RU2492280C1

RU2492280C1 - Хроматирующий состав

Info

Publication number: RU2492280C1
Application number: RU2012103111/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Анатольевич Гагауз; Олег Викторович Чумаевский; Елена Алексеевна Мякишева
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ФК"
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-09-10
Also published as: RU2012103111A

Abstract

Изобретение относится к области обработки поверхности металлов, в частности к хроматированию оцинкованной стали. Хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали содержит, г/л: ионы СrО₃ 10,0-15,0, ионы Сr³⁺ 4,0-6,0, ионы РO₄ ^-2 10,8-12,0, полиакрилат аммония 6,0-7,0, ОП-10 0,5-1,0, моноэтаноламид 1,0-2,0, вода - остальное. Использование предложенного хроматирующего состава обеспечивает эффективную защиту оцинкованной стали от белой ржавчины и почернения. 2 табл., 4 пр.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к технической обработке поверхности металлов, в частности к хроматированию оцинкованной стали и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Существующий уровень техники

Уже длительное время для обработки поверхности металлов используются составы на основе шестивалентного хрома и его солей. Один из таких составов описан в ГОСТ 9-305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические».

Состав содержит

Натрия или калия бихромат технический	150 /дм³
Кислота серная	8-12 г/дм³

Но поскольку шестивалентный хром вреден для человеческого организма и окружающей среды, в последнее время для обработки металлов стали применять хроматирующие растворы на основе трехвалентного хрома или на основе композиции трех и шестивалентного хрома. Ввиду того что трехвалентный хром уступает по коррозионной защите шестивалентному, в такие составы вводят антикоррозионные добавки такие как фториды и силикаты.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному хроматирующему составу является состав, описанный в патенте RU 2425911 «Хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности».

Состав содержит:

51,0-90,0 г/л - ионов CrO₃

1,0-1,5 г/л - ионов Cr³⁺

102,0-120,0 г/л - ионов фосфата

0,1-0,4 - ионов фтороцирконата

3,0-6,0 г/л - полиакрилата аммония

Причем в качестве восстановителя используется фосфиновая кислота.

Состав прототипа эффективен при защите оцинкованной стали от поражения белой ржавчиной.

Однако если оцинкованная поверхность содержит в сплаве даже небольшой % алюминия, коррозия на поверхности металла наблюдается не только в виде белой ржавчины, но и в виде почернения металла. Почернению металла способствуют добавки фторидов и силикатов, содержащихся в хроматирующих составах.

Задачей заявляемого изобретения является создание эффективного хроматирующего состава для защиты оцинкованной стали от белой ржавчины и почернения.

Суть настоящего изобретения

В настоящем изобретении предлагается хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали, применение которого эффективно защищает от появления белой ржавчины и почернения.

Поставленная задача достигается за счет того, что заявляемый хроматирующий состав содержит ионы хрома шестивалентного, ионы хрома трехвалентного, фосфат ионы, полиакрилат аммония, ОП-10 и моноэтаноламид при следующем соотношении компонентов, г/л: ионы CrO₃ 10,0-15,0, ионы Cr³⁺ 4,0-6,0, ионы PO₄ ^-2 10,8-12,0, полиакрилат аммония 6,0-7,0, ОП-10 0,5-1,0, моноэтаноламид 1,0-2,0, вода - остальное.

В качестве ионов CrO₃ используется хромовый ангидрид либо отработанный хромсодержащий электролит. В качестве ионов РO₄ ^2- используется ортофосфорная кислота, либо экстракционная фосфорная кислота. Cr³⁺ получается в результате восстановления шестивалентного хрома восстановителем формалином.

ОП-10 поверхностно-активное вещество, представляет собой продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена и обладает отличными смачивающими свойствами.

Добавка его в хроматирующий состав снижает поверхностное натяжение на границе хроматирующего раствора и металла и обеспечивает равномерное проникновение хроматирующего раствора по всей поверхности металла и во все его поры.

Моноэтаноламид представляет собой продукт конденсации моноэтаноламина и жирных кислот кокосового масла и обладает отличными смачивающими свойствами.

Добавка его в хроматирующий состав позволяет увеличить коррозионную стойкость получаемого хроматного покрытия.

Состав не содержит фтористых соединений ввиду того что, входя в состав хроматного покрытия они в агрессивной и влажной среде способствуют почернению металла.

Способ получения состава (примеры)

Пример 1

В стакан наливали 400-500 мл воды, затем засыпали 14 г хромого ангидрида, 14 г ортофосфорной кислоты (75% концентрации) и добавляли 0,4 г формалина для частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный. По истечении реакции восстановления добавляли 6 г полиакрилата аммония и 0,5 г ОП-10 в любой последовательности. После перемешивания компонентов добавляют воды до литра.

Пример 2

В стакан наливали 400-500 мл воды, затем засыпали 17,5 г хромого ангидрида, 15,7 г ортофосфорной кислоты (75% концентрации) и добавляли 0,5 г формалина для частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный. По истечении реакции восстановления добавляли 6,5 г полиакрилата аммония и 0,75 г ОП-10 в любой последовательности. После перемешивания компонентов добавляли воды до литра.

Пример 3

В стакан наливали 400-500 мл воды, засыпали 21 г хромого ангидрида, 16,5 г ортофосфорной кислоты (75% концентрации) и добавляли 0,6 г формалина для частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный. По истечении реакции восстановления добавляли 7 г полиакрилата аммония и 1 г ОП-10 в любой последовательности. После перемешивания компонентов добавляли воды до литра.

Пример 4 (по прототипу)

Для приготовления состава смешивали 282 г отработанного хромсодержащего электролита с содержанием CrO₃ 250 г/л, 158 г экстракционной фосфорной кислоты (72%-ной концентрации) и 546 г воды. Смесь перемешивали и нагревали до 70°С. Затем, не прекращая перемешивания добавляли 3,75 г фосфиновой кислоты в качестве восстановителя с целью частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный до получения 1 г/л ионов Cr³⁺. По истечении реакции восстановления в раствор добавляли 5,2 г гексафторциркониевой кислоты (40%-ной концентрации) и 4,5 г полиакрилата аммония. Перемешивали смесь до полного растворения компонентов. Перед использованием хроматирующий состав охлаждали до комнатной температуры.

Содержания компонентов в г/л в примерах заявляемого состава и прототипа приведены в таблице 1.

Таблица 1
Компоненты	содержание, г/л
	1	2	3

CrO₃	10,0	12,5	15,0
Cr³⁺	4,0	5,0	6,0
PO₄	10,8	11,4	12,0
ZrF₆ ^2-	-	-	-
Полиакрилат аммония	6	6,5	7
ОП-10	0,5	0,75	1,0
Моноэтаноламид	1,5	1,5	2,0

Образцы оцинкованной стали марки Z 140 размером 70×150×0,5 обрабатывали в течение 1-3 секунд в описанных составах при комнатной температуре и далее сушили в сушильном шкафу при температуре 120°С.

По истечении 24 часов выдержки образцы оцинкованной стали с хроматным покрытием подвергали испытаниям на коррозионную стойкость, которую оценивали по поражению белой ржавчиной и почернения.

Испытания на поражение белой ржавчиной проводили в камере солевого тумана и водном растворе 50 г/л NaCl+3 г/л H₂O₂, используя по 5 образцов каждого примера.

В камере солевого тумана оценивали поражения площади образцов каждого примера.

В водном растворе 50 г/л NaCl+3 г/л H₂O₂ оценивали % поражения площади образцов белой ржавчиной по истечению 3 часов выдержки.

Испытание на стойкость к почернению проводили в камере влажности, используя по 20 образцов каждого примера: образцы складывали стопой и сжимали между двумя прямоугольными пластинами из прочного металла с болтовыми отверстиями в каждом из четырех углов, скрепляя гайками на болтах с усилием и ставили в камеру влажности на 120 часов.

Результаты коррозионных испытаний данных составов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Примеры составов	Испытания на стойкость к появлению белой ржавчины, % поражения
	в камере солевого тумана	в водном растворе 50 г/л NaCl+3 г/л H₂O₂

1	0	0,2
2	0	0,2
3	0	0,3
4	5	1,2

Из приведенных примеров видно, что использование заявляемого хроматирующего состава эффективно защищает оцинкованную сталь от поражения белой ржавчиной и почернения.

Литература

1. ГОСТ 9-305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические».

2. Патент RU 2425911 «Хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности».

Claims

Хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали, содержащий ионы хрома шестивалентного, ионы хрома трехвалентного, фосфат ионы, полиакрилат аммония, ОП-10 и моноэтаноламид при следующем соотношении компонентов, г/л: ионы СrО₃ 10,0-15,0, ионы Сr³⁺ 4,0-6,0, ионы РО₄ ^-2 10,8-12,0, полиакрилат аммония 6,0-7,0, ОП-10 0,5-1,0, моноэтаноламид 1,0-2,0, вода - остальное.