RU2261938C1 - Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной - Google Patents
Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261938C1 RU2261938C1 RU2004112178/02A RU2004112178A RU2261938C1 RU 2261938 C1 RU2261938 C1 RU 2261938C1 RU 2004112178/02 A RU2004112178/02 A RU 2004112178/02A RU 2004112178 A RU2004112178 A RU 2004112178A RU 2261938 C1 RU2261938 C1 RU 2261938C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- phosphate
- composition
- phosphating
- rust
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химической обработке железосодержащих поверхностей, в частности к фосфатированию перед нанесением лакокрасочных покрытий. Способ заключается в использовании состава, содержащего соль "мажеф", ПАВ и воду. В качестве ПАВ используют соединение (А) общей формулы:
Description
Изобретение относятся к химической обработке железосодержащих поверхностей и, предпочтительно к фосфатированию названных поверхностей перед нанесением на них обычных конверсионных покрытий, таких как краска или лак.
Основным конструкционным материалом для изготовления различных изделий машиностроения, в том числе автомобилестроения, являются железосодержащие сплавы, которые под действием различных физикохимических процессов при их эксплуатации подвергаются коррозии - ржавлению. Наличие ржавчины на поверхностях железосодержащих сплавов характеризуется образованием на ней гидрооксидов и оксидов железа.
Традиционно, подвергнутые ржавлению поверхности предварительно перед нанесением на них различных конверсионных покрытий (лак, краска) фосфатируют. С этой целью металлоповерхности обрабатывают водными растворами составов, компоненты которых взаимодействуют с гидрооксидами и оксидами металлов, модифицируя их в нерастворимые и неактивные в коррозионном отношении соединения с образованием на поверхности фосфатных слоев (пленок).
В качестве модифицирующих составов используют композиции, содержащие неорганические и органические кислоты (ортофосфорная кислота (Н3PO4), нитрилотриметилфосфоновая и др.). При этом предпочтительно использование водного раствора свободной ортофосфорной кислоты, которая при взаимодействии при комнатной температуре с ржавчиной образует нерастворимый фосфат железа, главной отличительной особенностью которого является химическая защита металла от проникающего воздействия кислорода.
Образующиеся при взаимодействии ортофосфорной кислоты с гидрооксидами и оксидами железа фосфаты формируют на поверхности металла фосфатную пленку. Однако образуемая в этом случае защитная фосфатная пленка имеет аморфную структуру, не имеющую достаточной адгезионной прочности по отношению к основе металлоповерхности. Низкая адгезионная прочность образованного фосфатного покрытия снижает эффективность и последующего конверсионного покрытия (лаки и краски), наносимого на металлоповерхность.
По указанным обстоятельствам наиболее эффективны для фосфатирования железосодержащих поверхностей водные растворы составов, содержащие смеси фосфатов марганца и железа. При этом наиболее распространенным является водный раствор состава, содержащий соль "мажеф" (смесь кислых солей, соответственно дигидрофосфата марганца (Mn(Н2PO4)2), железа Fe(H2PO4)2) и воду. При взаимодействии указанного водного раствора с железосодержащими поверхностями происходит растворение на обрабатываемой поверхности железа с выделением водорода и на обрабатываемой поверхности образуется защитный слой фосфатов марганца и железа кристаллической структуры.
Однако процесс образования пленки фосфатирования в этом случае предполагает использования водного раствора указанного состава при температуре раствора, предпочтительно не менее 100°С.
Для повышения активности известного состава на основе соли "мажеф" в водный раствор его вводят ускорители, в частности растворимые в кислой среде соединения цинка, которые в том числе снижают внешние энергетические затраты при фосфатировании (см. кн. "Все о коррозии", авторы И.С.Мамулова и др., С.-Петербург: Химиздат, 2000 г., стр.325-326).
Однако использование солей цинка при фосфатировании металлоповерхностей экологически нецелесообразно по условиям последующей утилизации отходов.
Известен способ фосфатирования железосодержащих поверхностей путем обработки их составом, содержащим соль "мажеф", цинк азотнокислый, натрий фтористый, натрий углекислый, поверхностно-активное вещество в виде С7-С10 перфторалкансульфоната натрия, калия, марганца или цинка (см. патент SU №1723195, С 23 С 22/73, 1992 г.).
Обработка железосодержащих поверхностей осуществляется ориентировочно 9% водным раствором названного состава. Способ фосфатирования по пат. №1723195 выбран в качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения.
Эффективность известного процесса фосфатирования достигается за счет внешнего энергетического поля, обеспечивающего нагрев обрабатывающего раствора до температуры не менее 55°С, и при наличии в известном составе кроме соли "мажеф" (смесь кислых солей, соответственно дигидрофосфаты марганца (Mn(Н2PO4)2), железа Fe(Н2PO4)2) многокомпонентного ускорителя процесса, в частности, таких как цинк азотнокислый, натрий фтористый, натрий углекислый, ПАВ (С7-С10 перфторалкансульфоната натрия, калия, марганца или цинка). Обработку железосодержащих поверхностей водным раствором указанного состава осуществляют при окунаний изделия в раствор обрабатывающего состава и при повышенной температуре его (не менее 55°С), что увеличивает внешние энергетические затраты и ограничивает технологические возможности использования состава для обработки сложнопрофильных поверхностей и поверхностей крупногабаритных изделий, деталей, характерных, например, для автомобилестроения. Многокомпонентность известного состава увеличивает затратную часть его изготовления.
По указанным причинам обработка железосодержащих поверхностей при контактном воздействии на зоны ржавления водного раствора указанного состава неэффективна. Неэффективность контактного воздействия на зоны ржавления железосодержащих поверхностей объясняется в том числе незначительным количеством ионов фосфата (Р2O5) в водном растворе.
Таким образом, известный способ фосфатирования имеет ограниченные технологически возможности и не может быть использован при фосфатировании отдельных зон ржавчины на сложнопрофильных поверхностях и поверхностях крупногабаритных изделий, деталей, характерных, например, для автомобилестроения.
Задачей заявляемого технического решения является создание способа фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной составом, обеспечивающим реализацию технического результата по эффективному формированию фосфатной пленки на подвергнутой ржавлению зоне поверхности.
Задача заявляемого технического решения состояла также в реализации технического результата эффективного формирования фосфатной пленки на обрабатываемой железосодержащей поверхности путем использования для этой цели состава, имеющего низкую (комнатную) температуру при контактном воздействии на обрабатывающую зону поверхности.
Задача заявляемого технического решения состояла также в реализации технического результата эффективного формировании фосфатной пленки на обрабатываемой железосодержащей поверхности при использовании для этой цели водного раствора с оптимальным составом компонентов, обеспечивающих образование микрокристаллической структуры фосфатной пленки в зоне обработке вне зависимости от макро- и микроструктуры зоны ржавления.
Поставленная задача достигается тем, что в способе фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной, заключающемся в использовании состава, содержащего соль "мажеф", ПАВ и воду, согласно изобретению в качестве ПАВ используют соединение (А) общей формулы:
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Соль "Мажеф" | 5-9 |
| Соединение (А) | 0,1·10-2-0,5·10-2 |
| Вода дистиллированная | остальное |
При фосфатировании железосодержащих поверхностей заявляемым способом при использовании водного раствора состава с указанной в нем композицией компонентов и мас.% соотношением их на подвергнутой ржавлению зоне поверхности при контактном воздействии обрабатывающего состава происходит эффективное формирование микрокристаллической структуры фосфатной пленки. Процесс осуществляют без внешних энергетических затрат на обрабатывающий раствор. Эффективность формирования микрокристаллической структуры фосфатной пленки в зоне ржавления поверхности объясняется ионной активностью фосфатов в растворе и энергетической активностью используемого в составе поверхностно-активного вещества в виде соединения (А). Использование в заявляемом способе фосфатирования водного раствора с соединением (А), имеющего активные катионы фторуглеводородов, способствует активизации процесса кристаллизации фосфатов на макро- и микроуровневой структуре построения ржавчины на обрабатываемой зоне поверхности.
При реализации заявляемого способа фосфатирования железосодержащих поверхностей с характерным для них проявлением ржавчины на обрабатываемой поверхности образуется фосфатная пленка металлосоединений микрокристалической структуры, обладающая повышенной адгезией к металлической основе и обеспечивающая надежное сцепление последующего конверсионного покрытия (краски, лаки) с этой основой.
При анализе известного уровня техники не выявлено способов обработки железосодержащих поверхностей с ржавчиной водными растворами составов с совокупностью и соотношением компонентов в них, соответствующих заявляемому техническому решению и реализующих вышеописанный технический результат, что свидетельствует о наличии в заявляемом техническом решении новизны и изобретательского уровня, что и подтверждается ниже приведенным описанием.
При реализации заявляемого способа установлено, что использование для его осуществления состава с заявляемой композицией компонентов и соотношением их наиболее эффективно. Изменение состава компонентов и их соотношения приведет либо к ухудшению качества образуемой на обрабатываемой поверхности фосфатной пленки, либо не улучшит свойства последней.
Суть изобретения поясняется рекомендациями относительно выбора сырьевых компонентов, примерами конкретных составов, рекомендациями их практического применения и результатами испытаний.
Для пояснения сущности изобретения приводятся следующие графические материалы:
на фиг.1 представлено полученное с помощью электронного микроскопа изображение кристаллической структуры фосфатной пленки, полученной при обработке зоны ржавления железосодержащей поверхности водным раствором состава по контрольному способу;
на фиг.2 представлено полученное с помощью электронного микроскопа изображение кристаллической структуры фосфатной пленки, полученной при обработке зоны ржавления железосодержащей поверхности водным раствором состава по заявляемому способу;
Таблица - результаты испытаний фосфатных пленок, полученных при контактном воздействии на зоны ржавления железосодержащих поверхностей водных растворов составов по примерам 1 и 2.
Для изготовления конкретных водных растворов составов, используемых для осуществления изобретения, используют готовые к применению сырьевые продукты и предпочтительно промышленно выпускаемые:
Соль "Мажеф" в виде смеси дигидрофосфатов марганца (Mn(Н2PO4)2) и дигидрофосфатов железа (Fe(H2PO4)2) - ТУ 6-09-02-570-2000; цинк азотнокислый (Zn(NO3)2·6Н2O); ортофосфорная кислота (Н3PO4); натрий углекислый (Na2CO3); натрий фтористый (NaF); С7-С10 - перфторалкансульфонат натрия.
Соединение (А), предпочтительно торговая марка "Флактонит К-76". Фторсодержащее ПАВ "Флактонит К-76" - воскообразный продукт от светло-желтого до коричневого цвета, растворимый в воде и спиртах. Плотность - 1,56 г/см3.
Для осуществления способа фосфатирования железосодержащих поверхностей и подтверждения эффективности заявляемого способа из указанных выше сырьевых компонентов методом смешивания были приготовлены следующие водные растворы составов:
Пример 1 - состав по заявляемому способу:
Соль "Мажеф" - 8,24 г; соединение (А) - 0,003 г; вода дистиллированная - 100 мл.
Пример 2 - состав по известному способу (патент 1723195):
Соль "Мажеф" - 3,5 г; цинк азотнокислый - 5,98 г.; натрий фтористый - 0,6·10-3; натрий углекислый - 0,01 г.; С7-С10 - перфторалкансульфонат натрия - 0,01 г.; вода дистиллированная - 100 мл.
Пример 3 - контрольный состав
Ортофосфорная кислота (Н3PO4), ρ 1,7 г/см3 - 5,1 мл; вода дистиллированная - 100 мл.
При приготовлении указанных составов по примерам 1-2 процесс смешивания компонентов осуществляли в последовательности: в дистиллированную воду добавляли соль "Мажеф" и указанные по примерам 1-2 компоненты, смешивали их при температуре не выше 70°С в течение 10-20 мин для получения водного кислого раствора. Указанный температурный режим улучшает процесс растворения солей.
Для подтверждения эффективности способа фосфатирования железосодержащих поверхностей по изобретению были проведены оценочные испытания водных растворов составов по примерам 1-3 по следующей методике:
железосодержащие образцы с общей площадью поверхности обработки 25 см2 и с площадью образованной на них ржавчины до 45% предварительно очищались от грязи и обезжиривались моющим средством;
на зоны ржавления поверхностей образцов методом контактного воздействия, в основном с использованием кисти были нанесены водные растворы составов по примерам 1-3;
выдержка обработки указанных зон поверхностей составила 7 мин для всех примеров;
температура обрабатывающих водных растворов составов - не более 25°С.
Полученные в результате обработки указанными водными растворами составов поверхности образцов после их сушки оценивались по качеству образованных фосфатных слоев покрытий.
Оценку качества фосфатных покрытий (слоев фосфатирования) на испытываемых образцах, обработанные растворами по примерам 1 и 2 проводили по следующим показателям:
определение массы фосфатного слоя (г/см2) путем взвешивания испытываемых образцов до фосфатирования и после фосфатирования зон ржавления на поверхностях - ГОСТ 9.402-80;
определение коррозионной стойкости фосфатного покрытия по капельному методу Акимова - ГОСТ 9.302-88;
определение коррозионной стойкости фосфатного покрытия после нанесения на него лакокрасочного покрытия путем погружения окрашенных образцов в 3%-ный раствор хлористого натрия до появления первого очага коррозии - ГОСТ 20811-75.
Результаты испытаний сведены в таблицу.
Оценку качества фосфатных покрытий на испытываемых образцах, обработанных растворами по примерам 1 и 3, проводили с помощью электронного микроскопа для определения кристаллической структуры фосфатных пленок (слоев), полученных при обработке зон ржавления поверхностей образцов - фиг.1 и 2.
Для подтверждения полученных результатов и сопоставимости их в таблице приведены также данные испытаний по заявляемого способу и известному (пат.) при использовании водных растворов по примерам 1 и 2 при обработке железосодержащих поверхностей образцов методом окунания в соответствующие растворы, температура которых не более 25°С.
Из данных испытаний по таблице следует, что при реализация способа фосфатирования железосодержащих поверхностей по изобретению коррозионная стойкость образуемого фосфатного слоя как к основе обрабатываемой металлоповерхности, так и по отношению к нанесенным на эту поверхность лакокрасочным покрытиям наиболее эффективна в отличие от аналогичных результатов по известному способу фосфатирования. Данные обстоятельства объясняются эффективностью массового прироста фосфатного слоя, образуемого в зоне обработки железосодержащей поверхности, а также микрокристаллической структурой его формообразоваия.
Изобретение может найти применение в различных отраслях промышленности, в которых используются изделия и детали, изготовленные на основе сплавов железа. Наиболее эффективно применение заявляемого по изобретению способа фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной для обслуживания и ремонта автомобилей с характерной для их кузовов сложнопрофильной структурой поверхностей с отдельными очагами ржавчины.
| Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной. | |||
| Водные растворы составов по примерам | масса фосфатного слоя, (г/см2) | коррозионной стойкости фосфатного покрытия, мин. начальная/через 72 час. | коррозионной стойкости лакокрасочного покрытия, нанесенного на фосфатный слой, сут. |
| Пример 1 (контактное воздействие на обрабатываемую зону ржавления железосодержащей поверхности) | 0,041 | 8/4 | 9 |
| Пример 2 (контактное воздействие на обрабатываемую зону ржавления железосодержащей поверхности) | 0,03 | 7/2 | 6 |
| Пример 1 (при окунаний испытываемого образца) | 0,046 | 9/5 | 10 |
| Пример 2 (при окунаний испытываемого образца) | 0,036 | 7/3 | 7 |
Claims (1)
- Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной, заключающийся в использовании состава, содержащего соль "мажеф", ПАВ и воду, отличающийся тем, что в качестве ПАВ используют соединение (А) общей формулы:
при следующем соотношении компонентов, мас.%:Соль "Мажеф" 5-9 Соединение (A) 0,1·10-2 0,5·10-2 Вода дистиллированная Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004112178/02A RU2261938C1 (ru) | 2004-04-22 | 2004-04-22 | Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004112178/02A RU2261938C1 (ru) | 2004-04-22 | 2004-04-22 | Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2261938C1 true RU2261938C1 (ru) | 2005-10-10 |
Family
ID=35851254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004112178/02A RU2261938C1 (ru) | 2004-04-22 | 2004-04-22 | Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2261938C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2495962C1 (ru) * | 2012-07-17 | 2013-10-20 | Варвара Евгеньевна Румянцева | Раствор для холодного фосфатирования стальной арматуры |
-
2004
- 2004-04-22 RU RU2004112178/02A patent/RU2261938C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2495962C1 (ru) * | 2012-07-17 | 2013-10-20 | Варвара Евгеньевна Румянцева | Раствор для холодного фосфатирования стальной арматуры |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910003722B1 (ko) | 인산염 코우팅 조성물과 아연-니켈 인산염 코우팅의 적용 방법 | |
| US9487866B2 (en) | Trivalent chromium-containing composition for use in corrosion resistant coatings on metal surfaces | |
| JP2680618B2 (ja) | 金属のりん酸塩処理方法 | |
| DE69403339T2 (de) | Zusammensetzung und verfahren zur behandlung von phosphatierten metalloberflächen | |
| DE69533755T2 (de) | Zusammensetzung und verfahren zur behandlung von konversions-beschichteten metalloberflächen | |
| USRE35576E (en) | Method for increasing the corrosion resistance of aluminum and aluminum alloys | |
| GB2136454A (en) | Treatment of metal prior to coating with zinc phosphate | |
| PT896641E (pt) | Composicoes de revestimento de fosfato de zinco contendo tungstenio que utilizam aceleradores | |
| JPH07505445A (ja) | ニッケルを含まないリン酸塩処理方法 | |
| EP1402083B1 (de) | Korrosionsschutzverfahren für Metalloberflächen | |
| PL179316B1 (pl) | Sposób fosforanowania powierzchni przedmiotów metalowych PL PL PL PL | |
| JP3325366B2 (ja) | マグネシウム含有金属用化成処理液組成物、化成処理方法、および化成処理された材料 | |
| JP2004500479A (ja) | りん酸塩処理、ポストリンス及び陰極電着塗装の一連の方法 | |
| JPH04506233A (ja) | マンガンおよびマグネシウムを含む燐酸亜鉛皮膜を形成する方法 | |
| 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 | |
| GB2179680A (en) | Method of forming phosphate coatings on zinc | |
| GB2027748A (en) | Method of preparing titanium-containing phosphate conditioner for phosphating metal surfaces | |
| US4673444A (en) | Process for phosphating metal surfaces | |
| US4622078A (en) | Process for the zinc/calcium phosphatizing of metal surfaces at low treatment temperatures | |
| WO2004007799A2 (de) | Verfahren zur beschichtung von metallischen oberflächen | |
| DE10030462A1 (de) | Haftvermittler in Konversionslösungen | |
| RU2261938C1 (ru) | Способ фосфатирования железосодержащих поверхностей с ржавчиной | |
| US6669786B2 (en) | Self-healing non-chromate coatings for aluminum and aluminum alloys | |
| US4812175A (en) | Passivation process and copmposition for zinc-aluminum alloys | |
| JPS5839232B2 (ja) | アルミニウム及びアルミニウム合金表面の皮膜化成処理液 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100423 |