RU2159299C2

RU2159299C2 - Solution for phosphating of metal surface

Info

Publication number: RU2159299C2
Application number: RU99100564/02A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Варенцова; В.А. Чумаевский; Г.И. Власова; С.П. Потемкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ФК"
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-11-20

Abstract

FIELD: chemical treatment of metal surfaces by application of phosphate coating; applicable in automobile manufacture, instrumentation engineering, metallurgical and metalware industries. SUBSTANCE: composition for phosphating of metal surface contains, wt.%: ions of manganese 5.7-6.3; nitrate 2-3; phosphate 17.5-21.5; nickel 0.1-0.2; zinc 0.8-1.2; triethanolamine 0.005-0.015; the balance, water. EFFECT: increased service life of parts coated with offered solution, higher wear resistance and improved antifriction properties of coatings. 1 tbl, 34 ex

Description

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов путем нанесения фосфатного покрытия и может быть использовано в автомобилестроении, приборостроении, металлургической и метизной промышленности, для получения фосфатных покрытий с противоизносными антифрикционными свойствами. The invention relates to chemical surface treatment of metals by applying a phosphate coating and can be used in the automotive industry, instrument making, metallurgical and hardware industries, to obtain phosphate coatings with anti-wear antifriction properties.

Известен раствор для фосфатирования, содержащий от 0,1 до 1,5 г/л ионов цинка, от 5 до 50 г/л ионов фосфата, от 0,2 до 4 г/л ионов марганца, 0,05 г/л ионов фторида и ускоритель (1). Known phosphating solution containing from 0.1 to 1.5 g / l of zinc ions, from 5 to 50 g / l of phosphate ions, from 0.2 to 4 g / l of manganese ions, 0.05 g / l of fluoride ions and accelerator (1).

Раствор образует мелкокристаллическое фосфатное покрытие с высокой адгезией к нему лакокрасочных материалов. The solution forms a fine crystalline phosphate coating with high adhesion to it of paints and varnishes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является раствор [патент РФ 2111282, кл. C 23 C 22/12, 1998], содержащий:
Ионы никеля - 0,003 - 0,5 г/л
Ионы фосфата (в пересчете на P₂O₅) - 1,7 - 7,0 г/л
Нитрат ионы - 1,5 - 5,2 г/л
Ионы фтора - 0,05 - 0,5 г/л
Отход производства - цинковый концентрат - 3 - 25
Отход марганца (II) азотнокислого - 2 - 20
Причем отход производства - цинковый концентрат - содержит, мас.%:
Общая P₂O₅ - Не менее 25
Цинк - Не менее 25
Марганец - 4 - 8
Вода - Не более 30
а отход марганца (II) азотнокислого содержит, %:
Ионы марганца - 72,0 - 80,3
Одну или несколько примесей из группы перхлорат алюминия, муравьиная кислота, муравьинокислый аммоний, лимоннокислый марганец, гидроксиды марганца - Остальное
Недостатками известных составов являются низкие маслоемкость и масса фосфатного слоя.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a solution [RF patent 2111282, class. C 23 C 22/12, 1998], comprising:
Nickel ions - 0.003 - 0.5 g / l
Phosphate ions (in terms of P ₂ O ₅ ) - 1.7 - 7.0 g / l
Nitrate ions - 1.5 - 5.2 g / l
Fluorine ions - 0.05 - 0.5 g / l
Production waste - zinc concentrate - 3 - 25
Manganese (II) nitrate waste - 2 - 20
Moreover, the production waste - zinc concentrate - contains, wt.%:
Total P ₂ O ₅ - At least 25
Zinc - At least 25
Manganese - 4 - 8
Water - No more than 30
and the waste of manganese (II) nitrate contains,%:
Manganese ions - 72.0 - 80.3
One or more impurities from the group aluminum perchlorate, formic acid, ammonium formate, manganese citrate, manganese hydroxides - Else
The disadvantages of the known compositions are low oil absorption and mass of the phosphate layer.

Задачей данного изобретения является создание раствора для фосфатирования металлической поверхности с высокой массой фосфатного покрытия и высокой маслоемкостью. The objective of the invention is to provide a solution for phosphating a metal surface with a high mass of phosphate coating and high oil absorption.

Поставленная задача достигается тем, что состав для фосфатирования металлической поверхности, содержащий ионы марганца, нитрата, фосфата, никеля, цинка и воду, дополнительно содержит триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Mn - 5,7 - 6,3
P₂O₅ - 17,5 - 21,5
NO^- ₃ - 2 - 3
Ni²⁺ - 0,1 - 0,2
Zn²⁺ - 0,8 - 1,2
Триэтаноламин - 0,005 - 0,015
Вода - Остальное
Заявленное техническое решение имеет следующие отличия от прототипа:
1). Раствор дополнительно содержит триэтаноламин.This object is achieved in that the composition for phosphating a metal surface, containing ions of manganese, nitrate, phosphate, nickel, zinc and water, additionally contains triethanolamine in the following ratio of components, wt.%:
Mn - 5.7 - 6.3
P ₂ O ₅ - 17.5 - 21.5
NO ^- ₃ - 2 - 3
Ni ²⁺ - 0.1 - 0.2
Zn ²⁺ - 0.8 - 1.2
Triethanolamine - 0.005 - 0.015
Water - Else
The claimed technical solution has the following differences from the prototype:
1). The solution further comprises triethanolamine.

2). Раствор имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
Mn - 5,7 - 6,3
P₂O₅ - 17,5 - 21,5
NO^- ₃ - 2 - 3
Ni⁺² - 0,1 - 0,2
Zn⁺² - 0,8 - 1,2
Триэтаноламин - 0,005 - 0,015
Вода - Остальное
В просмотренном нами патентном фонде не обнаружено аналогичных технических решений, а также технических решений с указанными отличиями.2). The solution has the following ratio of components, wt.%:
Mn - 5.7 - 6.3
P ₂ O ₅ - 17.5 - 21.5
NO ^- ₃ - 2 - 3
Ni ⁺² - 0.1 - 0.2
Zn ⁺² - 0.8 - 1.2
Triethanolamine - 0.005 - 0.015
Water - Else
No similar technical solutions were found in the patent fund we reviewed, as well as technical solutions with the indicated differences.

Для приготовления раствора используют следующие компоненты:
1). марганец металлический (Mn 95) ГОСТ 6008-90
2). фосфорная кислота термическая (54% P₂O₅) ГОСТ 10678-76, марка Б, сорт 1.The following components are used to prepare the solution:
1). metal manganese (Mn 95) GOST 6008-90
2). thermal phosphoric acid (54% P ₂ O ₅ ) GOST 10678-76, grade B, grade 1.

3). Азотная кислота (57% HNO₃) ОСТ 6-03-270-76.3). Nitric acid (57% HNO ₃ ) OST 6-03-270-76.

4). Никель сернокислый шестиводный (98% NiSO₄ 6H₂O) ГОСТ 2665-86, класс 9, подкласс 9.2.4). Six-water nickel sulfate (98% NiSO ₄ 6H ₂ O) GOST 2665-86, class 9, subclass 9.2.

5). Белила цинковые, сухие ГОСТ 202-76, марка БЦО-М (100% ZnO). 5). White zinc, dry GOST 202-76, brand BTsO-M (100% ZnO).

6). Вода водопроводная. 6). Water is tap.

Процесс приготовления раствора состоит из следующих стадий:
1. Приготовление фосфата марганца
2. Добавление в фосфат марганца азотной кислоты, цинковых белил и никеля сернокислого.The solution preparation process consists of the following stages:
1. Preparation of Manganese Phosphate
2. Adding nitric acid, zinc white and nickel sulfate to manganese phosphate.

Первая стадия заключается во взаимодействии в реакторе металлического марганца и фосфорной кислоты при перемешивании. На второй стадии происходит получение фосфатирующего концентрата при взаимодействии фосфата марганца с цинковыми белилами, никелем сернокислым шестиводным и азотной кислотой. The first stage consists in the interaction in the reactor of metallic manganese and phosphoric acid with stirring. At the second stage, a phosphating concentrate is obtained by the interaction of manganese phosphate with zinc white, nickel, sulphate, hexahydrate and nitric acid.

Испытание качества фосфатного покрытия проводят на образцах листовой холоднокатанной стали 08КП (ГОСТ 16523-70), толщиной 0,8 - 0,9 мм, размером (150 х 70) мм. Маслоемкость определяют по ГОСТ 9302-88, массу фосфатного слоя m_ф по ГОСТ 9.402-80 в г/м.Testing the quality of the phosphate coating is carried out on samples of cold-rolled steel sheet 08KP (GOST 16523-70), 0.8 - 0.9 mm thick, (150 x 70) mm in size. Oil consumption is determined according to GOST 9302-88, the mass of the phosphate layer m _f according to GOST 9.402-80 in g / m.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами. The invention is confirmed by the following examples.

Пример 1. Example 1

Раствор, содержащий, мас.%:
Mn - 5,7
NO₃ - 2
P₂O₅ - 17,5
Ni - 0,1
Zn - 0,8
Триэтаноламин - 0,005
Вода - Остальное
наносили на образцы стали и определяли массу фосфатного покрытия и маслоемкость.A solution containing, wt.%:
Mn - 5.7
NO ₃ - 2
P ₂ O ₅ - 17.5
Ni - 0.1
Zn - 0.8
Triethanolamine - 0.005
Water - Else
applied to steel samples and determined the mass of the phosphate coating and oil absorption.

После проведения испытания получили следующие результаты:
m_ф = 36,12 г/м²;
маслоемкость = 5,3 г/м².After the test, the following results were obtained:
m _f = 36.12 g / m ² ;
oil absorption = 5.3 g / m ² .

Последующие примеры см. в таблице. Как видно из примеров (см. табл. 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 20-22, 25-27, 30-32), содержание ионов цинка, марганца, никеля, фосфата, нитрата и триэтаноламина в заявляемых пределах обеспечивает лучшее значение маслоемкости и массы фосфатного покрытия. See the following table for examples. As can be seen from the examples (see tab. 1, 2, 3, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 20-22, 25-27, 30-32), the content of zinc ions, manganese, nickel, phosphate, nitrate and triethanolamine within the claimed limits provides the best value of oil absorption and mass of the phosphate coating.

Изменение содержания компонентов выше или ниже заявляемых пределов (см таблицу пр. 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23, 24, 28, 29, 33) приводит к ухудшению значений маслоемкости и массы фосфатного покрытия. Changes in the content of components above or below the declared limits (see table pr. 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23, 24, 28, 29, 33) leads to a deterioration in the oil absorption and mass of the phosphate coating.

Пример 34 характеризует значения маслоемкости и массы фосфатного покрытия по прототипу. Example 34 characterizes the values of oil absorption and mass of the phosphate coating of the prototype.

Использование предложенного раствора для фосфатирования обеспечивает следующие технико-экономические преимущества. The use of the proposed solution for phosphating provides the following technical and economic advantages.

1. Улучшение антифрикционных свойств
2. Увеличение срока службы деталей двигателей и т.п., повышение износостойкости.1. Improving anti-friction properties
2. Increase the service life of engine parts, etc., increase wear resistance.

Литература
1. Патент США N 4961794, МКИ C 23 C 22/18 (аналог).Literature
1. US patent N 4961794, MKI C 23 C 22/18 (analogue).

2. Патент РФ 2111282, кл. С 23 С 22/12, 1998. (прототип). 2. RF patent 2111282, cl. C 23 C 22/12, 1998. (prototype).

Claims

Composition for phosphating a metal surface containing zinc, manganese, nickel, phosphate, nitrate and water ions, characterized in that it additionally contains triethanolamine in the following ratio, wt.%:
Mn - 5.7 - 6.3
NO ₃ - 2 - 3
P ₂ O ₅ - 17.5 - 21.5
Ni - 0.1 - 0.2
Zn - 0.8 - 1.2
Triethanolamine - 0.005 - 0.015
Water - Else