RU2205896C1

RU2205896C1 - Rust converter

Info

Publication number: RU2205896C1
Application number: RU2001131135A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Алмазова; М.В. Фреймарк
Original assignee: Алмазова Эмилия Александровна; Фреймарк Мирон Вольфович
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-06-10

Abstract

FIELD: corrosion protection. SUBSTANCE: rust converter intended for preparation of metallic surface before laying lacquer coating without preliminary removal of corrosion products contains, wt %: orthophosphoric acid 50.0-60.0, potassium ferrocyanide 3.0-4.0, aluminum nitrate 2.5-4.0, nonionic surfactant 0.1-0.2, and water - the balance. EFFECT: prolonged lifetime of treated objects, increased their impact resistance, and simplified treatment procedure. 2 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к составам для химической обработки поверхности металла, а именно к составам, предотвращающим коррозию металла и предназначенным для подготовки поверхности металла к нанесению лакокрасочных покрытий без предварительного удаления продуктов коррозии. The invention relates to compositions for chemical treatment of a metal surface, and in particular to compositions that prevent metal corrosion and are intended to prepare a metal surface for applying paint and varnish coatings without first removing corrosion products.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в строительной индустрии, для обработки крупногабаритных и сложнопрофильных изделий из черных металлов, в том числе, работающих в условиях морского климата, в машиностроении, на транспорте, при ремонте бытовой техники. Предлагаемый состав может быть использован для обработки сварных швов и поверхностей металлов, покрытых окалиной. The present invention can be used in the construction industry, for the processing of large and complex products from ferrous metals, including those working in a marine climate, in mechanical engineering, in transport, in the repair of household appliances. The proposed composition can be used for the treatment of welds and metal surfaces coated with scale.

Известен состав для ускоренного фосфатирования металлов, содержащий ортофосфорную кислоту, изопропиловый спирт, воду, нитрат цинка, этанол и/или бутанол, винную кислоту, триэтаноламин, алкилацетат С3-С7 и/или танин, желтую и/или красную кровяную соль (патент РФ 2070945, публ. 27.12.96, Бюлл. 36). Признаком, совпадающим с заявляемой композицией, является наличие в известном составе ортофосфорной кислоты, нитрата цинка, желтой кровяной соли и воды. Обработка поверхности металла известным составом так же, как и заявляемой композицией, приводит к разрушению имеющихся продуктов коррозии и образованию защитной фосфатной пленки, обладающей высокими адгезионными свойствами. Недостатком известного состава является большое число ингредиентов и, соответственно, высокая себестоимость конечного продукта. A known composition for accelerated phosphating of metals containing orthophosphoric acid, isopropyl alcohol, water, zinc nitrate, ethanol and / or butanol, tartaric acid, triethanolamine, C3-C7 alkyl acetate and / or tannin, yellow and / or red blood salt (RF patent 2070945 publ. 12/27/96, Bull. 36). A sign coinciding with the claimed composition is the presence in the known composition of phosphoric acid, zinc nitrate, yellow blood salt and water. The surface treatment of the metal with a known composition as well as the claimed composition leads to the destruction of existing corrosion products and the formation of a protective phosphate film with high adhesive properties. A disadvantage of the known composition is the large number of ingredients and, accordingly, the high cost of the final product.

Известен также состав для защиты от коррозии металлических поверхностей из черных металлов, предназначенный, как и заявляемое изобретение, для обработки сварных швов и поверхностей, покрытых окалиной (патент РФ 2160324, публ. 10.12.2000, Бюлл. 34). Признаком, совпадающим с заявляемой композицией, является наличие в известном составе ортофосфорной кислоты и моющего средства. Недостатком известного состава является недолговечность как следствие присутствия в составе композиции моноэтаноламина, разрушающегося в кислой среде в течение шести месяцев, что, в свою очередь, приводит к возобновлению процесса коррозии металла и необходимости возобновления обработки поверхности преобразователем ржавчины. Also known is a composition for corrosion protection of metal surfaces of ferrous metals, intended, like the claimed invention, for the treatment of welds and surfaces coated with scale (RF patent 2160324, publ. 10.12.2000, Bull. 34). A sign coinciding with the claimed composition is the presence in the known composition of phosphoric acid and detergent. A disadvantage of the known composition is the fragility due to the presence of monoethanolamine in the composition, which collapses in an acidic environment for six months, which, in turn, leads to the resumption of the metal corrosion process and the need to resume processing of the surface with a rust converter.

Наиболее близким к заявляемой композиции по совокупности существенных признаков является композиция для обработки металлической поверхности (патент РФ 2120495, публ. 20.10.98, Бюлл. 29). Известная композиция содержит ортофосфорную кислоту, цинк азотнокислый, калий железисто-синеродистый (желтую кровяную соль), фторуглеродное соединение общей формулы RfZQ и воду. Принят за прототип. Недостатком известной композиции, препятствующим достижению указанных ниже технических результатов, является недостаточная эффективность при обработке изделий из черных металлов, покрытых окалиной, сварных швов, а также поверхности металлов, предназначенных для работы в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате. Closest to the claimed composition in terms of essential features is a composition for treating a metal surface (RF patent 2120495, publ. 20.10.98, Bull. 29). The known composition contains phosphoric acid, zinc nitrate, potassium ferruginous (yellow blood salt), a fluorocarbon compound of the general formula RfZQ and water. Adopted for the prototype. A disadvantage of the known composition that impedes the achievement of the following technical results is the lack of efficiency in the processing of products from ferrous metals coated with scale, welds, as well as the surface of metals designed to work in conditions of increased environmental aggression, for example, in marine climate.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи увеличения срока эксплуатации металлических изделий, преимущественно крупногабаритных и сложнопрофильных конструкций, имеющих сварные швы или покрытых ржавчиной и окалиной, например пролетов мостов, опор линий электропередач, а также предназначенных для работы в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате. The invention is aimed at solving the problem of increasing the life of metal products, mainly large and complex structures, having welds or coated with rust and scale, such as bridge spans, power transmission towers, and also designed to work in conditions of increased environmental aggression, for example, in the marine climate.

Осуществление заявляемого изобретения позволяет получить следующие технические результаты:
- образование на поверхности металла после обработки заявляемым составом защитной пленки, предотвращающей дальнейшее развитие коррозии;
- образование защитной пленки, служащей грунтом для лакокрасочных покрытий;
- дополнительная защита от коррозии за счет протекторного эффекта, возникающего между образовавшейся пленкой и основным металлом;
- возможность варьировать соотношение компонентов с учетом характера обрабатываемой поверхности и условий эксплуатации изделия;
- ускорение процесса обработки изделий;
- возможность использовать любое неионогенное моющее средство;
- снижение себестоимости.The implementation of the claimed invention allows to obtain the following technical results:
- the formation on the metal surface after processing the inventive composition of a protective film that prevents further corrosion;
- the formation of a protective film that serves as a primer for paintwork;
- additional corrosion protection due to the tread effect arising between the formed film and the base metal;
- the ability to vary the ratio of components, taking into account the nature of the processed surface and operating conditions of the product;
- acceleration of the product processing process;
- the ability to use any nonionic detergent;
- cost reduction.

Указанные результаты при осуществлении заявляемого изобретения достигаются тем, что так же, как прототип, заявляемый преобразователь ржавчины содержит ортофосфорную кислоту, калий железисто-синеродистый (желтую кровяную соль) и воду. Особенность заявляемого изобретения состоит в том, что преобразователь дополнительно включает алюминий азотнокислый и неионогенное моющее средство при соотношении компонентов, мас.%:
Ортофосфорная кислота (85%) - 50,0-60,0
Алюминий азотнокислый - 2,5-4,0
Калий железисто-синеродистый (желтая кровяная соль) - 3,0-4,0
Неионогенное моющее средство - 0,1-0,2
Вода - Остальное
Присутствие каждого из компонентов в заявляемой композиции для обработки поверхности металла, а также количественный состав композиции в совокупности приводит к достижению указанных технических результатов.These results in the implementation of the claimed invention are achieved by the fact that, like the prototype, the inventive rust converter contains phosphoric acid, potassium ferruginous (yellow blood salt) and water. A feature of the claimed invention is that the converter further includes aluminum nitrate and a nonionic detergent with a ratio of components, wt.%:
Phosphoric acid (85%) - 50.0-60.0
Aluminum nitrate - 2.5-4.0
Potassium ferruginous-synergistic (yellow blood salt) - 3.0-4.0
Nonionic detergent - 0.1-0.2
Water - Else
The presence of each of the components in the inventive composition for surface treatment of the metal, as well as the quantitative composition of the composition in combination leads to the achievement of these technical results.

Наличие в составе композиции азотнокислого алюминия приводит к существенному увеличению разницы электродного потенциала, возникающего между металлом, подвергаемым обработке, и другими компонентами, входящими в состав преобразователя, что, в свою очередь, исключает возможность процесса электрохимической коррозии, а также повышает эффект протекторной защиты. Заявляемый состав особенно эффективен для защиты от коррозии изделий из черных металлов, предназначенных для работы в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате. The presence of aluminum nitrate in the composition leads to a significant increase in the difference in electrode potential arising between the metal to be treated and other components that make up the transducer, which, in turn, eliminates the possibility of electrochemical corrosion and also increases the effect of tread protection. The inventive composition is particularly effective for protecting against corrosion of products made of ferrous metals, designed to work in conditions of increased environmental aggression, for example in marine climate.

Дополнительным преимуществом заявляемого изобретения является возможность частичной замены в составе композиции соли алюминия на соль цинка. Указанное сочетание солей цинка и алюминия обеспечивает высокую активность процесса преобразования ржавчины. В результате этого значительно увеличивается глубина проникновения преобразователя в слой ржавчины и ускоряется процесс связывания растворенных под действием кислоты продуктов коррозии железа и образования прочной и устойчивой к атмосферному воздействию пленки. Это свойство заявляемого преобразователя ржавчины обеспечивает его эффективное использование для защиты от коррозии изделий, покрытых слоем ржавчины толщиной до 100 мкм, или слоем окалины, или сварных швов. An additional advantage of the claimed invention is the possibility of partial replacement in the composition of the composition of the aluminum salt with zinc salt. The specified combination of zinc and aluminum salts provides a high activity of the rust conversion process. As a result of this, the penetration depth of the transducer into the rust layer is significantly increased and the binding process of iron corrosion products dissolved under the action of acid and the formation of a film that is strong and resistant to atmospheric action are accelerated. This property of the inventive rust converter ensures its effective use for corrosion protection of products coated with a layer of rust up to 100 microns thick, or with a layer of scale, or welds.

Заявляемый состав высокоэффективен также для обработки внутренних поверхностей емкостей, предназначенных для транспортировки агрессивных материалов. В частности, заявляемый состав значительно улучшил эксплуатационные характеристики вагонов, используемых для перевозки минеральных удобрений. The inventive composition is also highly effective for processing the internal surfaces of containers intended for the transportation of aggressive materials. In particular, the inventive composition significantly improved the operational characteristics of the cars used for the transportation of mineral fertilizers.

Себестоимость заявляемого состава значительно снижена по сравнению с себестоимостью состава-прототипа за счет того, что из числа ингредиентов композиции исключено дорогостоящее фторорганическое соединение, используемое в качестве поверхностно-активного компонента, с заменой его на неионогенное моющее средство. The cost of the claimed composition is significantly reduced in comparison with the cost of the prototype composition due to the fact that the expensive organofluorine compound used as a surface-active component is excluded from the composition of the composition, replacing it with a nonionic detergent.

Заявляемую композицию получают путем растворения в воде указанных компонентов при механическом перемешивании и температуре 20-30^oC.The inventive composition is obtained by dissolving in water these components with mechanical stirring and a temperature of 20-30 ^o C.

При этом используют химические вещества, выпускаемые промышленностью:
ортофосфорная кислота - ГОСТ 6552-80;
алюминий азотнокислый 9-водный - ГОСТ 3757-75;
цинк азотнокислый - ГОСТ 5106-77;
калий железисто-синеродистый - ГОСТ 6816-79;
неионогенное моющее средство, например "Аквалин" или "Прогресс";
вода дистиллированная - ГОСТ 6709-72.In this case, chemicals produced by the industry are used:
phosphoric acid - GOST 6552-80;
aluminum nitrate 9-water - GOST 3757-75;
zinc nitrate - GOST 5106-77;
potassium ferruginous-synergistic - GOST 6816-79;
a nonionic detergent, such as Aqualin or Progress;
distilled water - GOST 6709-72.

Приготовленную композицию наносят на металлическую поверхность без предварительного устранения продуктов коррозии с помощью тампона, кисти или пульверизатора и затем высушивают при температуре 20-30^oС в течение 2-8 часов в зависимости от температурного режима и толщины слоя ржавчины или окалины. Лакокрасочное покрытие наносят через 24 часа после окончания сушки.The prepared composition is applied to a metal surface without first removing corrosion products with a tampon, brush or spray gun and then dried at a temperature of 20-30 ^o C for 2-8 hours depending on the temperature regime and the thickness of the rust or scale layer. The paintwork is applied 24 hours after the end of drying.

Примеры выполнения изобретения:
Состав 1
Компоненты - Количество, мас.%:
Железисто-синеродистый калий - 3,5
Азотнокислый алюминий - 3,0
Ортофосфорная кислота (85%) - 55,0
Моющее средство - 0,2
Вода - Остальное
Состав 2
Компоненты - Количество, мас.%:
Железисто-синеродистый калий - 3,5
Азотнокислый алюминий - 2,5
Азотнокислый цинк - 2,5
Ортофосфорная кислота (85%) - 55,0
Моющее средство - 0,2
Вода - Остальное
Контроль прочности и коррозионной и адгезионной стойкости образовавшегося покрытия был проведен в соответствии с ГОСТ 15140-78 методом решетчатых надрезов в условиях, имитирующих повышенную агрессивность окружающей среды, например жаркий морской климат, а также воздействие минеральных удобрений (всего две серии испытаний).Examples of the invention:
Composition 1
Components - Amount, wt.%:
Ferrous-synergy potassium - 3.5
Aluminum nitrate - 3.0
Phosphoric acid (85%) - 55.0
Detergent - 0.2
Water - Else
Composition 2
Components - Amount, wt.%:
Ferrous-synergy potassium - 3.5
Aluminum nitrate - 2.5
Zinc nitrate - 2.5
Phosphoric acid (85%) - 55.0
Detergent - 0.2
Water - Else
The strength and corrosion and adhesion resistance of the resulting coating were controlled in accordance with GOST 15140-78 by the method of trellised notches in conditions that simulate increased environmental aggressiveness, for example, a hot marine climate, as well as the effect of mineral fertilizers (only two series of tests).

В каждой из двух серий испытаний каждым из приведенных выше образцов были обработаны 12 пластин (всего - 48 пластин) размером 70 х 150 х 1,5 мм, изготовленных из стали 20 согласно ГОСТ 16523-70. Слой ржавчины на пластинах составлял 30-90 мкм. In each of the two series of tests, each of the above samples was processed 12 plates (total - 48 plates) measuring 70 x 150 x 1.5 mm, made of steel 20 according to GOST 16523-70. The rust layer on the plates was 30-90 microns.

При проведении испытаний, имитирующих жаркий морской климат, после обработки заявляемым составом стальные пластины были помещены в эксикаторы над парами 3% водного раствора хлористого натрия. Испытания проводили при температуре (80±5)^oC в течение 400 часов. Контрольные замеры площади разрушения покрытия производили с интервалом в 100, 200 и 400 часов.When conducting tests that simulate a hot marine climate, after processing the inventive composition, the steel plates were placed in desiccators over pairs of a 3% aqueous solution of sodium chloride. The tests were carried out at a temperature of (80 ± 5) ^o C for 400 hours. Control measurements of the area of destruction of the coating was performed at intervals of 100, 200 and 400 hours.

Результаты проверочных испытаний приведены в табл.1 и 2. The results of verification tests are given in tables 1 and 2.

Таким образом, из вышеизложенного видно, что заявляемые композиции для обработки поверхности металла отвечают требуемым критериям патентоспособности и обладают значительными преимуществами по сравнению с известными средствами, предназначенными для достижения той же цели:
- за короткий промежуток времени образуют на поверхности металла высокопрочное пленочное антикоррозионное покрытие без предварительного удаления слоя ржавчины и обезжиривания поверхности металла;
- эффективны в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате;
- предназначены для антикоррозионной защиты изделий, покрытых окалиной и сварных швов;
- образуют пленочное покрытие, служащее основой для последующего нанесения любых лакокрасочных материалов.Thus, it can be seen from the foregoing that the inventive compositions for treating a metal surface meet the required criteria for patentability and have significant advantages over known means intended to achieve the same purpose:
- in a short period of time form on the metal surface a high-strength film anti-corrosion coating without first removing the rust layer and degreasing the metal surface;
- effective in conditions of increased environmental aggression, for example in the marine climate;
- are intended for anticorrosive protection of products covered with scale and welds;
- form a film coating, which serves as the basis for the subsequent application of any paints and varnishes.

Claims

1. A rust converter containing phosphoric acid, potassium ferruginate and water, characterized in that it further includes aluminum nitrate and a nonionic detergent in a ratio of components, wt.%:
Phosphoric acid (85%) - 50.0-60.0
Aluminum nitrate - 2.5-4.0
Potassium ferruginous-synergistic (yellow blood salt) - 3.0-4.0
Nonionic detergent - 0.1-0.2
Water - Else
2. The rust Converter according to claim 1, characterized in that it further includes zinc nitrate in an amount of 1.0-2.5 wt.%.