RU2193075C2 - Состав для фосфатирования металлической поверхности - Google Patents
Состав для фосфатирования металлической поверхности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193075C2 RU2193075C2 RU2000124830/02A RU2000124830A RU2193075C2 RU 2193075 C2 RU2193075 C2 RU 2193075C2 RU 2000124830/02 A RU2000124830/02 A RU 2000124830/02A RU 2000124830 A RU2000124830 A RU 2000124830A RU 2193075 C2 RU2193075 C2 RU 2193075C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- containing compound
- coatings
- acid
- nickel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к составам, используемым для получения фосфатных покрытий на стальных поверхностях перед нанесением лакокрасочных покрытий различного типа, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях. Состав для фосфатирования металлической поверхности содержит исходные компоненты при следующем соотношении, маc.%: кислота ортофосфорная 24,6-27,5, оксид цинка 10,0-13,5, кислота азотная 5,0-7,8, кислота винная или виноградная 0,6-2,0, никельсодержащее соединение 0,4-1,6, железосодержащее соединение 0,1-2,2, вода до 100. Технический результат: создание нового фосфатирующего состава, использование которого приводит к получению фосфатных покрытий малой массы, к сокращению расхода состава, сокращению количества образуемого шлама, уменьшению концентрации цинка в рабочих растворах и соответственно сточных водах. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к составам, используемым для получения фосфатных покрытий на стальных поверхностях перед нанесением лакокрасочных покрытий различного типа, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях.
Известен состав для фосфатирования стали и алюминия перед окраской катодным и анодным электроосаждением, а также другими методами, раскрытый в способе получения фосфатного покрытия (патент РФ 1513950 А1 С 23 С 22/08, приоритет 14.08.86 г.). Известный состав содержит ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата и воду при мольном соотношении катионов к анионам фосфата 0,10-0,18, а корректирующий состав содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: оксид цинка 9,8-10,8, ортофосфорная кислота 34,3-40,3, никель азотнокислый шестиводный 5,1-6,2, натрий фосфорнокислый (орто) 4,4-8,2, вода до 100.
Применение вышеуказанного состава способствует получению фосфатных слоев, обеспечивающих высокие защитные свойства покрытий. Однако известный состав применяется только на главных конвейерных линиях автомобильных заводов, где окраска производится катодным и анодным электроосаждением.
Ограничение области применения состава связано с его технологическими недостатками:
1. В процессе работы необходимо точно поддерживать концентрацию цинка в рабочем растворе в узком диапазоне 0,6-0,8 г/л, поскольку от этого зависят защитные свойства фосфатных покрытий.
1. В процессе работы необходимо точно поддерживать концентрацию цинка в рабочем растворе в узком диапазоне 0,6-0,8 г/л, поскольку от этого зависят защитные свойства фосфатных покрытий.
2. Для ведения процесса требуется два состава: основной для приготовления рабочего раствора и корректирующий для корректирования.
3. Состав содержит значительное количество соли никеля, что делает его относительно дорогим, соответственно возникают дополнительные расходы по очистке сточных вод от никеля.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является состав для фосфатирования металлической поверхности, раскрытый в способе приготовления фосфатирующего раствора (АС СССР 347369, С 23 С 7/08, 1972 г.).
Известный состав включает исходные компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Кислота фосфорная - 29,8-31,7
Кислота азотная - 13,6-14,3
Оксид цинка - 12,8-13,7
Фторсодержащее соединение - 0,8-0,9
Вода дистиллированная - До 100
Рабочий раствор готовят путем растворения в воде 24 г/л состава, что соответствует содержанию цинка 2,4 - 2,65 г/л, содержание окислителя нитрита натрия составляет 0,24 г/л.
Кислота фосфорная - 29,8-31,7
Кислота азотная - 13,6-14,3
Оксид цинка - 12,8-13,7
Фторсодержащее соединение - 0,8-0,9
Вода дистиллированная - До 100
Рабочий раствор готовят путем растворения в воде 24 г/л состава, что соответствует содержанию цинка 2,4 - 2,65 г/л, содержание окислителя нитрита натрия составляет 0,24 г/л.
Недостатками указанного состава являются:
1. Значительная масса получаемых фосфатных слоев 3,5 - 4,5 г/м2, что приводит к снижению физико-механических показателей лакокрасочных покрытий.
1. Значительная масса получаемых фосфатных слоев 3,5 - 4,5 г/м2, что приводит к снижению физико-механических показателей лакокрасочных покрытий.
2. Достаточно высокий расход фосфатирующего состава 30 г/м2.
3. Большое количество образуемого шлама до 6 - 8 г/м2 поверхности, велика концентрация цинка в рабочих растворах и в сточных водах (2,6 г/л).
Задачей изобретения является создание нового фосфатирующего состава, использование которого приводит к получению фосфатных покрытий малой массы, к сокращению расхода состава, сокращению количества образуемого шлама, уменьшению концентрации цинка в рабочих растворах и соответственно сточных водах, снижению энергозатрат за счет уменьшения температуры фосфатирования.
Поставленная задача достигается тем, что состав для фосфатирования металлической поверхности содержит исходные компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Кислота ортофосфорная - 24,6-27,5
Оксид цинка - 10,0-13,5
Кислота азотная - 5,0-7,8
Кислота винная или виноградная - 0,6-2,0
Никельсодержащее соединение - 0,4-1,6
Железосодержащее соединение - 0,1-2,2
Вода - До 100
В качестве никельсодержащего соединения может использоваться хотя бы одно соединение из ряда: никель азотнокислый, никель сернокислый. В качестве железосодержащего соединения может использоваться хотя бы одно соединение из ряда: железо сернокислое, железо азотнокислое, железо хлорное.
Кислота ортофосфорная - 24,6-27,5
Оксид цинка - 10,0-13,5
Кислота азотная - 5,0-7,8
Кислота винная или виноградная - 0,6-2,0
Никельсодержащее соединение - 0,4-1,6
Железосодержащее соединение - 0,1-2,2
Вода - До 100
В качестве никельсодержащего соединения может использоваться хотя бы одно соединение из ряда: никель азотнокислый, никель сернокислый. В качестве железосодержащего соединения может использоваться хотя бы одно соединение из ряда: железо сернокислое, железо азотнокислое, железо хлорное.
Рабочие растворы готовят путем растворения в воде заявленного состава в количестве 14,36-20,74 г/л для использования раствора при температуре 40oС и в количестве 9,6-15,56 г/л при температуре 50oС.
Растворы наносятся на обрабатываемую стальную поверхность методом распыления, содержание окислителя нитрита натрия составляет 0,15 г/л. Для фосфатирования использовались образцы из стали 0,8 КП размером 150х70х0,8 мм.
Перед фосфатированием образцы обезжиривают методом распыления состава, в который вводят активирующий состав на основе фосфатов титана в количестве 0,1-0,5 г/л; далее их промывают в холодной воде. Корректирование фосфатирующих рабочих растворов проводят исходным концентратом.
Выбор температуры фосфатирования определяется конкретными условиями производства, типом применяемого лакокрасочного материала и другими факторами и составляет 40-50oС.
Оценивались следующие характеристики процесса фосфатирования:
1. Масса фосфатного слоя (Мф) и масса растворяющейся стали во время фосфатирования (Мрс.Fe), г/м2.
1. Масса фосфатного слоя (Мф) и масса растворяющейся стали во время фосфатирования (Мрс.Fe), г/м2.
2. Размеры кристаллов фосфатного слоя, мкм.
3. Расход фосфатирующего концентрата, г/м2.
4. Количество образующегося шлама, г/м2.
5. Защитные и физико-механические показатели лакокрасочных покрытий в сочетании с фосфатными слоями.
Для испытаний использовались три типа лакокрасочных покрытий - порошковое на эпоксидно-полиэфирной основе, однослойное анофорезное покрытие на основе грунта, однослойное покрытие на основе водоразбавляемого грунта. Защитные свойства лакокрасочных покрытий в сочетании с фосфатными слоями оценивались при испытании в камере соляного тумана до появления ширины поражения покрытия от надреза на 2 мм (ASTM-B 117).
Физико-механические показатели лакокрасочных покрытий в сочетании с фосфатными слоями оценивались по ГОСТ 15140.
Введение в состав сернокислого железа (ионов трехвалентного железа) и винной (виноградной) кислоты в сочетании с другими заявленными компонентами в указанном в формуле соотношении приводит к увеличению равновесных свободных кислотностей (Кр.св.к.), соответственно, к снижению равновесных значений рНр. Вышеназванные значения оцениваются величинами ΔKp.св.к, ΔpHp - равными разностями между равновесными значениями кислотностей и рН в присутствии указанных добавок и в их отсутствии.
Полученный эффект оказался неожиданным, поскольку величины ΔKp.св.к, ΔpHp при введении в раствор ионов трехвалентного железа и винной (виноградной) кислоты оказались минимальными по сравнению с таковыми при введении в растворы добавок порознь. Благодаря этому эффекту (величины ΔKp.св.к, ΔpHp минимальны) реализуется положительное влияние добавок ионов трехвалентного железа и винной (виноградной) кислоты на процесс фосфатирования, что приводит к получению фосфатных покрытий с оптимальными характеристиками. При введении в растворы добавок порознь величины ΔKp.св.к, ΔpHp максимальны и влияние добавок отрицательно сказывается на процессе фосфатирования. Так как величины равновесных кислотностей в растворах при введении в них ионов трехвалентного железа и винной (виноградной) кислот выше, а рНр ниже, чем в растворах без указанных добавок, то возникает возможность снижения концентрации цинка в рабочих растворах до 1,5-2,0 г/л при температуре фосфатирования 40oС и до 1,0-1,5 г/л при 50oС (для известных растворов 2,6-2,9 г/л).
В известных растворах особенно при температуре 40oС нельзя получить качественных фосфатных покрытий при малых концентрациях цинка, поскольку величины кислотностей малы, а рН высоки, чтобы произошло растворение с поверхности стали пассивных окисных пленок и, соответственно, создавались условия для получения качественных фосфатных слоев.
В таблице 1 представлены заявленные составы, а в таблице 2 - характеристики фосфатных покрытий и процесса фосфатирования при температуре 40oС и 50oС. Из таблицы 2 следует, что масса полученных фосфатных покрытий составляет 1,5-2,4 г/м2 (в известном 3,6-4,5 г/м2); масса растворяющейся стали 0,6-0,9 г/м2 (в известном 1,2-1,4 г/м2); размеры кристаллов слоя не более 10-20 мкм (в известном 15-35 мкм).
Концентрация цинка в рабочих растворах составляет при температуре фосфатирования 40oС 1,5-2,0 г/л, при температуре 50oС - 1,0-1,5 г/л (для известного - 2,6 г/л). Расход концентрата составляет 11-17 г/м2 (для известного 17-37 г/м2). Характеристики процесса фосфатирования с использованием предлагаемого состава при обработке стали 0,8 КП методом распыления при температуре 40oС и 50oС в течение 2 минут.
Примечание. Расход концентрата получен при условии, что унос раствора с изделиями составлял от 0,1 л/м2 до 0,17 л/м2.
Количество образующегося шлама 3,0- 3,7 г/м2 (для известного - 6,5 - 7,7 г/м2). Сокращение расхода предлагаемого концентрата в 2,1 - 2,45 раза по сравнению с расходом известного состава, а также уменьшение образующегося шлама в 2,1 раза достигается благодаря тому, что при использовании предлагаемого состава образуются фосфатные слои малой массы при малой массе растворяющейся стали, а также за счет снижения концентрации компонентов в рабочих растворах и за счет уменьшения доли цинка, идущего в шлам.
Снижение концентрации компонентов в рабочих растворах уменьшает соответственно их содержание в промывных и сточных водах, а возможность проведения процесса фосфатирования при температуре 40oС снижает энергозатраты.
При испытании защитных и физико-механических свойств лакокрасочных покрытий получены следующие результаты.
Солестойкость порошкового покрытия в сочетании с фосфатными слоями, полученными с использованием предлагаемого состава и известного, составляет 500 часов, что соответствует требованиям ГОСТа ASTM-B 117. Показатели адгезии порошкового покрытия на эпоксидно-полиэфирной основе в сочетании с фосфатными слоями, полученными при использовании предлагаемого состава, соответствуют показателям, заложенным в ГОСТе 15140, а в сочетании с известными фосфатными слоями не соответствуют таковым. Так эластичность по Эриксену составляет в первом случае более 6 мм, а во втором в сочетании с известными слоями - 3,8 мм, прочность при изгибе на конусе в первом случае - 3 мм, во втором в сочетании с известными слоями - 4 мм. Адгезия решетчатым надрезом в первом случае - 10 баллов (отсутствует отслоение покрытия), а во втором в сочетании с известными слоями - 8 баллов (5% отслоение покрытия). Солестойкость однослойных покрытий на основе однослойных покрытий на основе анофорезного грунта и водоразбавляемого грунта в сочетании с фосфатными слоями, полученными с использованием предлагаемого состава, составляет 300 часов, что превышает заложенную норму в ГОСТе - 240 часов, а в сочетании с известными слоями несколько ниже - 240 часов. Адгезия по Эриксену в сочетании с предлагаемыми фосфатными слоями 9-10 мм, с известными - 8-7 мм.
Предварительные результаты испытаний заявленного состава на одном из заводов отрасли, выпускающей холодильники, показало эффективность его применения перед окраской порошковыми покрытиями на эпоксидно-полиэфирной основе.
Преимущества использования предложенного состава:
1. Состав может быть рекомендован для использования в автомобильной отрасли на вспомогательных линиях обработки колес, запчастей перед окраской порошками, водоразбавляемыми грунтами.
1. Состав может быть рекомендован для использования в автомобильной отрасли на вспомогательных линиях обработки колес, запчастей перед окраской порошками, водоразбавляемыми грунтами.
2. Технология приготовления концентрата проста, не требует длительного времени и осуществима на действующем оборудовании по производству фосфатирующих концентратов.
Claims (2)
1. Состав для фосфатирования металлической поверхности, содержащий оксид цинка, ортофосфорную кислоту, азотную кислоту и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никельсодержащее соединение, железосодержащее соединение, кислоту винную или виноградную при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Кислота ортофосфорная - 24,6-27,5
Оксид цинка - 10,0-13,5
Кислота азотная - 5,0-7,8
Кислота винная или виноградная - 0,6-2,0
Никельсодержащее соединение - 0,4-1,6
Железосодержащее соединение - 0,1-2,2
Вода - До 100
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве никельсодержащего соединения используется хотя бы одно соединение из ряда: никель азотнокислый, никель сернокислый.
Кислота ортофосфорная - 24,6-27,5
Оксид цинка - 10,0-13,5
Кислота азотная - 5,0-7,8
Кислота винная или виноградная - 0,6-2,0
Никельсодержащее соединение - 0,4-1,6
Железосодержащее соединение - 0,1-2,2
Вода - До 100
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве никельсодержащего соединения используется хотя бы одно соединение из ряда: никель азотнокислый, никель сернокислый.
3. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего соединения используется хотя бы одно соединение из ряда: железо сернокислое, железо азотнокислое, железо хлорное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000124830/02A RU2193075C2 (ru) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | Состав для фосфатирования металлической поверхности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000124830/02A RU2193075C2 (ru) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | Состав для фосфатирования металлической поверхности |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000124830A RU2000124830A (ru) | 2002-08-27 |
RU2193075C2 true RU2193075C2 (ru) | 2002-11-20 |
Family
ID=20240539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000124830/02A RU2193075C2 (ru) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | Состав для фосфатирования металлической поверхности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2193075C2 (ru) |
-
2000
- 2000-09-29 RU RU2000124830/02A patent/RU2193075C2/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69737728T2 (de) | Lösung und Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten auf Metallen | |
DE3118375C2 (ru) | ||
EP0187917B1 (de) | Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes autophoretisch abgeschiedener Harzschichten auf Metalloberflächen | |
EP0056881B1 (de) | Verfahren zur Phosphatierung von Metallen | |
DE10110834A1 (de) | Verfahren zur Beschichtung von metallischen Oberflächen und Verwendung der derart beschichteten Substrate | |
US4265677A (en) | Phosphatizing prior to cathodic electropainting | |
US4600447A (en) | After-passivation of phosphated metal surfaces | |
EP1585847A2 (en) | Post-treatment for metal coated substrates | |
US4637838A (en) | Process for phosphating metals | |
DE3234558A1 (de) | Waessrig-saure zinkphosphat-ueberzugsloesungen, solche loesungen verwendende tieftemperatur-verfahren zur bildung chemischer umwandlungsueberzuege auf eisen- und/oder zinkoberflaechen und darin verwendbare ueberzugskonzentrate und titanhaltige metallaktivierende loesungen | |
EP3455392A1 (de) | Konversionsschichten für metallische oberflächen | |
EP0359296B1 (de) | Phosphatierverfahren | |
US5516372A (en) | Process for phosphating steel strip galvanized on one side | |
DE2406411A1 (de) | Verfahren zur erhoehung der korrosionsbestaendigkeit von metallen | |
DE2232067A1 (de) | Phosphatierungsloesungen | |
EP3040447B1 (en) | Black coupling member for vehicles, having excellent corrosion resistance and black appearance | |
JPH05117869A (ja) | 複合皮膜形成用金属表面処理剤 | |
KR102077555B1 (ko) | 아연-니켈 도금용 3가 크로메이트계 유색 내식성 향상제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 아연-니켈 도금층의 표면처리방법 | |
RU2193075C2 (ru) | Состав для фосфатирования металлической поверхности | |
JP2003535220A (ja) | アルミニウム表面を有する構成部材を処理するか又は前処理する方法 | |
EP2956569B1 (de) | Verfahren zur beschichtung von metallischen oberflächen zur vermeidung von stippen auf zink-haltigen metallischen oberflächen | |
EP2743376A1 (de) | Wässriges Mittel und Beschichtungsverfahren zur korrosionsschützenden Behandlung metallischer Substrate | |
DE19718891A1 (de) | Verfahren und Mittel zur Phosphatierung von Aluminiumoberflächen | |
WO2018006270A1 (zh) | 无铬铝皮膜剂、铝材及其表面皮膜化处理方法 | |
CN113366147A (zh) | 用于有效磷化金属表面的替换组合物和替换方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050930 |