RU2221082C2

RU2221082C2 - Method of anti-corrosion treatment of metal

Info

Publication number: RU2221082C2
Application number: RU2001116222/02A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Бирюков; Е.М. Кузнецов; А.А. Алыпов
Original assignee: Межрегиональный общественный фонд "Социально-духовное развитие"
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: protection of metal surfaces against corrosion. SUBSTANCE: proposed method includes treatment of metal surface by 5-7-% solution of phosphoric acid followed by treatment of 5-% solution of ferric salts of carboxylic acids in kerosene. EFFECT: enhanced corrosion resistance of metal surfaces. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к способам, используемым для защиты металлических поверхностей от коррозии. The invention relates to methods used to protect metal surfaces from corrosion.

Известны способы фосфатирования поверхности металла с целью преобразования продуктов коррозии (ржавчины) в защитное покрытие, а также для обеспечения необходимого уровня защитных свойств лакокрасочных покрытий за счет повышения адгезии покрытия к металлу и торможения подпленочной коррозии. Фосфатирование производят обработкой поверхности водными растворами, содержащими фосфатные соли, фосфорную кислоту и различные добавки [1]. Known methods of phosphating a metal surface in order to convert corrosion products (rust) into a protective coating, as well as to provide the necessary level of protective properties of paint coatings by increasing the adhesion of the coating to the metal and inhibiting sub-film corrosion. Phosphating is performed by surface treatment with aqueous solutions containing phosphate salts, phosphoric acid and various additives [1].

При фосфатировании происходит химическое взаимодействие поверхности металла с компонентами фосфатирующего раствора, в результате которого на поверхности образуется химически связанный слой нерастворимых фосфатов. During phosphating, a chemical interaction of the metal surface with the components of the phosphating solution occurs, as a result of which a chemically bonded layer of insoluble phosphates forms on the surface.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу антикоррозионной обработки металла, является способ по ТУ 6-25-4-77 [2], представляющий собой обработку концентрированным раствором фосфата цинка, нитрата цинка и фосфорной кислоты, применяемый для фосфатирования чистой поверхности металла, и преобразователь 3, состоящий из метафосфата цинка и фосфорной кислоты, используемой в качестве преобразователя ржавчины. Closest to the proposed invention relating to a method of anticorrosion treatment of metal is the method according to TU 6-25-4-77 [2], which is a treatment with a concentrated solution of zinc phosphate, zinc nitrate and phosphoric acid, used to phosphate a clean metal surface, and a converter 3, consisting of zinc metaphosphate and phosphoric acid, used as a rust converter.

К недостаткам известного способа следует отнести необходимость расходования дефицитного цинка, нагрев раствора и металла (до 40-50^o) и высокой концентрации исходной фосфорной кислоты (>40%). Кроме того, при обработке этими растворами образуется слой фосфатов, подвергающихся перекристаллизации, вследствие чего возможно возникновение трещиноватости покрытия и усиления коррозии. В процессе известного способа фосфорная кислота и другие ингредиенты расходуются не полностью, часть их остается на поверхности, возникает необходимость смывки избытка реагентов во избежание в дальнейшем их коррозирующего действия.The disadvantages of this method include the need for spending deficient zinc, heating the solution and metal (up to 40-50 ^o ) and a high concentration of the initial phosphoric acid (> 40%). In addition, when treated with these solutions, a layer of phosphates is formed, which undergo recrystallization, as a result of which fracturing of the coating and increased corrosion can occur. In the process of the known method, phosphoric acid and other ingredients are not completely consumed, some of them remain on the surface, it becomes necessary to wash off the excess reagents in order to avoid their corrosive effect in the future.

Оба раствора имеют слабые пенетрационные свойства, и при обработке металлов растворы не могут проникать в дефекты поверхности или в слой ржавчины, которые остаются необработанными. Both solutions have weak penetration properties, and when processing metals, solutions cannot penetrate surface defects or the rust layer, which remain untreated.

Указанные недостатки обусловливают применение известных способов только как вспомогательных средств, они не могут служить самостоятельной защитой в течение достаточно длительного времени. These shortcomings stipulate the use of known methods only as auxiliary means, they cannot serve as independent protection for a sufficiently long time.

При создании изобретения - способа антикоррозионной обработки металла ставилась задача повышения коррозионной устойчивости поверхности, исключения из использования дефицитного цинка и нагрев металла и раствора. When creating the invention - a method of anticorrosion treatment of metal, the task was to increase the corrosion resistance of the surface, to exclude deficient zinc from use and to heat the metal and solution.

Это достигается тем, что металлическую поверхность обрабатывают 5-7%-ным раствором фосфорной кислоты, а затем 5%-ным раствором железных солей карбоновых кислот в керосине. This is achieved by the fact that the metal surface is treated with a 5-7% solution of phosphoric acid, and then with a 5% solution of the iron salts of carboxylic acids in kerosene.

При обработке раствором фосфорной кислоты происходят реакции между металлом и его оксидом, в результате чего образуется пленка фосфатов железа, содержащих остатки непрореагировавшей кислоты. При второй обработке происходит реакция: между остатками фосфорной кислоты и железными солями карбоновых кислот:
3(RCOO)₂Fe=Н₃РО₄=Fe₃(PO₄)₂=6RCOOH,
где R - радикал карбоновой кислоты.When treated with a solution of phosphoric acid, reactions occur between the metal and its oxide, resulting in the formation of a film of iron phosphates containing residues of unreacted acid. In the second treatment, a reaction occurs: between the residues of phosphoric acid and the iron salts of carboxylic acids:
3 (RCOO) ₂ Fe = H ₃ PO ₄ = Fe ₃ (PO ₄ ) ₂ = 6RCOOH,
where R is a carboxylic acid radical.

Остатки фосфорной кислоты превращаются в фосфат железа, который объединяется с образовавшимися при первой обработке фосфатами. Керосин обладает высокой пенетрационной способностью и способен проникать в тончайшие дефекты поверхности металла или в слой ржавчины, благодаря чему происходит более качественная обработка поверхности. Образовавшаяся фосфатная пленка остается покрытой слоем раствора, состоящего из керосина, свободных карбоновых кислот и остатка их железных солей. После испарения керосина и остатков влаги образуется защитная пленка, состоящая из полифосфатов железа, карбоновых кислот и их железных солей. Пленка эта обладает эластичностью, она не кристаллизуется, устойчива к действию коррозионных агентов, гидрофобна, имеет высокую адгезионную способность и способна служить самостоятельным антикоррозионным покрытием. Residues of phosphoric acid are converted to iron phosphate, which combines with the phosphates formed during the first treatment. Kerosene has a high penetration ability and is able to penetrate the finest defects in the surface of the metal or in the rust layer, due to which there is a better surface treatment. The resulting phosphate film remains covered with a layer of a solution consisting of kerosene, free carboxylic acids and the remainder of their iron salts. After the evaporation of kerosene and residual moisture, a protective film is formed consisting of polyphosphates of iron, carboxylic acids and their iron salts. This film has elasticity, it does not crystallize, is resistant to the action of corrosive agents, is hydrophobic, has a high adhesive ability and is able to serve as an independent anticorrosive coating.

Пример: В экспериментальной проработке проводились исследования по выявлению оптимальной концентрации раствора фосфорной кислоты и железных солей, а также изучения коррозионной устойчивости образующегося покрытия по стандартной методике ускоренных испытаний. Образцы металла покрывали растворами фосфорной кислоты различной концентрации при помощи кисти, выдерживали в течение одного часа, после чего наносились растворы железных солей. Образцы сушили на воздухе в течение часа или в сушильном шкафу в течение 15 мин, после чего помещали в 3%-ный раствор поваренной соли и выдерживали в нем в течение 15 суток. По истечении этого срока определяли количество железа в растворе весовым методом. Степень коррозии оценивали путем пересчета потерь железа на 1 м² образца и потерь по отношению к "холостой" пробе - необработанный образец.Example: In an experimental study, studies were conducted to identify the optimal concentration of a solution of phosphoric acid and iron salts, as well as to study the corrosion resistance of the resulting coating according to the standard method of accelerated testing. The metal samples were coated with phosphoric acid solutions of various concentrations with a brush, kept for one hour, after which solutions of iron salts were applied. The samples were dried in air for one hour or in an oven for 15 minutes, after which they were placed in a 3% sodium chloride solution and kept there for 15 days. After this period, the amount of iron in the solution was determined by the gravimetric method. The degree of corrosion was assessed by recalculating the iron loss per 1 m ^{2 of the} sample and the loss with respect to the “blank” sample — the untreated sample.

Результаты экспериментов приведены в таблице. The experimental results are shown in the table.

Из данных таблицы следует, что обработка только 5%-ным раствором фосфорной кислоты (МО) уже снижает степень коррозии, но в значительно меньшей степени, чем при второй обработке растворами железных солей. Результаты эксперимента позволяют с определенностью установить, что оптимальным является 5-7%-ный раствор фосфорной кислоты и 5%-ный раствор жидких солей в керосине. From the table it follows that treatment with only a 5% solution of phosphoric acid (MO) already reduces the degree of corrosion, but to a much lesser extent than during the second treatment with solutions of iron salts. The results of the experiment make it possible to establish with certainty that a 5-7% solution of phosphoric acid and a 5% solution of liquid salts in kerosene are optimal.

Источники информации
1. Рекомендации по применению в народном хозяйстве грунтовок-преобразователей и преобразователей ржавчины. - М.: НИИТЭХИМ, 1974.Sources of information
1. Recommendations for the use in the national economy of primers-converters and rust converters. - M.: NIITEKHIM, 1974.

2. ТУ 6-25-4-77. 2. TU 6-25-4-77.

Claims

A method of anticorrosion treatment of metal, comprising treating a metal surface with phosphoric acid, characterized in that the metal surface is treated with a 5-7% solution of phosphoric acid, and then with a 5% solution of the iron salts of carboxylic acids in kerosene.