RU2070617C1

RU2070617C1 - Method for production of phosphate coating

Info

Publication number: RU2070617C1
Application number: RU93013243A
Authority: RU
Inventors: Л.Б. Скворцова; Е.А. Набатова; В.А. Чумаевский
Original assignee: Научно-производственное товарищество "ФК"
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1996-12-20

Abstract

FIELD: production of phosphate coating. SUBSTANCE: method involves treatment of metallic surface with solution which contains ions of zinc, nickel, phosphate and nitrate. Said solution is adjusted by solution which contains (mass %): Zn 12.0-14.0, P₂O₅ 14.4-18.0, NO₃ 11.1-13.7, SO₄ 3.0-4.0, Ni 0.08-0.1, ClO₃ 0.1-0.3 and water. Said adjusting solution is added into origin solution, its quantity being 4-5 g/dm³. EFFECT: improves efficiency of the method. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в машиностроении, металлургии, приборостроении и др. отраслях промышленности. The invention relates to the protection of metals from corrosion and can be used in mechanical engineering, metallurgy, instrumentation and other industries.

Известен способ получения фосфатного покрытия [1] Недостатком его является недостаточные защитные свойства фосфатного покрытия. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфатного покрытия [2] включающий обработку металлического изделия водным раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата и нитрита при мольном отношении катионов к ионам фосфата 0,10-0,18 и корректирование раствора в процессе выработки раствором при следующем соотношении компонентов, мас. A known method of producing a phosphate coating [1] Its disadvantage is the insufficient protective properties of the phosphate coating. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method for producing a phosphate coating [2] comprising treating a metal product with an aqueous solution containing zinc, nickel, phosphate, nitrate and nitrite ions with a molar ratio of cations to phosphate ions of 0.10-0.18 and correcting the solution during the production of the solution in the following ratio of components, wt.

окись Zn 9,8 10,8
ортофосфорная кислота 34,3 40,3
никель азотнокислый (в пересчете на шестиводный) 5,1 6,2
натрий фосфорнокислый (орто) 4,4 8,2
вода остальное
Недостатком данного способа является недостаточно хорошие свойства фосфатного покрытия (масса фосфатной пленки и проба Акимова)
Целью изобретения является обеспечение стабильности защитных свойств фосфатного покрытия.Zn oxide 9.8 10.8
phosphoric acid 34.3 40.3
Nickel nitrate (in terms of hexahydrate) 5.1 6.2
sodium phosphate (ortho) 4.4 8.2
water rest
The disadvantage of this method is the insufficiently good properties of the phosphate coating (the mass of the phosphate film and Akimov’s sample)
The aim of the invention is to ensure the stability of the protective properties of the phosphate coating.

Поставленная цель достигается тем, что поверхность металла обрабатывается раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата, сульфата. This goal is achieved in that the metal surface is treated with a solution containing ions of zinc, nickel, phosphate, nitrate, sulfate.

При проведении процесса фосфатирования происходит уменьшение концентрации химических компонентов указанного раствора. Для поддержания состава рабочего раствора фосфатирования необходимо производить пополнение раствора исходным концентратом солей, позволяющим поддерживать концентрацию всех компонентов на заданном уровне. During the phosphating process, a decrease in the concentration of chemical components of the specified solution occurs. To maintain the composition of the working phosphating solution, it is necessary to replenish the solution with the initial salt concentrate, which allows maintaining the concentration of all components at a given level.

Состав корректирующего раствора, (мас.):
Zn⁺² 12,0 14,0
NO $\binom{-}{3}$ 11,1 13,7
P₂O₅ 14,4 18,0
SO $\binom{-2}{4}$ 3,0 4,0
СlO₃ 0,1 0,3
Ni²⁺ 0,08 0,1
вода остальное до 100%
Проводят анализ растворов на содержание в них ионов цинка и никеля отдельно), ионов нитрата, фосфата, сульфата и хлората. Определяют общую и свободную кислотности до и после фосфатирования определенной поверхности. Общая кислотность раствора является в основном мерой содержания в нем ионов фосфата.The composition of the correction solution, (wt.):
Zn ⁺² 12.0 14.0
NO $\binom{-}{3}$ 11.1 13.7
P ₂ O ₅ 14.4 18.0
SO $\binom{-2}{4}$ 3.0 4.0
ClO ₃ 0.1 0.3
Ni ²⁺ 0.08 0.1
water the rest is up to 100%
The solutions are analyzed for the content of zinc and nickel ions in them separately), nitrate, phosphate, sulfate and chlorate ions. Determine the total and free acidity before and after phosphating a certain surface. The total acidity of a solution is mainly a measure of the content of phosphate ions in it.

В каждом опыте оценивают свойства фосфатных покрытий, полученных в свежей ванне и после обработки в ней определенной поверхности 6,5 м₂ раствора при условии корректировки раствора в процессе эксплуатации. Раствор для фосфатирования готовим путем разбавления исходного концентрированного раствора до концентрации 150 г/дм₃.In each experiment, the properties of the phosphate coatings obtained in a fresh bath and after processing a certain surface of 6.5 m _{2 of the} solution in it are evaluated, provided that the solution is adjusted during operation. The phosphate solution is prepared by diluting the initial concentrated solution to a concentration of 150 g / dm ₃ .

Во всех примерах перед фосфатированием пластинки из стали марки 0,8 кп обезжиривают химическим путем, удаляют окалину и ржавчину травлением в 15% -ном растворе серной кислоты, промывают, фосфатируют при 70-65^oC в течение 10-15 минут.In all examples, before phosphating, 0.8 kp steel plates are degreased chemically, scale and rust are removed by etching in a 15% sulfuric acid solution, washed, phosphated at 70-65 ^o C for 10-15 minutes.

Изделие промывают в воде, сушат. The product is washed in water, dried.

Защитные свойства покрытия (mф и пр Акимова) определялись согласно ГОСТ 9.402-80, ГОСТ 9.302-88. The protective properties of the coating (mf and pr Akimova) were determined according to GOST 9.402-80, GOST 9.302-88.

Следующие примеры поясняют суть изобретения. The following examples illustrate the essence of the invention.

Пример 1. Example 1

Был взят рабочий раствор выработанный следующим содержанием компонентов (мас.):
Zn²⁺ 11,8
P₂О₅ 14,0
NO $\binom{-}{3}$ 10,9
Ni²⁺ 0,065
SO $\binom{2-}{4}$ 2,8
ClO₃ 0,08
общ. к-ть 40
Откорректировали рабочую ванну 500 мл 4 мл исходного концентрата содержанием (мас.):
Zn²⁺ 12
P₂O₅ 14,4
NO $\binom{-}{3}$ 11,1
Ni²⁺ 0,08
SO $\binom{2-}{4}$ 3,0
СlO₃ 0,1
После подкрепления рабочая ванна имела следующий состав (мас.):
Zn²⁺ 12,5
P₂O₅ 15,1
NO $\binom{-}{3}$ 11,8
Ni²⁺ 0,09
SO $\binom{2-}{4}$ 3,1
ClO₃ 0,18
общ.к-ть 63
В этом растворе фосфатировали пластинки из стали марки 0,8 кп при t^o 75-80^oC в течение 10-15 минут, предварительно обезжирив химическим путем, удалив окалину и ржавчину травлением в 15%-ном растворе H₂SO₄.The working solution was taken developed by the following content of components (wt.):
Zn ²⁺ 11.8
P ₂ O ₅ 14.0
NO $\binom{-}{3}$ 10.9
Ni ²⁺ 0.065
SO $\binom{2-}{4}$ 2,8
ClO ₃ 0.08
total 40
The working bath was adjusted to 500 ml of 4 ml of the initial concentrate content (wt.):
Zn ²⁺ 12
P ₂ O ₅ 14.4
NO $\binom{-}{3}$ 11.1
Ni ²⁺ 0.08
SO $\binom{2-}{4}$ 3.0
ClO ₃ 0.1
After reinforcement, the working bath had the following composition (wt.):
Zn ²⁺ 12.5
P ₂ O ₅ 15.1
NO $\binom{-}{3}$ 11.8
Ni ²⁺ 0.09
SO $\binom{2-}{4}$ 3,1
ClO ₃ 0.18
total number 63
In this solution, 0.8 kp steel plates were phosphated at t ^o 75-80 ^o C for 10-15 minutes, having previously chemically degreased, removing scale and rust by etching in a 15% H ₂ SO ₄ solution.

После фосфатирования изделия промывают в воде и сушат. По ГОСТ 9.402-80 и ГОСТ 9.302-88 оценивали свойства покрытия: m_ф 21,7 г/м², Ак - 12'.After phosphating, the articles are washed in water and dried. According to GOST 9.402-80 and GOST 9.302-88, the properties of the coating were evaluated: m _f 21.7 g / m ² , Ak - 12 '.

Пример II. Example II

Взят рабочий раствор, выработанный следующим содержанием компонентов (мас.):
Zn²⁺ 11,8
NO $\binom{-}{3}$ 10,9
Р₂О₅ 14,0
ClO₃ 0,08
Ni₊₂ 0,065
SO $\binom{2-}{4}$ 28
общ.к-ть 40,0
Откорректировали рабочую ванну 500 мл 45 мл исходного концентрата содержанием (мас.):
Zn²⁺ 13,0
NO $\binom{-}{3}$ 12,4
P₂O₅ 16,2
СlO₃ 0,2
Ni²⁺ 0,9
SO $\binom{2-}{4}$ 3,5
После подкрепления рабочая ванна имела следующий состав (мас.):
Zn²⁺ 13,1
NO $\binom{-}{3}$ 12,5
P₂О₅ 16,9
Ni²⁺ 0,09
SO $\binom{2-}{4}$ 3,5
ClO₃ 0,22
общ.к-ть 76,0
В этом рабочем растворе фосфатировали пластинки из стали 0,8 кп при t^o 75-80^oC в течение 10-15 минут предварительно обезжирив химическим путем, удалив окалину и ржавчину травлением в 15%-ном растворе H₂SO₄
После фосфатирования изделия промывают в воде и сушат. По ГОСТ 9.402-80 и ГОСТ 9.302-88 оценивали свойства покрытия: m_ф 22,6 пр Ак-14'.A working solution was taken, developed by the following content of components (wt.):
Zn ²⁺ 11.8
NO $\binom{-}{3}$ 10.9
P ₂ O ₅ 14.0
ClO ₃ 0.08
Ni ₊₂ 0.065
SO $\binom{2-}{4}$ 28
total 40.0
The working bath was adjusted to 500 ml of 45 ml of the initial concentrate content (wt.):
Zn ²⁺ 13.0
NO $\binom{-}{3}$ 12,4
P ₂ O ₅ 16.2
ClO ₃ 0.2
Ni ²⁺ 0.9
SO $\binom{2-}{4}$ 3,5
After reinforcement, the working bath had the following composition (wt.):
Zn ²⁺ 13.1
NO $\binom{-}{3}$ 12.5
P ₂ O ₅ 16.9
Ni ²⁺ 0.09
SO $\binom{2-}{4}$ 3,5
ClO ₃ 0.22
total 76.0
In this working solution, 0.8 kp steel plates were phosphated at t ^o 75-80 ^o C for 10-15 minutes, previously chemically degreased, removing scale and rust by etching in a 15% solution of H ₂ SO ₄
After phosphating, the articles are washed in water and dried. According to GOST 9.402-80 and GOST 9.302-88, the properties of the coating were evaluated: m _f 22.6 pr Ak-14 '.

Пример III. Example III

Взят рабочий раствор, выработанный следующим содержанием компонентов (мас.):
Zn²⁺ 11,8
NO $\binom{-}{3}$ 10,9
P₂O₅ 14,0
СlO₃ 0,08
Ni²⁺ 0,065
SO $\binom{2-}{4}$ 2,8
общ.к-ть 40,0
Откорректировали рабочую ванну 500 мл 5,0 мл исходного концентрата содержанием (мас.):
Zn²⁺ 14,0
NO $\binom{-}{3}$ 13,7
P₂O₅ 18,0
ClO $\binom{-}{3}$ 0,3
Ni²⁺ 0,1
SO $\binom{2-}{4}$ 4,0
После подкрепления рабочая ванна имела следующий состав (мас.):
Zn²⁺ 13,9
NO $\binom{-}{3}$ 13,1
P₂O₅ 17,8
Ni²⁺ 0,1
SO $\binom{2-}{4}$ 3,7
ClO₃ 0,28
общ.к-ть 88,0
В этом рабочем растворе фосфатировали пластинки из стали 0,8 кп при t^o 75-80^oC в течение 10-15 минут, предварительно обезжирив химическим путем, удалив окалину и ржавчину травлением в 15%-ном растворе H₂SO₄
После фосфатирования изделия промывают в воде и сушат. По ГОСТ 9.402-80 и ГОСТ 9.302-88 оценивали свойства покрытия m_ф 23,0 г/м², пр Ак-15'.A working solution was taken, developed by the following content of components (wt.):
Zn ²⁺ 11.8
NO $\binom{-}{3}$ 10.9
P ₂ O ₅ 14.0
ClO ₃ 0.08
Ni ²⁺ 0.065
SO $\binom{2-}{4}$ 2,8
total 40.0
The working bath was adjusted to 500 ml of 5.0 ml of the initial concentrate content (wt.):
Zn ²⁺ 14.0
NO $\binom{-}{3}$ 13.7
P ₂ O ₅ 18.0
Clo $\binom{-}{3}$ 0.3
Ni ²⁺ 0.1
SO $\binom{2-}{4}$ 4.0
After reinforcement, the working bath had the following composition (wt.):
Zn ²⁺ 13.9
NO $\binom{-}{3}$ 13.1
P ₂ O ₅ 17.8
Ni ²⁺ 0.1
SO $\binom{2-}{4}$ 3,7
ClO ₃ 0.28
total 88.0
In this working solution, 0.8 kp steel plates were phosphated at t ^o 75-80 ^o C for 10-15 minutes, previously chemically degreased, removing scale and rust by etching in a 15% H ₂ SO ₄ solution
After phosphating, the articles are washed in water and dried. According to GOST 9.402-80 and GOST 9.302-88, the properties of the coating m _f 23.0 g / m ² , pr Ak-15 'were evaluated.

В таблице 1 приведены защитные свойства покрытий, полученных по предлагаемому способу (пр.1-38) и по прототипу (пр.39). Table 1 shows the protective properties of the coatings obtained by the proposed method (pr.1-38) and the prototype (pr.39).

При анализе полученных экспериментальных данных видно, что при содержании Zn²⁺, P₂O₅, NO $\binom{-}{3}$ , Ni⁺², SO $\binom{-2}{4}$ , СlO₃ выше и ниже заявленной концентрации (см. примеры 4,8,9,13,14,18,19,23,24,28,29,33), а также при использовании количества добавляемого концентрата выше и ниже заявляемого (см.примеры 34, 38) образуется фосфатное покрытие с низкими защитными свойствами (m_ф 1,8 4 г/м², пр Ак 0'50'' 2').An analysis of the obtained experimental data shows that when the content of Zn ²⁺ , P ₂ O ₅ , NO $\binom{-}{3}$ , Ni ⁺² , SO $\binom{-2}{4}$ , ClO ₃ above and below the declared concentration (see examples 4,8,9,13,14,18,19,23,24,28,29,33), as well as when using the amount of added concentrate above and below the claimed (see .examples 34, 38) a phosphate coating is formed with low protective properties (m _f 1.8 4 g / m ² , pr Ak 0'50 '' 2 ').

Пример 39 характеризует свойства покрытий, полученных по способу прототипу. Example 39 characterizes the properties of the coatings obtained by the method of the prototype.

Таким образом применение предлагаемого способа получения фосфатного покрытия обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
1) уменьшение расхода химикатов;
2) повышение коррозионной стойкости;
3) стабильность рабочего раствора.Thus, the application of the proposed method for producing a phosphate coating provides the following technical and economic advantages:
1) reduction in the consumption of chemicals;
2) increase in corrosion resistance;
3) the stability of the working solution.

Claims

1. A method of producing a phosphate coating, comprising treating a metal surface with a solution containing zinc, nickel, phosphate and nitrate ions and correcting the solution during production, characterized in that the correction is carried out with a solution additionally containing sulfate and chlorate ions in the following ratio of components, wt.

Zn ²⁺ 12.0 14.0
P ₂ O ₅ 14.4 18.0
NO ₃ 11.1 13.7
Ni 0.08 0.1
SO ₄ 3.0 4.0
ClO ₃ 0.1 0.3
Water Else
2. The method according to p. 1, characterized in that the adjustment is carried out by adding 4 5 g / DM ³ correction solution.