosiądz, brąz), chemicznie (głownie Ni) lub ogniowo (głównie Zn, Sn).Methods of protecting steel elements against corrosion can be divided into metallic and non-metallic. Within the first group, there is a whole range of metals and alloys, most often applied electrochemically (e.g. coatings Zn, Ni, Cr, Cu, Pb, Sn, brass, bronze), chemically (mainly Ni) or by fire (mainly Zn, Sn).
Druga grupa powłok to bardzo szerokie spektrum różnych rodzajów warstw opartych o związki nieorganiczne (takie jak trudno rozpuszczalne tlenki czy sole nieorganiczne), a także związki organiczne, w tym m.in. polimery oraz relatywnie nowa grupa związków oparta o krzem (siloksany).The second group of coatings includes a very wide spectrum of different types of layers based on inorganic compounds (such as sparingly soluble oxides or inorganic salts), as well as organic compounds, including: polymers and a relatively new group of compounds based on silicon (siloxanes).
W obrębie nieorganicznych związków trudnorozpuszczalnych ważnymi w skali technicznej powłokami są: tlenek glinu wytwarzany w procesie oksydowania, powłoki chromianowe i fosforanowe oraz oksydowanie stali. Ogólnie zalicza się je do powłok konwersyjnych. Powłoki te w wielu przypadkach wykazują dobre właściwości antykorozyjne (szczególnie powłoki chromianowe i fosforanowe). Niekiedy jednak konieczne jest stosowanie dodatkowych etapów w celu zwiększenia trwałości powłoki (powłoki tlenkowe).Among the inorganic compounds that are difficult to dissolve, the coatings that are important on a technical scale are: aluminum oxide produced in the oxidation process, chromate and phosphate coatings, and steel oxidation. They are generally classified as conversion coatings. In many cases, these coatings have good anti-corrosion properties (especially chromate and phosphate coatings). However, sometimes it is necessary to use additional stages to increase the durability of the coating (oxide coatings).
Proces chemicznego czernienia stali w środowisku silnie alkalicznym w skali komercyjnej jest znany od lat 50 XX w. Powłoki tlenkowe wytworzone w procesie czernienia stosuje się głównie w celach dekoracyjnych oraz w przypadkach, gdy wymagane jest czarne zabarwienie powierzchni np. w przyrządach optycznych. Szerokie zastosowanie znajdują powłoki tlenkowe przy krótkoterminowej ochronie przed korozją. Jednakże wskutek dużej porowatości wymagają one dodatkowej obróbki uszczelniającej np. olejami mineralnymi lub tłuszczami.The process of chemical blackening of steel in a highly alkaline environment has been known on a commercial scale since the 1950s. Oxide coatings produced in the blackening process are used mainly for decorative purposes and in cases where black surface color is required, e.g. in optical devices. Oxide coatings are widely used for short-term corrosion protection. However, due to high porosity, they require additional sealing treatment, e.g. with mineral oils or fats.
Proces czernienia stosuje się również przy zabezpieczaniu przed korozją wyrobów sprężystych, ponieważ nie powoduje kruchości wodorowej stali o wysokiej wytrzymałości. Tego typu proces opisują publikacje m.in. US6695931 czy T. Biestek, Z. Kolanko, A. Krokosz, J. Presz, J. Socha, J. Weber Galwanotechnika SIMP Warszawa 1974.The blackening process is also used to protect elastic products against corrosion because it does not cause hydrogen embrittlement of high-strength steel. This type of process is described in publications, among others: US6695931 or T. Biestek, Z. Kolanko, A. Krokosz, J. Presz, J. Socha, J. Weber Galwanotechnika SIMP Warszawa 1974.
Zasada chemicznego oksydowania stali opiera się na wytworzeniu na jej powierzchni warstewki zawierającej głównie najbardziej trwały tlenek żelaza: FesO4. W praktyce wykonuje się to przez zanurzanie stali w roztworach: stężonych alkaliów (najczęściej NaOH) oraz zawierających, jako utleniacz, z reguły mieszaninę NaNO2 i NaNOs. Temperatury pracy typowych roztworów są w granicach 140-145°C lub zbliżonych. Niemniej istnieje wiele typów modyfikacji roztworów stosowanych w tym celu. Zarówno skład roztworu jak i warunki technologiczne wywierają wpływ na proces utleniania, uzyskiwany skład chemiczny powłoki i jej kolor.The principle of chemical oxidation of steel is based on the formation of a layer on its surface containing mainly the most durable iron oxide: FesO4. In practice, this is done by immersing steel in solutions of concentrated alkali (usually NaOH) and solutions containing, as an oxidant, usually a mixture of NaNO2 and NaNOs. Operating temperatures of typical solutions are in the range of 140-145°C or similar. However, there are many types of solution modifications used for this purpose. Both the composition of the solution and technological conditions influence the oxidation process, the chemical composition of the coating and its color.
Przykładowo duża zawartość azotanów (V) względem azotanów (III) daje kolor bardziej czarny, natomiast w odwrotnym przypadku powłoka staje się bardziej błyszcząca, koloru niebieskawoczarnego. Zwiększenie się stężenia wodorotlenku względem utleniaczy powoduje powstanie powłoki brązowej/rdzawej (większa zawartość tlenków i oksowodorotlenków żelaza (III)). Przy oksydowaniu chemicznym stali ważnym czynnikiem, mającym duży wpływ na jakość powłoki, jest oprócz stężenia wodorotlenków, także temperatura prowadzenia procesu. W praktyce proces przeprowadza się w temperaturze zbliżonej do temperatury wrzenia roztworu alkaliów. Kąpiel do oksydowania winna zawsze posiadać Fe3+. Jony te regulują szybkość tworzenia się FesO4. Brak jonów Fe3+ w świeżo przygotowanej kąpieli ujemnie wpływa na proces tworzenia się ścisłej przyczepnej powłoki tlenkowej. Zapobiega się temu przez wprowadzenie Fe2(SO4)3^7H2O. Jednak nawet właściwie wytworzona powłoka tlenkowa FesO4 nie zapewnia stali węglowej dostatecznej ochrony przed korozją. Odporność tę uzyskuje się poprzez dodatkowe uszczelnienie. Uszczelnienie powłoki polega na naniesieniu na warstwę FesO4 pewnej ilości oleju lub wosku. Ponieważ jednak powłoka tlenkowa jest lepiej zwilżalna wodą niż olejem, w środowisku wodnym warstewka olejowa może stawać się nieszczelna (mówi się wówczas o jej „pękaniu”), a tym samym tracić swoje własności ochronne. Aby temu zapobiec, przedmioty czernione można przed uszczelnieniem zanurzyć w rozcieńczonym wodnym roztworze mydła, w ilości 20 g/dm3 o temperaturze 90-100°C przez czas 5 minut. W ten sposób zwiększa się zwilżalność powłoki tlenkowej przez oleje. [T. Biestek, Z. Kolanko, A. Krokosz, J. Presz, J. Socha, J. Weber Galwanotechnika SIMP Warszawa 1974, US6695931 B1 2004, W. I. Łajner, N.T. Kudriawcew Podstawy galwanostegii T.II Warszawa PWT 1955, T. Biestek, J. Weber Powłoki konwersyjne WNT Warszawa 1968].For example, a high content of nitrates (V) relative to nitrates (III) gives a blacker color, while in the opposite case the coating becomes glossier and bluish-black in color. An increase in the concentration of hydroxide relative to oxidants results in the formation of a brown/rusty coating (higher content of iron (III) oxides and oxhydroxides). When chemically oxidizing steel, an important factor that has a significant impact on the quality of the coating is, in addition to the concentration of hydroxides, also the temperature of the process. In practice, the process is carried out at a temperature close to the boiling point of the alkali solution. The oxidizing bath should always contain Fe 3+ . These ions regulate the rate of FesO4 formation. The lack of Fe 3+ ions in the freshly prepared bath negatively affects the process of forming a tight adhesive oxide coating. This is prevented by introducing Fe2(SO4)3^7H2O. However, even a properly created FesO4 oxide coating does not provide carbon steel with sufficient protection against corrosion. This resistance is achieved through additional sealing. Sealing the coating involves applying a certain amount of oil or wax to the FesO4 layer. However, since the oxide coating is better wetted by water than by oil, in an aqueous environment the oil film may become leaky (it is then referred to as "cracking") and thus lose its protective properties. To prevent this, blackened objects can be immersed in a diluted soap solution in the amount of 20 g/dm 3 at a temperature of 90-100°C for 5 minutes before sealing. This increases the wettability of the oxide coating by oils. [T. Biestek, Z. Kolanko, A. Krokosz, J. Presz, J. Socha, J. Weber Galwanotechnika SIMP Warszawa 1974, US6695931 B1 2004, WI Łajner, NT Kudriawcew Basics of electroplating T.II Warszawa PWT 1955, T. Biestek, J. Weber Conversion coatings WNT Warsaw 1968].
Zastosowanie związków krzemoorganicznych do ochrony antykorozyjnej stali zostało zaproponowane znacznie później. Od lat 90 XX wieku powłoki siloksanowe, powstałe na bazie tych związków były przedmiotem dużej liczby badań, szczególnie jako zamiennik konwersyjnych powłok chromianowych [K. L. Mittal Silanes and other coupling agents. VSP Utrecht 1992. v. 1., M.G.S. Ferreira, R.G. Duarte, M. F. Montemor, A.M.P Simoes Electrochimica Acta. 2004; 49(17-18): 2927-2935].The use of organosilicon compounds for anti-corrosion protection of steel was proposed much later. Since the 1990s, siloxane coatings based on these compounds have been the subject of a large number of studies, especially as a replacement for conversion chromate coatings [K. L. Mittal Silanes and other coupling agents. VSP Utrecht 1992. v. 1., M.G.S. Ferreira, R.G. Duarte, M. F. Montemor, A. M. P. Simoes Electrochimica Acta. 2004; 49(17-18): 2927-2935].
Związki krzemoorganiczne zawierają w swojej strukturze grupy funkcyjne, m.in. grupy alkoksylowe, które w kontakcie z wodą ulegają hydrolizie, tworząc grupy silanolowe (SiOH). Reakcja kondensacji pomiędzy powstałymi grupami silanolowymi oraz grupami silanolowymi, a hydroksylowymi, obecnymi na powierzchni metalu (Me-OH) pozwala na stworzenie odpowiednio wiązań siloksanowych (Si-O-Si) oraz wiązań Si-O-Me.Organosilicon compounds contain functional groups in their structure, including: alkoxy groups, which undergo hydrolysis in contact with water, forming silanol groups (SiOH). The condensation reaction between the formed silanol groups and the silanol and hydroxyl groups present on the metal surface (Me-OH) allows for the creation of siloxane bonds (Si-O-Si) and Si-O-Me bonds, respectively.
W rezultacie powstaje krzemoorganiczna warstwa powlekająca, która jest chemicznie związana z podłożem chronionym. Tetraetoksysilan (TEOS), tetrametoksysilan (TMOS) oraz 3-glycidoxypropyltrimetoksysilane (GPTMS) są najczęściej stosowane jako główne składniki i/lub wyjściowe związki do otrzymywania różnego rodzaju powłok siloksanowych.The result is an organosilicon coating layer that is chemically bonded to the protected substrate. Tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS) and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) are most often used as the main ingredients and/or starting compounds for obtaining various types of siloxane coatings.
Jednakże, aby wykazywały one poziom ochrony zbliżony lub lepszy w stosunku do powłoki chromianowej, a przy tym były tanie oraz przyjazne środowisku, prowadzono i nadal prowadzi się badania modyfikacji uzyskiwanych powłok np. poprzez wytwarzanie układów nanokompozytowych (m.in.z nanocząsteczkami TiO2 AlOOH itp.) [H. Abdollahi, A. Ershad-Langroudi, A. Salimi, A. Rahimi Ind. Eng. Chem. Res.2014, 53, 10858-10869].However, in order for them to have a level of protection similar to or better than that of the chromate coating, and at the same time be cheap and environmentally friendly, research has been and is still being carried out on the modification of the obtained coatings, e.g. by producing nanocomposite systems (including TiO2 AlOOH nanoparticles, etc.) .) [H. Abdollahi, A. Ershad-Langroudi, A. Salimi, A. Rahimi Ind. Eng. Chem. Res.2014, 53, 10858-10869].
Oprócz wprowadzania nanocząstek w warstwę, modyfikacje struktury powłoki, możliwa jest też modyfikacja samej budowy chemicznej związku krzemoorganicznego. Przykładowo opisano poprawę właściwości ochronnych przed korozją stali pokrytej warstwą na bazie n-dodecylotrietoksysilanu oraz perfluordecylotrietoksysilanu, [W. Hai-ren, X. Zhen, Q. Jun-e, Y. Hong-wei, C. Zhi-yong, G. Xing-peng, Journal of Iron and Steel Research, International, 2013, 20 (12), 75-81]. Lepsze rezultaty uzyskano dla powłok otrzymanych ze związku fluorowanego, jednakże związki te są drogie ze względu na skomplikowany proces ich syntezy.In addition to introducing nanoparticles into the layer, modifying the structure of the coating, it is also possible to modify the chemical structure of the organosilicon compound itself. For example, the improvement of the corrosion protection properties of steel covered with a layer based on n-dodecyltriethoxysilane and perfluordecyltriethoxysilane was described [W. Hai-ren, X. Zhen, Q. Jun-e, Y. Hong-wei, C. Zhi-yong, G. Xing-peng, Journal of Iron and Steel Research, International, 2013, 20 (12), 75- 81]. Better results were obtained for coatings obtained from fluorinated compounds, but these compounds are expensive due to the complicated process of their synthesis.
Jerman zastosował do wytworzenia powłoki ochronnej na powierzchni glinu dwufunkcyjne silseskwioksany (POSS) zawierające ugrupowanie perfluorooktylowe. Wykazano, że otrzymane powłoki poprzez obecność grup perfluorooktylowych wpływały korzystnie na zahamowanie korozji poprzez nadanie bardziej hydrofobowego charakteru pokrytej powierzchni [I. Jerman, B. Orel, A. S. Vuk, M. Kożelj, J. Kovac; Thin Solid Films, 2010, 518, 2710-2721].Jerman used bifunctional silsesquioxanes (POSS) containing a perfluorooctyl moiety to create a protective coating on the aluminum surface. It was shown that the obtained coatings, due to the presence of perfluorooctyl groups, had a beneficial effect on inhibiting corrosion by making the coated surface more hydrophobic [I. Jerman, B. Orel, A. S. Vuk, M. Kożelj, J. Kovac; Thin Solid Films, 2010, 518, 2710-2721].
Z kolei w opisie patentowym PL229937 zastosowano powłokę do ochronny antykorozyjnej stali nierdzewnej, która zawierała związek fluorofunkcyjny o wzorze ogólnym HCF2(CF2)x(CH2)yO(CH2)3Si(R1)3, w którym:In turn, the patent description PL229937 used a protective coating for anti-corrosion stainless steel, which contained a fluorofunctional compound with the general formula HCF2(CF2)x(CH2)yO(CH2)3Si(R 1 )3, in which:
• R1 oznacza grupę alkoksylową zawierającą od 1 do 4 atomów węgla, • x przyjmuje wartość od 1 do 12, a • y przyjmuje wartość od 1 do 4.• R1 represents an alkoxy group containing from 1 to 4 carbon atoms, • x has a value from 1 to 12, and • y has a value from 1 to 4.
Wykazano przesunięcie potencjału korozji dla stali nierdzewnej o ok. 50 mV oraz spadek intensywności prądu korozji z 3 do 0,7 i 0,8 nA/cm2.A shift in the corrosion potential for stainless steel by approximately 50 mV and a decrease in the corrosion current intensity from 3 to 0.7 and 0.8 nA/cm 2 were demonstrated.
Istotą wynalazku jest sposób ochrony elementów stalowych przed korozją. W sposobie tym w pierwszej kolejności na elemencie stalowym wytwarza się warstwę tlenkową w sposób chemiczny w procesie czernienia na stali. Następnie na tą warstwę nakłada się warstwę krzemoorganiczną. Przy czym przyjmuje się, że warstwę krzemoorganiczną można nałożyć w dowolny sposób np. poprzez zanurzanie, natryskiwanie, itp.The essence of the invention is a method of protecting steel elements against corrosion. In this method, first of all, an oxide layer is chemically produced on the steel element in the steel blackening process. An organosilicon layer is then applied to this layer. It is assumed that the organosilicon layer can be applied in any way, e.g. by dipping, spraying, etc.
PL 245121 Β1PL 245121 Β1
Warstwę tlenkową wytworzoną w sposób chemiczny w procesie czernienia na stali stanowi powłoka tlenkowa będąca mieszaniną tlenków żelaza II i III oraz wodorotlenków (FesCM i Fe3O4+Fe2O3 oraz oksowodorotlenki żelaza (III)). Natomiast warstwę krzemoorganiczną mieszanina oksosilanysilanów: oktylotrietoksysilanu (OTES) i tetraetoksysilanu (TEOS) we wzajemnym stosunku od 3:1 do 1:3, korzystnie w stosunku 2:1, w rozpuszczalniku alifatycznym, aromatycznym, alkoholowym lub eterowym (lub ich mieszaninie) optymalnie alkoholu etylowym.The oxide layer produced chemically in the blackening process on steel is an oxide coating which is a mixture of iron II and III oxides and hydroxides (FesCM and Fe3O4 + Fe 2 O3 and iron (III) oxohydroxides). The organosilicon layer is a mixture of oxosilanesilanes: octyltriethoxysilane (OTES) and tetraethoxysilane (TEOS) in a mutual ratio of 3:1 to 1:3, preferably in a ratio of 2:1, in an aliphatic, aromatic, alcoholic or ether solvent (or a mixture thereof), preferably alcohol ethyl.
Dodatkowo na etapie nakładania warstwy tlenkowej element stalowy poddaje się odtłuszczaniu chemicznemu w emultanolu, następnie w rozpuszczalniku organicznym, korzystnie acetonie, oksydowaniu i suszeniu. Przy czym pomiędzy poszczególnymi etapami element stalowy poddaje się płukaniu w wodzie wodociągowej i destylowanej. Po wysuszeniu nie jest nanoszona powłoka z wosku lub z oleju. Tak przygotowany elementy poddaje się procesowi starzenia na powietrzu przez okres 24 godzin. Po tym, stal odtłuszcza i wytrawia się raz jeszcze, tym razem w roztworze 10% KOH w temperaturze 85°C i czasie 5 minut. Etap ten pozwala na aktywację powierzchni warstwy tlenku oraz usunięcie jakichkolwiek zanieczyszczeń, powstałych po procesie czernienia. Aktywacja powierzchni w tak rozumiany sposób polega na nadbudowaniu i uszczelnieniu warstwy tlenkowej oraz wytworzeniu możliwie jak największej ilości grup hydroksylowych, zdolnych do tworzenia wiązań metal-O-Si. Następnie element stalowy suszy się w piecu w temperaturze 80°C przez czas od 10 do 60 minut, korzystnie 30 minut.Additionally, at the stage of applying the oxide layer, the steel element is chemically degreased in emultanol, then in an organic solvent, preferably acetone, oxidized and dried. Between each stage, the steel element is rinsed in tap and distilled water. After drying, no wax or oil coating is applied. The elements prepared in this way are subjected to air aging for 24 hours. After that, the steel is degreased and pickled once again, this time in a 10% KOH solution at 85°C and 5 minutes. This stage allows you to activate the surface of the oxide layer and remove any impurities resulting from the blackening process. Surface activation in this way involves building and sealing the oxide layer and generating as many hydroxyl groups as possible, capable of forming metal-O-Si bonds. Then the steel element is dried in an oven at 80°C for 10 to 60 minutes, preferably 30 minutes.
Na etapie nakładania warstwy krzemoorganicznej zaś wysuszony element zanurza się na czas od 2 do 30 minut, korzystnie 15 minut, w roztworze będący mieszaniną oktylotrietoksysilanu, tetraetoksysilanu, etanolu oraz dodatku kwasu octowego, w celu uzyskania pH roztworu równego 4. Ostatecznie element stalowy pokryty warstwą krzemoorganiczną poddaje się suszeniu na powietrzu w czasie 5 minut oraz w suszarce w temperaturze 80°C i czasie 1 godziny.At the stage of applying the organosilicon layer, the dried element is immersed for 2 to 30 minutes, preferably 15 minutes, in a solution that is a mixture of octyltriethoxysilane, tetraethoxysilane, ethanol and the addition of acetic acid, in order to obtain a solution pH of 4. Finally, the steel element is covered with an organosilicon layer. is dried in air for 5 minutes and in a dryer at 80°C and 1 hour.
Sposób według wynalazku pozwala osiągnąć lepsze właściwości antykorozyjne niż w przypadku pojedynczej powłoki tlenkowej lub siloksanowej.The method according to the invention allows to achieve better anti-corrosion properties than in the case of a single oxide or siloxane coating.
Sposób według wynalazku przedstawiono na poniższych przykładach.The method according to the invention is illustrated in the examples below.
PRZYKŁAD 1EXAMPLE 1
Przykład przedstawia sposób ochrony elementów stalowych przed korozją i korzystny wpływ otrzymanej powłoki dwuwarstwowej (powłoka tlenkowa/krzemoorganiczna) na intensywność procesu korozji. Skład roztworu nr 1 do oksydowania stali węglowej przedstawiono w tabeli 1.The example shows a method of protecting steel elements against corrosion and the beneficial effect of the obtained two-layer coating (oxide/organosilicon coating) on the intensity of the corrosion process. The composition of solution No. 1 for oxidizing carbon steel is shown in Table 1.
Tabela 1 Skład roztworu nr 1 do oksydowania stali węglowej i warunki prowadzenia procesu.Table 1 Composition of solution No. 1 for oxidizing carbon steel and process conditions.
Etapy procesu wytwarzania warstwy tlenkowej obejmowały: odtłuszczanie chemiczne (emultanol), odtłuszczanie w acetonie, oksydowanie, suszenie. Między poszczególnymi etapami występuje płukanie w wodzie wodociągowej i destylowanej. Po wysuszeniu nie jest nanoszona powłoka z wosku lub z oleju.The stages of the oxide layer production process included: chemical degreasing (emultanol), acetone degreasing, oxidation, drying. Rinsing in tap and distilled water takes place between each stage. After drying, no wax or oil coating is applied.
Tak przygotowane elementy poddano procesowi starzenia na powietrzu przez okres 24 godzin. Po tym, stal odtłuszczono i wytrawiono raz jeszcze, tym razem w roztworze 10% KOH (85°C, 5 minut).The elements prepared in this way were subjected to air aging for 24 hours. After that, the steel was degreased and pickled once again, this time in a 10% KOH solution (85°C, 5 minutes).
Etap ten pozwolił na aktywację powierzchni warstwy tlenku oraz usunięcie jakichkolwiek zanieczyszczeń, powstałych po procesie czernienia. Aktywacja powierzchni w tak rozumiany sposób polega na nadbudowaniu i uszczelnieniu warstwy tlenkowej oraz wytworzeniu możliwie jak największej ilości grup hydroksylowych, zdolnych do tworzenia wiązań metal-O-Si.This stage allowed for the activation of the surface of the oxide layer and the removal of any impurities resulting from the blackening process. Surface activation in this way involves building and sealing the oxide layer and generating as many hydroxyl groups as possible, capable of forming metal-O-Si bonds.
Tak przygotowane próbki stali czernionej suszono w piecu w temperaturze 80°C (30 minut). Powłoki siloksanowe osadzono na powierzchni stali niskowęglowej 1.0330 oraz na powierzchni stali niskowęglowej po procesie czernienia. W tym celu powierzchnię samej stali przygotowano w identyczny sposób jak powierzchnię po procesie czernienia.Blackened steel samples prepared in this way were dried in an oven at 80°C (30 minutes). Siloxane coatings were deposited on the surface of low-carbon steel 1.0330 and on the surface of low-carbon steel after the blackening process. For this purpose, the surface of the steel itself was prepared in the same way as the surface after the blackening process.
PL 245121 Β1PL 245121 Β1
Powłoki siloksanowe osadzano z roztworu będącego mieszaniną: oktylotrietoksysilanu (20 ml), tetraetoksysilanu (11 ml), etanolu (33 ml) oraz dodatku kwasu octowego, w celu uzyskania pH roztworu równego 4.Siloxane coatings were deposited from a solution consisting of a mixture of: octyltriethoxysilane (20 ml), tetraethoxysilane (11 ml), ethanol (33 ml) and the addition of acetic acid to obtain a solution pH of 4.
Proces osadzania polegał na pionowym zanurzeniu elementów stalowych w roztworach na czas 15 minut. Po tym, próbki były suszone na powietrzu (5 minut) oraz w suszarce (80°C, 1 h).The deposition process involved vertical immersion of steel elements in solutions for 15 minutes. After that, the samples were dried in air (5 minutes) and in an oven (80°C, 1 h).
Tak przygotowane próbki poddano badaniom: bezprądowemu (wyznaczenie potencjału spoczynkowego) oraz stałoprądowemu metodę woltamperometrii liniowej w zakresie ±250 mV wzgl. potencjału równowagowego. Na podstawie krzywych Tafela wyznaczono wartości potencjału i prądu korozji.Samples prepared in this way were subjected to tests: without current (determination of the resting potential) and with direct current using the linear voltammetry method in the range of ±250 mV or equilibrium potential. The values of corrosion potential and current were determined based on Tafel curves.
W celach porównawczych ww. badaniom poddano próbki: stali węglowej, stali węglowej pokrytej tlenkiem (z kąpieli o identycznym składzie) oraz stali węglowej pokrytej silanami. Wszystkie próbki były wykonane ze stali niskowęglowej 1.0330. Zestawienie uzyskanych danych przedawniono w tablicy 2.For comparative purposes, the above-mentioned The following samples were tested: carbon steel, carbon steel coated with oxide (from a bath of identical composition) and carbon steel coated with silanes. All samples were made of low-carbon steel 1.0330. The data obtained is summarized in Table 2.
Tabela 2. Wartości potencjału i prądu korozji oraz potencjału pittingu dla próbki uzyskanej z roztworu 1 (nr 4) oraz próbek porównawczych (nr 1-3)Table 2. Values of corrosion potential, current and pitting potential for the sample obtained from solution 1 (No. 4) and comparative samples (No. 1-3)
υ stal po procesie odtłuszczania υ steel after the degreasing process
Wykazano spadek prądu korozji, który decyduje o intensywności przebiegu tego procesu, m.in. o ok. 40 razy w stosunku do stali niemodyfikowanej i ponad 4 razy w stosunku do samej powłoki krzemoorganicznej. Nastąpiło również przesunięcie potencjału korozji w kierunku wartości bardziej dodatnich o ok. 550 mV.A decrease in the corrosion current was demonstrated, which determines the intensity of this process, including: about 40 times compared to unmodified steel and over 4 times compared to the organosilicon coating alone. There was also a shift in the corrosion potential towards more positive values by approximately 550 mV.
PRZYKŁAD 2EXAMPLE 2
Przykład przedstawia korzystny wpływ otrzymanej powłoki dwuwarstwowej (powłoka tlenkowa/krzemoorganiczna) na intensywność procesu korozji. Skład roztworu nr 2 do oksydowania stali węglowej przedstawiono w tabeli 3.The example shows the beneficial effect of the obtained two-layer coating (oxide/organosilicon coating) on the intensity of the corrosion process. The composition of solution No. 2 for oxidizing carbon steel is presented in Table 3.
Tabela 3. Skład roztworu nr 2 do oksydowania stali węglowej i warunki prowadzenia procesu.Table 3. Composition of solution No. 2 for oxidizing carbon steel and process conditions.
Etapy procesu wytwarzania warstwy tlenkowej obejmowały: odtłuszczanie chemiczne (emultanol), odtłuszczanie w acetonie, oksydowanie, suszenie. Między poszczególnymi etapami występuje płukanie w wodzie wodociągowej i destylowanej. Po wysuszeniu nie jest nanoszona powłoka z wosku lub z oleju.The stages of the oxide layer production process included: chemical degreasing (emultanol), acetone degreasing, oxidation, drying. Rinsing in tap and distilled water takes place between each stage. After drying, no wax or oil coating is applied.
Tak przygotowane elementy poddano procesowi starzenia na powietrzu przez okres 24 godzin. Po tym, stal odtłuszczono i wytrawiono raz jeszcze, tym razem w roztworze 10% KOH (85°C, 5 minut). Etap ten pozwolił na aktywację powierzchni warstwy tlenku oraz usunięcie jakichkolwiek zanieczyszczeń, powstałych po procesie czernienia. Aktywacja powierzchni w tak rozumiany sposób polega na nadbudowaniu i uszczelnieniu warstwy tlenkowej oraz wytworzeniu możliwie jak największej ilości grup hydroksylowych, zdolnych do tworzenia wiązań metal-O-Si. Tak przygotowane próbki stali czernionej suszono w piecu w temperaturze 80°C (30 minut).The elements prepared in this way were subjected to air aging for 24 hours. After that, the steel was degreased and pickled once again, this time in a 10% KOH solution (85°C, 5 minutes). This stage allowed for the activation of the surface of the oxide layer and the removal of any impurities resulting from the blackening process. Surface activation in this way involves building and sealing the oxide layer and generating as many hydroxyl groups as possible, capable of forming metal-O-Si bonds. Blackened steel samples prepared in this way were dried in an oven at 80°C (30 minutes).
PL 245121 Β1PL 245121 Β1
Powłoki siloksanowe osadzono na powierzchni stali niskowęglowej 1.0330 oraz na powierzchni stali niskowęglowej po procesie czernienia. W tym celu powierzchnię samej stali przygotowano w identyczny sposób jak powierzchnię po procesie czernienia. Powłoki siloksanowe osadzano z roztworu będącego mieszaniną: oktylotrietoksysilanu (20 ml), tetraetoksysilanu (11 ml), etanolu (33 ml) oraz dodatku kwasu octowego, w celu uzyskania pH roztworu równego 4. Proces osadzania polegał na pionowym zanurzeniu elementów stalowych w roztworach na czas 15 minut. Po tym, próbki były suszone na powietrzu (5 minut) oraz w suszarce (80°C, 1 h).Siloxane coatings were deposited on the surface of low-carbon steel 1.0330 and on the surface of low-carbon steel after the blackening process. For this purpose, the surface of the steel itself was prepared in the same way as the surface after the blackening process. Siloxane coatings were deposited from a solution consisting of a mixture of: octyltriethoxysilane (20 ml), tetraethoxysilane (11 ml), ethanol (33 ml) and the addition of acetic acid in order to obtain a solution pH of 4. The deposition process consisted of vertical immersion of steel elements in the solutions for a period of time. 15 minutes. After that, the samples were dried in air (5 minutes) and in an oven (80°C, 1 h).
Tak przygotowane próbki poddano badaniom: bezprądowemu (wyznaczenie potencjału spoczynkowego) oraz stałoprądowemu metodę woltamperometrii liniowej w zakresie ±250 mV wzgl. potencjału równowagowego. Na podstawie krzywych Tafela wyznaczono wartości potencjału i prądu korozji.Samples prepared in this way were subjected to tests: without current (determination of the resting potential) and with direct current using the linear voltammetry method in the range of ±250 mV or equilibrium potential. The values of corrosion potential and current were determined based on Tafel curves.
W celach porównawczych ww. badaniom poddano próbki: stali węglowej, stali węglowej pokrytej tlenkiem (z kąpieli o identycznym składzie) oraz stali węglowej pokrytej silanami. Wszystkie próbki były wykonane ze stali niskowęglowej 1.0330. Zestawienie uzyskanych danych przedawniono w tabeli 4.For comparison purposes, the above-mentioned The following samples were tested: carbon steel, carbon steel coated with oxide (from a bath of identical composition) and carbon steel coated with silanes. All samples were made of low-carbon steel 1.0330. The data obtained is summarized in Table 4.
Tabela 4. Wartości potencjału i prądu korozji oraz potencjału pittingu dla próbki uzyskanej z roztworu 2 (nr 4) oraz próbek porównawczych (nr 1-3)Table 4. Values of corrosion potential, current and pitting potential for the sample obtained from solution 2 (No. 4) and comparative samples (No. 1-3)
υ stal po procesie odtłuszczania υ steel after the degreasing process
W przypadku roztworu nr 2 powłoka tlenkowa raz z krzemoorganiczną charakteryzowały się spadkiem prądu korozji, o ponad 60 razy w stosunku do stali niemodyfikowanej i prawie 7 krotny spadek w stosunku do samej powłoki krzemoorganicznej. Nastąpiło przesunięcie potencjału korozji w kierunku wartości bardziej dodatnich o ok. 600 mV.In the case of solution No. 2, the oxide coating and the organosilicon coating were characterized by a decrease in the corrosion current by over 60 times compared to unmodified steel and almost a 7-fold decrease compared to the organosilicon coating alone. There was a shift in the corrosion potential towards more positive values by approximately 600 mV.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL434782A PL245121B1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Method of protecting steel elements against corrosion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL434782A PL245121B1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Method of protecting steel elements against corrosion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL434782A1 PL434782A1 (en) | 2022-01-31 |
| PL245121B1 true PL245121B1 (en) | 2024-05-20 |
Family
ID=80111583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL434782A PL245121B1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Method of protecting steel elements against corrosion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL245121B1 (en) |
-
2020
- 2020-07-24 PL PL434782A patent/PL245121B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL434782A1 (en) | 2022-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1629136B1 (en) | Composition for coating metals to protect against corrosion | |
| KR101492485B1 (en) | Method for manufacturing zinc or zinc alloy coated steel sheet and zinc or zinc alloy coated steel sheet manufactured by the method | |
| Li et al. | Superhydrophobic surface containing cerium salt and organosilane for corrosion protection of galvanized steel | |
| RU2358035C2 (en) | Procedure for forming thin corrosion inhibiting coating on metal surface | |
| US9290846B2 (en) | Chromium-free conversion coating | |
| AU2015370805B2 (en) | Method for surface treatment of a steel component by nitriding or nitrocarburising, oxidising and then impregnating | |
| US6638369B1 (en) | Non-chromate conversion coatings | |
| JP2013221210A (en) | Corrosion-proof aluminum material and method for producing the same | |
| Maddela et al. | Influence of surface pretreatment on coating morphology and corrosion performance of cerium-based conversion coatings on AZ91D alloy | |
| US5178916A (en) | Process for making corrosion-resistant articles | |
| Hernandez-Alvarado et al. | Evaluation of Corrosion Behavior of Galvanized Steel Treated with Conventional Conversion Coatings and a Chromate‐Free Organic Inhibitor | |
| Sugama | Cerium acetate-modified aminopropylsilane triol: A precursor of corrosion-preventing coating for aluminum-finned condensers | |
| Akulich et al. | Properties of zinc coatings electrochemically passivated in sodium molybdate | |
| PL245121B1 (en) | Method of protecting steel elements against corrosion | |
| GB2477117A (en) | Polyaniline sol-gel anticorrosion coating | |
| KR100742844B1 (en) | A Cerium Composition for Forming Film, A Method for Preparing Cerium, Silicate and Silane Film Having Superior Anti-Corrosion By Using the Same and Steel Sheet Prepared Thereby | |
| WO2013054066A1 (en) | Process for the anticorrosion treatment of a solid metal substrate and metal substrate capable of being obtained by such a process | |
| KR100971248B1 (en) | Method for coating passivated layer on magnesium and magnesium alloy with excellent anti-corrosion | |
| KR100256355B1 (en) | Method for forming molybdate-based alternatives as a passivation treatment for zinc galvanizing steel | |
| CA2819340A1 (en) | Chromium-free conversion coating | |
| Saravanan et al. | Post treatment of hot dip galvanized steel sheet-chromating, phosphating and other alternative passivation technologies | |
| KR100321040B1 (en) | Solution for forming molybdenum/phosphorus/silicate film and method for forming molybdenum/phosphorus/silicate film using the same | |
| Arab et al. | A study of coating process of cast iron blackening | |
| Balan et al. | Effect of lanthanide activated nano‐SiO2 on the corrosion behavior of silane‐based hybrid coatings on low carbon steel | |
| US9228263B1 (en) | Chemical conversion coating for protecting magnesium alloys from corrosion |