PL80224B1 - Metal coating composition and process[ca923410a] - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Hooker Chemical Corporation, Niagara-Falls (Stany Zjednoczone Ameryki) Kapiel do zanurzeniowego fosforanowania metali Przedmiotem wynalazku jest kapiel do zanurze¬ niowego fosforanowania metali, zwlaszcza do zela¬ za i stali zlozona z wodnych kwasnych roztworów fosforanu cynku zawierajacych chloran.Znane jest stosowanie do nanoszenia powlok fos¬ foranowych na metale, kwasnych kapieli fosforanu cynku zawiera)jacyeh jako przyspieszacz chloran.Znana jest na przyklad kapiel pod nazwa „Atra¬ ment zi". Ilosci przyspieszacza C10f sa ograniczone i zalezne od skladu kapdeli, tak aby stosunek za¬ wartosci Zn : P205 :010f miescil sie w granicach l:(3,8-z-4,0):(0,3-i-3,2). Powloki naniesione za pomo¬ ca tego rodzaju (roztworów sa na ogól zadowala¬ jace, jezeli na powierzchnie obrabiana nanosi sie roztwory przez natryskiwanie. Przy nanoszeniu roztworów z chloranem jako przyspieszaczem spo¬ sobem zanurzendowyni, wyniki sa jednak czesto niezadowalajace, poniewaz uzyskane powloki sa nierównomierne i niekorzystnie cienkie, a ciezar ich warstwy jest maly. Powloki takie staja sie takze po ich wysuszeniu pylace.Kapiele z przyspieszaczami azotynowymu nie maja lych wad. Na przyklad kapiel zawierajaca 745 g tlenku cynku 225 kwasu fosforowego i 225 cm8 wody rozprowadzone woda do pH=2,5 pozwa¬ la na uzyskanie pozadanej powloki juz po 1/2-^ 1 min, ale wymaga temperatury 82°C.Opisane trudnosci eMminuje sie w praktyce dzie¬ ki temu, ze przy malowaniu zanurzeniowym za- 25 30 miast chloranu stosuje sie mieszanine azotan-azo- tyn jako przyspieszacz.Aby osiagnac optymalne wyniki, roztwory te musza byc jednakze stosowane w znacznie wyz¬ szych temperaturach niz roztwory zawierajace chloran jako przyspieszacz.Istnieje od dluzszego czasu potrzeba wytworze¬ nia zadowalajacych, równomiernych powlok przy metodzie zanurzeniowej za pomoca kapieli z roz¬ tworu fosforanu cynku, zawierajacego chloran jako przyspieszacz, przy czym istotne jest, aby cie¬ zar warstwy byl znacznie wiekszy niz ma to miej¬ sce dotychczas, przy zastosowaniu takich roztwo¬ rów.Stwierdzono, ze polepszenie przy nanoszeniu po¬ wloki fosforowej na metale, a zwlaszcza na zela¬ zo i stal osiaga sie przez uzycie kapieli do fos¬ foranowania zawierajacej wodny, kwasny roztwór fosforanu cynku, wolny od jonów zelaza oraz chloran, a takze przez zwiekszenie ilosci wieloza- sadowego kwasu organicznego podwyzszajacego ciezar warstwy.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze wielozasadowe kwasy organiczne powoduja w roztworach fosfo¬ ranu cynku zawierajacych chloran jako przyspie¬ szacz znaczne podwyzszenie ciezaru warstwy, tak ze na powierzchni metalu tworzy sie równomierna, ciezka powloka fosforanu cynku.Stwierdzono wedlug wynalazku, ze aby uzyskac skuteczne zwiekszenie ciezaru warstwy, zawartosc 80 22480 224 3 w kapieilii fosforanowej wielozasadowych kwasów organicznych wynosic musi co najmniej 0,05% wa¬ gowych. Jatko wielozasadoiwe kwalsy ongaroicane na¬ daja sie w szczególnosci nasycone alifatyczne kwa¬ sy wielokarboksylowe z 2— 6 atomami C, przy czym atom C sasiadujacy co najmniej z jedna z grup karboksylowych moze posiadac takze grupe wodorotlenowa. Przykladami takich kwasów jest kwas cytrynowy, kwas szczawiowy, kwas winowy, kwas jablkowy i tym podobne kwasy. Najczesciej stosuje sie jednak kwas cytrynowy.W celu uzyskania trwalego i skutecznego dziala¬ nia roztworów oraz osiagniecia stalej wysokiej ja¬ kosci wytworzonych powlok, celowe jest, aby sto¬ sunek wagowy wielozasadowego kwasu organicz¬ nego do P04 wynosil (0,15—2,5) :1.Kapiele wedlug wynalazku moga zawierac obok chloranu takze azotan.Kapiele wedlug wynalazku skladaja sie z roz¬ tworów o nastepujacym skladzie: Skladniki % wagowy cynk 0,05— 5,0 P04 0,2 —10,0 N04 0 —10,0 C10a 0,05— 5,0 wielozasadowy kwas organiczny 0,1 — 5,0 Roztwory kapieli moga zawierac oprócz tego dalsze dodatki, na przyklad jony metali, niklu, kobaltu, liftu, bizmutu, cezu i magnezu.Szczególnie korzystny roztwór ma nastepujacy sklad: Skladniki % wagowy cynk 0,45—1,85 P04 0,4—1,7 NO3 0,46—1,9 ClOs 0,2—0,8 wielozasadowy kwas organiczny 0,25—1,0 nikiel 0,0012—0,005 Roztwory kapieli do powlekania moga zawierac dowolne, nadajace sie do tego celu substancje wyjsciowe, na przyklad tlenek cynkowy, kwas or¬ tofosforowy, dwuwodorafbsfioran cynkowy, azotan cynkowy i tym podobne substancje. Wielozasadowe kwasy organiczne moga byc dodawane w postaci soli, z których powstaja w roztworze wodnym kwasy w stanie wolnym. Chlorany moga byc sto¬ sowane jako chloran metalu alkalicznego, na przy¬ klad chloran sodowy. Jezeli wprowadza sie do ka¬ pieli jony metali, na przyfclad niMu, fbo inoga byc one stosowane jako azotan, fosforan lub weglan. Przy wyborze substancja wyjsciowych nalezy zwrócic tylko uwage na to, aby nie zosltaly iwprowadzone do roztworu jakiekolwiek obce jony, poniewaz wply¬ waja one niekorzystnie na iroatwór luib na wytwo¬ rzona powloke.W celu nanoszenia pozadanych powlokpowierzch¬ nie (metali zanurza sie korzystnie iw kapieli we¬ dlug wynalazku lub sa nim oplukiwane. Kapiel stosowac mozna na przyklad przez natryskiwanie, poniewaz pozwala to na osiagniecie korzystnie ciezszych, równomiernych powlok i o wiekszym ciezarze, co umozliwia z kolei dalsza latwa obrób- 25 45 55 60 65 ke przez zanurzanie i oplukiwanie. Z tego powodu natryskiwanie jest bardziej zalecane.Kapiele stosuje sie korzystnie w temperaturach od 65—75°C. W nizszych temperaturach wymaga¬ ne sa dluzsze czasy obróbki. W zalecanym zakresie temperatur czasy obróbki wynosza okolo 1,5—15 minut, a korzystnie od 2—10 minut. Powloki na¬ noszone sposobem wedlug wynalazku maja ciezar- warstwy w granicach okolo 1615—3230 mg/m2.Korzystnie nanosi sie powloki o ciezarze warstwy od okolo 1890—2420 mg/m2.Otrzymane warstwy nadaja sie zwlaszcza do ulatwienia laczeniowej obróbki plastycznej przed¬ miotu obrabianego. Moga byc one stosowane takze- korzystnie jako powloki polepszajace wlasnosci ochronne i/lub przyczepnosc lakieru. Wtedy moze- byc wymagana znana obróbka koncowa powloki fosforanowej za pomoca wodnego roztworu plu¬ czacego, zawierajacego kwas chromowy. Po plu¬ kaniu powloka taka jest suszona oraz ma dobra wytrzymalosc mechaniczna na korozje.Przyklad I. Przygotowano kapiel e roztwo¬ ru o nasstepujacym skladzie: Skladniki % cynk po4 NOs C108 kwas cytrynowy y0 wagowy 0,40 1,18 0,19 0,34 0,25 Serie czystych blach stalowych zostaly zanurzo¬ ne w róznym czasie w tej kapieli w temperaturze okolo 70°C. Blachy wyplukano w zimnej wodzie- oraz wysuszono w strumieniu powietrza. Na bla¬ chach uzyskano nastepujace ciezary warstwy: Czas trwania zanurzenia Ciezar warstwy w minutach w mg/m2 0,5 1,0 3,0 5,0 10,0 2270 3435 4730 3930 3670 Przyklad II. Kapiel z przykladu I powtórzo¬ no z ta tylko zmiana, ze roztwór ulegl najpierw starzeniu przed zanurzeniem blach za pomoca opil¬ ków zelaznych. Pod/czas obróbki blach stalowych w roztworze uzyskano nastepujace wyniki: Czas trwania zanurzenia w minutach 0,5 1,0 3,0 5,0 10,0 Ciezar warstwy w mg/m2 1785 2080 2110 2155 2215 Przyklad III. Kapiel z przykladu I zostala powtórzona z ta tylko zmiana, ze do roztworu dodano dalszych 0,25% wagowych kwasu cytryno¬ wego, tak ze zawartosc calkowita wynosila 0,5% wagowych. Roztwór ulegal wtedy, jak z przykladu II, starzeniu za pomoca opilków zelaznych. Osiag¬ nieto nastepujace wyniki:Czas trwania 5 zanurzenia w minutach 0,5 1,0 3,0 5,0 10,0 Ciezar warstwy w mg/m2 1530 1900 2170 2170 2275 80 224 Przyklad IV. Dla porównania kapiel z p kladu II zostala powtórzona z ta tylko zmiana, ze roztwór nie zawiera! kwasu cytrynowego. Uzyska¬ no nastepujace wyniki: Czas trwania zanurzenia w minutach 0,5 1,0 3,0 5,0 10,0 Ciezar warst w mg/m2 1045 1023 1000 1000 995 15 20 PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. "1. Kapiel do zanuirzeniowego fosforanowania me- 6 talii, zwlaszcza zelaza i stali zlozona z wodnych kwasnych roztworów fosforanu cynku, znamienna tym, ze zawiera chloran jako przyspieszacz oraz co najmniej 0,05% wagowych wieftozasadiowego kwasu organicznego, przy czyim kapiel jest wolna od zanieczyszczenia jonami zelaza.

2. Kapiel wedlug zafltrz. 1, znamienna tym, ze zawiera jako wieHozasadowy kwas organiczny na¬ sycony alifatyczny kwas wielokarboksylowy o 2-i-ft atomach wegUa.

3. Kapiel wedlug zastrz, 1, i 2, znamienna tym, ze jako wielozasadowy kwas organiczny zawiera- kwas cytrynowy.

4. Kapiel wedlug zastrz. 1 do 3, znamienna tym, ze stosunek wagowy wielozasadowego kwasu orga¬ nicznego do fosforanu wynosi: (0,15-^-2,5):1.

5. Kapiel wedlug zastrz. 1 do 4, znamienna tym, ze zawiera: 0,05 do 5,0% wagowych cynku, 0,2 do 10,0% wagowych P04, 0,05 do 5,0% wagowych C108, 0 do 10,0% wagowych NO, i 0,1 do 5,0% wagowych wielozasadowegb kwasu organicznego.

6. Kapiel wedlug zastrz. 1 do 5, znamienna tym, ze zawiera 0,0012-^0,005% wagowych niklu. * PL PL