RU2674529C1 - Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью - Google Patents

Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью Download PDF

Info

Publication number
RU2674529C1
RU2674529C1 RU2018132842A RU2018132842A RU2674529C1 RU 2674529 C1 RU2674529 C1 RU 2674529C1 RU 2018132842 A RU2018132842 A RU 2018132842A RU 2018132842 A RU2018132842 A RU 2018132842A RU 2674529 C1 RU2674529 C1 RU 2674529C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cadmium
coatings
polymer
composition
corrosion resistance
Prior art date
Application number
RU2018132842A
Other languages
English (en)
Inventor
Дарья Александровна Пелясова
Ко Ко Лвин
Михаил Юрьевич Квасников
Тимофей Михайлович Квасников
Ринат Абдулович Фахрутдинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
Priority to RU2018132842A priority Critical patent/RU2674529C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2674529C1 publication Critical patent/RU2674529C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для катодного электроосаждения металлополимерных кадмийсодержащих покрытий. Композиция содержит лакокрасочный материал для катодного электроосаждения, состоящий из эмульсии пленкообразователя в виде эпоксиаминного аддукта, модифицированного толуилендиизоцианатом с молекулярной массой 1700-2500 а.е.м., и пигментной пасты черного цвета, уксусную кислоту и ацетат кадмия, при следующем содержании компонентов, мас. %: лакокрасочный материал для катодного электроосаждения 34±2, уксусная кислота (100%) 0,4±0,1, ацетат кадмия (100%) 4,5-5,5; деминерализованная вода с электропроводностью не выше 20 мкСм/см остальное. Технический результат: получение равномерных и тонких покрытий с высокой коррозионной стойкостью в морской атмосфере. 4 табл.

Description

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных лакокрасочных покрытий на резьбовых металлоизделиях с высокой коррозионной стойкостью в морской атмосфере.
Известны составы и композиции для электролитического (гальванического) осаждения кадмия, широко и эффективно применяемые для защиты стали в морской воде и морской атмосфере. Это связано с тем, что в растворах, содержащих хлориды, кадмий, несмотря на близость электродных потенциалов, является анодом по отношению к железу, что обеспечивает эффективную электрохимическую защиту и, по сравнению с другими металлами, обладает большей химической устойчивостью в данных условиях [Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник, т. 1. - М. - Машиностроение. - 1985. - С. 37]. Высокая пластичность кадмия создает непревзойденные условия для полной затяжки всех резьбовых соединений, что делает такие покрытия незаменимыми для металлоизделий, особенно эксплуатирующихся в агрессивной морской среде [Ямпольский A.M. Гальванические покрытия. Л.: Машиностроение, 1978].
Электролитическое кадмирование традиционно проводится в цианистых электролитах [Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979], например Состав №2 (Карта №31 ГОСТ 9.305) выбранный в качестве прототипа. Однако эти электролиты отличаются всеми недостатками, присущими цианистым электролитам - непостоянством состава вследствие разложения цианидов и ядовитостью. Недостатком таких составов и композиций, а также технологией их нанесения является то, что водорастворимые соединения кадмия обладают высокой токсичностью, канцерогенным действием и являются опасными для живых организмов. Поэтому в настоящее время ищут пути замены гальванического кадмиевого покрытия и/или методы предотвращения выделения кадмия в окружающую среду. Это происходит за счет замены гальванического кадмирования на цинкование, как, например, указанно в пат. RU №2177055, или за счет уменьшения концентрации кадмия при использовании смешанных электролитов, например, кадмий-кобальтовых (пат. RU №2334833), кадмий-железных (пат. RU №2334832) и кадмий-никелевых, (пат. RU №2333295), или создания многослойных систем, включающих нижний кадмиевый слой, получаемый методом электролитического (гальванического) осаждения, и верхние полимерные слои различного состава, как указано, например, в пат. US №3977839 А (США).
Традиционным способом получения защитных покрытий с высокими коррозионными свойствами является получение многослойных полимерных лакокрасочных покрытий, что особенно широко распространенно в окраске кораблей [Дринберг А.С. Калинская Т.В, Уденко И.А. Технология судовых покрытий. М. - ЛКМ-пресс. 2016. 397-399 С.]. Такие лакокрасочные покрытия обладают коррозионной стойкостью в камере соляного тумана (ГОСТ 30630.2.5-2013, метод 215-1.2.1) до 1000 часов. Однако процесс нанесения таких многослойных покрытий требует длительного времени, а также не применим для резьбовых соединений из-за большой толщины и разнотолщинности, обуславливаемой особенностями технологии получения таких покрытий. Покрытия на резьбовых металлоизделиях должны быть очень тонкими и равномерными, чтобы не изменять геометрические размеры резьбы. Кроме того, покрытие должно иметь высокую адгезию к металлу в целях обеспечения низкого коэффициента трения и зашиты от коррозии.
Известен метод окраски электроосаждением из водоразбавляемых лакокрасочных материалов - олигомерных полиэлектролитов, который широко используется в промышленности для получения грунтовочных и однослойных покрытий. Повсеместному внедрению данного метода способствуют такие важные особенности, как низкий расход лакокрасочного материла, гарантированная воспроизводимость качества покрытий, экологическая, взрыво- и пожаробезопасность благодаря использованию водоразбавляемых материалов, которые характеризуются практически нулевым уровнем содержания летучих органических веществ (VOC), опасных загрязнителей воздуха (НАР) и отвечают требованиям экологической безопасности практически любой страны мира. Данный процесс получения покрытий может быть полностью автоматизирован, что позволяет создать замкнутый безотходный техпроцесс. Получаемые методом электроосаждения олигомерных полиэлектролитов покрытия обладают высокими показателями коррозионной стойкости, составляющими для катодных покрытий, полученных на фосфатированной металлической поверхности, до 1280 часов в камере соляного тумана (ГОСТ 30630.2.5-2013, метод 215-1.2.1). [Krylova I.A. Painting by electrodeposition the eve of the 21-st century // Progress in Organic Coating. 2001. Vol. 42. P. 119-131]. Данный метод позволяет получать тонкие (8-25 мкм), равномерные покрытия на изделиях любой конфигурации, включая резьбовые соединения [Квасников М.Ю. Получение лакокрасочных покрытий методом электроосаждения // Промышленные покрытия. - №3-4. - 2018. - С. 56-61]. Для катодного электроосаждения используются полимерные лакокрасочные композиции на основе олигомерных полиэлектролитов, в частности, эпоксиаминные аддукты модифицированные различными изоцианатами [Квасников М.Ю., Крылова И.А. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2001. №4-6. С. 10, С. 24, С. 26].
Одним из направлений метода катодного электроосаждения олигомерных полиэлектролитов является комбинация его с гальваническим процессом, что позволяет получать металлополимерные покрытия из смешанного электролита. Например, так были получены никель-полимерные (пат. RU №2593063), цинк-полимерные (пат. RU №26383730) и медь-полимерные покрытия (пат. RU №2613798), обладающие ценным комплексом свойств, включая высокие антикоррозионные свойства.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание композиции, которая позволят получать равномерные и тонкие металлополимерные покрытия на резьбовых металлоизделиях, которые по показателям коррозионной стойкости в морской атмосфере превосходит гальванические кадмиевые покрытия, получаемые из цианистого электролита.
Поставленная задача решается путем создания композиции включающей лакокрасочный материал для катодного электроосаждения, состоящий из эмульсии пленкообразователя - эпоксиаминного аддукта, модифицированного толуилендиизоцианатом с молекулярной массой 1700-2500 а.е.м., и пигментной пасты черного цвета [Квасников М.Ю., Крылова И.А. // Лакокрасочные материалы и их применение. 2001. №4-6. С. 10, С. 24, С. 26]; уксусную кислоту и водный раствор ацетата кадмия при следующем содержании компонентов, указанном в Таблице 1:
Figure 00000001
Композицию для получения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий готовят следующим образом:
1) Ванну электроосаждения наполовину заполняют свежей деминерализованной водой с электропроводностью не выше 20 мкСм/см. С помощью системы перемешивания в ванне устанавливают движение воды средней интенсивности (без образования бурунов и водоворотов).
2) Затем при перемешивании добавляют в ванну электроосаждения уксусную кислоту (100%) из расчета 3-5 мл кислоты на 100 л рабочего объема ванны и измеряют рН, который должен быть в пределах от 5 до 5,5.
2) В ванну электроосаждения при перемешивании добавляют эмульсию пленкообразователя - эпоксиаминный аддукт, модифицированный толуилендиизоцианатом с молекулярной массой 1700-2500 а.е.м., в количестве 25-29 г на 100 л рабочего объема ванны, а затем требуемое количество пигментной пасты черного цвета в количестве 6-7 г на 100 л рабочего объема ванны. Осуществляют циркуляцию раствора в ванне электроосаждения в течение 30-120 минут.
3) Предварительно приготовленный водный раствор ацетата кадмия с концентрацией 10 г/л при перемешивании медленно добавляют в ванну электроосаждения в количестве 45-55 мл на 100 л рабочего объема ванны электроосаждения и осуществляют циркуляцию раствора в течение 60-120 минут.
4) В ванну электроосаждения добавляют деминерализованную воду с электропроводностью не выше 20 мкСм/см до рабочего объема. Уровень зеркала раствора в ванне электроосаждения должен быть на 100-200 мм ниже бортов ванны электроосаждения. Осуществляют циркуляцию готовой композиции в течение 6-10 часов.
Композицию наносят методом катодного электроосаждения на стальные подложки (изделия) после окончания последнего цикла перемешивания. Стальные подложки (изделия) предварительно подготавливают к нанесению в соответствии с одной из схем №4-7 таблицы №3 ГОСТ 9.402-2004.
Технология получения металлополимерного кадмий-содержащего покрытия одностадийная и заключается в погружении стальных подложек (изделий) в ванну электроосаждения с указанной композицией при рН=5-5,5 и температуре 25-32°С при одновременном воздействии постоянного электрического тока с напряжением 160-180 B в течение 100-150 секунд. После извлечения из ванны электроосаждения стальные подложки (изделия) с нанесенным покрытием промывают деминерализованной водой с электропроводностью не более 50 мкСим/см и подвергают термоотверждению в конвективной печи при Т=170-200°С в течение 25-30 минут.
В Таблице 2 представлены примеры составов композиции, а в Таблице 3 представлены свойства покрытий, полученных на стальных подложках -пластинках из стали 08КП (ГОСТ 1050-88) из композиции с различным соотношением компонентов при указанных выше условиях.
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Из таблицы 3 видно, что покрытия с наилучшими и оптимальными свойствами формируются при содержании в композиции ацетата кадмия в пределах от 4,5 до 5,5 в перерасчете на 100% по сухому остатку (составы композиции 3,4 и 5).
Образцами для сравнения свойств полученных металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий служат покрытия, полученные из:
- цианистого электролита (Состав №2, Карта №31 ГОСТ 9.305) (прототип);
- стандартной системы покрытия для надводного борта выше переменной ватерлинии: 1 слой грунтовки ВЛ-02 (ГОСТ 12707-77) + 2 слоя эмали ПЭ-141 (ТУ 2312-225-56271024-2012) [Дринберг А.С., Калинская Т.В, Уденко И.А. Технология судовых покрытий. М. - ЛКМ-пресс. 2016. 397-399 С.].
В качестве стальных подложек (изделий), на которых наносились покрытия, использовались резьбовые металлоизделия - стальные болты M16 (ГОСТ 7798-70).
Свойства металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий в сравнении с образцами приведены в таблице 4.
Figure 00000006
Как следует из данных Таблицы 4, заявляемая композиция позволяет получать покрытия на резьбовых металлоизделиях, превосходящие по показателям коррозионной стойкости в морской атмосфере гальванические кадмиевые покрытия, получаемые из цианистого электролита, при этом покрытия являются равномерными и тонкими в отличие от многослойных лакокрасочных покрытий, применяемых для окраски кораблей.

Claims (2)

  1. Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмийсодержащих лакокрасочных покрытий на резьбовых металлоизделиях с высокой коррозионной стойкостью в морской атмосфере, содержащая лакокрасочный материал для катодного электроосаждения, состоящий из эмульсии пленкообразователя в виде эпоксиаминного аддукта, модифицированного толуилендиизоцианатом с молекулярной массой 1700-2500 а.е.м., и пигментной пасты черного цвета, уксусную кислоту и ацетат кадмия, при следующем содержании компонентов, мас. %:
  2. лакокрасочный материал для катодного электроосаждения 34±2 уксусная кислота (100%) 0,4±0,1 ацетат кадмия (100%) 4,5-5,5 деминерализованная вода с электропроводностью не выше 20 мкСм/см остальное
RU2018132842A 2018-09-17 2018-09-17 Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью RU2674529C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132842A RU2674529C1 (ru) 2018-09-17 2018-09-17 Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132842A RU2674529C1 (ru) 2018-09-17 2018-09-17 Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674529C1 true RU2674529C1 (ru) 2018-12-11

Family

ID=64753057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132842A RU2674529C1 (ru) 2018-09-17 2018-09-17 Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674529C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2221224A (en) * 1988-07-06 1990-01-31 Ici Plc Simultaneous electrodeposition of metal and film-forming polymer from a single bath
RU2486220C2 (ru) * 2011-09-07 2013-06-27 Закрытое акционерное общество "ОНТК-94" Композиция для катодного электроосаждения с высокой рассеивающей способностью, предназначенная для получения покрытий с повышенной твердостью и износостойкостью
RU2593063C1 (ru) * 2015-03-20 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Композиция для катодного электроосаждения наноструктурных никель-полимерных покрытий
RU2613798C1 (ru) * 2015-10-07 2017-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Композиция и способ получения теплопроводных металлополимерных покрытий с повышенной твердостью методом катодного электроосаждения

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2221224A (en) * 1988-07-06 1990-01-31 Ici Plc Simultaneous electrodeposition of metal and film-forming polymer from a single bath
RU2486220C2 (ru) * 2011-09-07 2013-06-27 Закрытое акционерное общество "ОНТК-94" Композиция для катодного электроосаждения с высокой рассеивающей способностью, предназначенная для получения покрытий с повышенной твердостью и износостойкостью
RU2593063C1 (ru) * 2015-03-20 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Композиция для катодного электроосаждения наноструктурных никель-полимерных покрытий
RU2613798C1 (ru) * 2015-10-07 2017-03-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" Композиция и способ получения теплопроводных металлополимерных покрытий с повышенной твердостью методом катодного электроосаждения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2573461T3 (es) Procedimiento para mejorar la resistencia a la corrosión de superficies metálicas y piezas metálicas dotadas de una resistencia a la corrosión mejorada
US10662540B2 (en) Electrolyte for electroplating
JP2604387B2 (ja) 金属表面にリン酸塩皮膜を形成する方法
CA2941123A1 (en) Passivation of micro-discontinuous chromium deposited from a trivalent electrolyte
US3449222A (en) Metal coating process
LU102072B1 (en) Method for performing plating to prevent pipe from sulfur corrosion
RU2674529C1 (ru) Композиция для получения методом катодного электроосаждения металлополимерных кадмий-содержащих лакокрасочных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью
JP2006312754A (ja) 陽極酸化アルミニウムの表面の処理方法
Indumathi et al. Cadmium-and chromate-free coating schemes for corrosion protection of 15CDV6 steel
AU2013351107B2 (en) Electrode for oxygen evolution in industrial electrochemical processes
RU2437908C1 (ru) Лакокрасочная композиция с высокой рассеивающей способностью для получения химстойких покрытий методом электроосаждения на катоде
JPS62107096A (ja) 亜鉛メツキ鋼板の表面処理方法
JPS60190588A (ja) 亜鉛または亜鉛合金めつき鋼板の黒色処理方法
CN115558915A (zh) 一种镁合金高耐腐蚀疏水性封闭剂及其制备方法
RU2617088C1 (ru) Способ получения антикоррозионного износостойкого покрытия на сплавах магния
Zhirnov et al. New protective coatings for replacing cadmium coatings on steel parts
CA1116548A (en) Method of producing a composite coated steel sheet
US3449229A (en) Electrophoretic deposition on zinc enriched metal surface
MX2022007462A (es) Composiciones de material de recubrimiento por electrodeposicion que contienen pigmento negro de humo.
US6740361B1 (en) Passivating of zinc surfaces
US3257295A (en) Method of chemically treating metals
Selvaraj Stainless steel powder as a protective and decorative pigment for steel structures in organic coating industries
JP2006506531A (ja) 裸鋼板あるいは、亜鉛層であるいはポリマーを含む亜鉛合金層で被覆される亜鉛めっきを施された鋼板、および電気めっきによる製造方法
US20220127744A1 (en) Methods and Compositions for Improved Adherence of Organic Coatings to Materials
RU2593063C1 (ru) Композиция для катодного электроосаждения наноструктурных никель-полимерных покрытий