RU2802936C1

RU2802936C1 - Method of passivation of galvanized steel

Info

Publication number: RU2802936C1
Application number: RU2023114273A
Authority: RU
Inventors: Юрий Игоревич Кузнецов; Николай Николаевич Андреев; Ольга Александровна Гончарова; Андрей Юрьевич Лучкин; Ольга Сергеевна Макарова
Filing date: 2023-05-31
Publication date: 2023-09-05

Abstract

FIELD: galvanized steel processing.

SUBSTANCE: invention is related to processing of zinc-coated steel products and can be used to combat corrosion in the car building, shipbuilding, agricultural and other industries. The method of passivation of galvanized steel consists of treatment of galvanized steel with neodecanoic acid vapors in a closed space at a temperature of 80-140°C.

EFFECT: provision of high corrosion resistance of the zinc coating.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке стальных изделий с цинковым покрытием и может использоваться для борьбы с коррозией в автомобильной, судостроительной, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности.The invention relates to the processing of zinc-coated steel products and can be used to combat corrosion in the automotive, shipbuilding, agricultural and other industries.

Цинковые покрытия широко используются в промышленности для защиты стальных изделий от коррозии. Защита ими стали основана на протекторном действии цинка. Однако цинк сам по себе недостаточно стоек в атмосферных условиях. Из-за этого оцинкованные изделия подвержены так называемой «белой» коррозии.Zinc coatings are widely used in industry to protect steel products from corrosion. Their protection of steel is based on the protective action of zinc. However, zinc itself is not sufficiently resistant to atmospheric conditions. Because of this, galvanized products are susceptible to so-called “white” corrosion.

Распространенным способом защиты оцинкованных изделий от нее является обработка водными растворами, содержащими ингибиторы. В их качестве долгое время использовали соединения 6-и валентного хрома (Грачева М.Н. Гальванотехника при изготовлении предметов бытового назначения. Изд. Легкая индустрия. 1970. 334 с.). Недостатком таких растворов является высокая токсичность.A common way to protect galvanized products from it is to treat it with aqueous solutions containing inhibitors. Compounds of 6-valence chromium have been used for a long time (Gracheva M.N. Galvanic engineering in the manufacture of household items. Publishing house Light Industry. 1970. 334 pp.). The disadvantage of such solutions is their high toxicity.

Последние десятилетия для пассивации цинковых покрытий используют бесхроматные составы. В литературе описано большое количество таких композиций (патенты US 4384902 A, US 5344505, US 6287704 B1, US 7314671 B1, US 6524403 B1). Общим их недостатком является невысокая эффективность при защите оцинкованной стали от коррозии в условиях солевого тумана. Такие условия, определяются ASTM B 117, и являются одним из самых быстрых и надежных методов оценки защитной способности пассивирующих составов.In recent decades, chromate-free compounds have been used to passivate zinc coatings. A large number of such compositions are described in the literature (patents US 4384902 A, US 5344505, US 6287704 B1, US 7314671 B1, US 6524403 B1). Their common disadvantage is their low efficiency in protecting galvanized steel from corrosion in salt fog conditions. These conditions, defined by ASTM B 117, are one of the fastest and most reliable methods for assessing the protective ability of passivating compounds.

Авторами статьи (Мешалкин В.П., Абрашов А.А., Ваграмян Т.А., Григорян Н.С., Желудкова Е.А. Разработка состава и изучение свойств нового высокоэффективного защитного конверсионного кремнийсодержащего покрытия на оцинкованных поверхностях. /Доклады Академии Наук. 2017. № 5. С. 538-541/ предложен способ защиты, основанный на применении водного раствора, содержащего: метасиликат натрия, перекись водорода, аскорбиновую кислоту, магний сернокислый, пирофосфат калия (аналог). По данным авторов патента RU 2677579C1 он полностью защищает оцинкованную сталь в солевом тумане около 38 часов.Authors of the article (Meshalkin V.P., Abrashov A.A., Vagramyan T.A., Grigoryan N.S., Zheludkova E.A. Development of the composition and study of the properties of a new highly effective protective silicon-containing conversion coating on galvanized surfaces. /Reports of the Academy Nauk. Completely protects galvanized steel in salt spray for approximately 38 hours.

Обработка оцинкованной стали, описанная в патенте RU 2 677 579 подразумевает использование водного раствора натрия кремнекислого пятиводного, перекиси водорода, оксиэтилендифосфоновой кислоты, сахарина и пирофосфат калия и выделяется, среди описанных в технической литературе, повышенной защитной способностью. По данным авторов патента RU2677579 C1 в условиях солевого тумана она обеспечивает полную защиту оцинкованной стали на протяжении 100 часов. Однако и этот результат не в полной мере отвечает современным требованиям.The processing of galvanized steel described in patent RU 2 677 579 involves the use of an aqueous solution of sodium silicate pentahydrate, hydrogen peroxide, oxyethylene diphosphonic acid, saccharin and potassium pyrophosphate and stands out, among those described in the technical literature, for its increased protective ability. According to the authors of the patent RU2677579 C1, in salt fog conditions, it provides complete protection of galvanized steel for 100 hours. However, this result does not fully meet modern requirements.

Техническим результатом заявленного изобретения является разработка способа пассивации оцинкованной стали, обеспечивающего высокую коррозионную стойкость цинкового покрытия.The technical result of the claimed invention is the development of a method for passivation of galvanized steel, ensuring high corrosion resistance of the zinc coating.

Технический результат достигается за счет обработки оцинкованной стали парами неодекановой кислоты в замкнутом объеме при температуре 80 - 140°С.The technical result is achieved by treating galvanized steel with neodecanoic acid vapor in a closed volume at a temperature of 80 - 140°C.

Ниже приводятся примеры реализации предложенного способа пассивации оцинкованной стали, подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность и сравнение его антикоррозионных свойств с аналогом и прототипом.Below are examples of the implementation of the proposed method of passivation of galvanized steel, a detailed description of the invention, explaining its technical essence and a comparison of its anti-corrosion properties with an analogue and prototype.

Для коррозионных испытаний готовили образцы стали с цинковым покрытием Ц12. Плоские образцы Ст.3 размером 30×40×3 мм с отверстиями для крепления в ячейках и камерах зачищали наждачной бумагой различной зернистости, обезжиривали спиртом и хранили в эксикаторе над прокаленным CaCl₂ в течение не менее 3 суток. Перед цинкованием сталь травили в 15%-ном растворе соляной кислоты в течение 15 секунд и промывали дистиллированной водой. Для цинкования использовали электролит содержащий: ZnCl₂ - 45 г/л, KCl - 220 г/л, Н₃ВО₃ - 20 г/л и блескообразующие добавки Экомет цинк 31А и 31Б - 21 мл/л каждой. Покрытие толщиной 15 мкм наносили при плотности тока 1 А/дм² в течение 20 мин. В качестве анода использовали цинковую пластину. Толщину слоя цинка контролировали гравиметрическим методом. После процесса цинкования образцы отмывали дистиллированной водой, обезжиривали ацетоном, сушили в течение часа на воздухе и после этого пассивировали.For corrosion tests, samples of steel with a zinc coating Ts12 were prepared. Flat samples of St.3 measuring 30×40×3 mm with holes for fastening in cells and chambers were cleaned with sandpaper of various grain sizes, degreased with alcohol and stored in a desiccator over calcined CaCl ₂ for at least 3 days. Before galvanizing, the steel was pickled in a 15% solution of hydrochloric acid for 15 seconds and washed with distilled water. For galvanizing, we used an electrolyte containing: ZnCl ₂ - 45 g/l, KCl - 220 g/l, H ₃ VO ₃ - 20 g/l and shine-forming additives Ecomet zinc 31A and 31B - 21 ml/l each. A coating 15 µm thick was applied at a current density of 1 A/ ^dm2 for 20 minutes. A zinc plate was used as an anode. The thickness of the zinc layer was controlled by the gravimetric method. After the galvanizing process, the samples were washed with distilled water, degreased with acetone, dried in air for an hour and then passivated.

Водный раствор для пассивации оцинкованной стали по способу аналогу содержал 25 г/л метасиликата натрия, 30 г/л перекиси водорода, 2 г/л аскорбиновой кислоты,15 мг/л магния сернокислого и 4мг/л пирофосфата калия. Обработку проводили окунанием образцов в раствор. После этого образцы промывали дистиллированной водой и сушили в токе теплого воздуха.An aqueous solution for passivation of galvanized steel using a similar method contained 25 g/l sodium metasilicate, 30 g/l hydrogen peroxide, 2 g/l ascorbic acid, 15 mg/l magnesium sulfate and 4 mg/l potassium pyrophosphate. The treatment was carried out by dipping the samples into the solution. After this, the samples were washed with distilled water and dried in a stream of warm air.

Водный раствор для пассивации оцинкованной стали по способу прототипу содержал 25 г/л метасиликата натрия, 25 г/л перекиси водорода, 0.25 г/л оксиэтилендифосфоновой кислоты, 0,35 г/л сахарина, 7 мг/л пирофосфат калия. Обработку проводили окунанием образцов в раствор. После этого образцы промывали дистиллированной водой и сушили в токе теплого воздуха.The aqueous solution for passivation of galvanized steel according to the prototype method contained 25 g/l sodium metasilicate, 25 g/l hydrogen peroxide, 0.25 g/l oxyethylene diphosphonic acid, 0.35 g/l saccharin, 7 mg/l potassium pyrophosphate. The treatment was carried out by dipping the samples into the solution. After this, the samples were washed with distilled water and dried in a stream of warm air.

Обработку оцинкованной стали по заявленному способу пассивации оцинкованной стали проводили в стеклянных ячейках емкостью 0.6 л с навеской (0.1 г) неодекановой кислоты. Ячейки герметично закрывали и помещали в нагретый сушильный шкаф. Температура шкафа устанавливалась от 70 до 150°С.The processing of galvanized steel according to the stated method of passivation of galvanized steel was carried out in glass cells with a capacity of 0.6 l with a sample (0.1 g) of neodecanoic acid. The cells were hermetically sealed and placed in a heated drying cabinet. The cabinet temperature was set from 70 to 150°C.

Испытания в солевом тумане проводили в камере WEISS SC 450 при комнатной температуре. Каждый часовой цикл испытаний включал 15-ти минутное распыление 3%-го раствора NaCl и 45-ти минутную экспозицию образцов в образовавшемся при распылении солевом тумане. Осмотр образцов проводили через 55 мин после начала каждого цикла.Salt spray tests were carried out in a WEISS SC 450 chamber at room temperature. Each hour-long test cycle included a 15-minute spraying of a 3% NaCl solution and a 45-minute exposure of the samples to the salt fog formed during spraying. The samples were examined 55 minutes after the start of each cycle.

Время обработки оцинкованной стали по предлагаемому способу, способам аналогу и прототипу составляло 10 мин.The processing time for galvanized steel using the proposed method, analogue and prototype methods was 10 minutes.

В таблице показано влияние температуры обработки на защиту оцинкованной стали по предлагаемому способу.The table shows the effect of processing temperature on the protection of galvanized steel using the proposed method.

Данные Таблицы свидетельствуют, что предлагаемый способ парофазной пассивации оцинкованной стали неодекановой кислотой при соблюдении указанных температур обработки (примеры 2, 3 и 4) обеспечивает более эффективную защиту оцинкованной стали от белой коррозии, чем способы аналог и прототип. Нарушение указанного температурного режима ведет к резкому (ниже уровня аналога и прототипа) снижению защиты оцинкованной стали (примеры 1 и 5).The data in the Table indicate that the proposed method of vapor-phase passivation of galvanized steel with neodecanoic acid, subject to the specified processing temperatures (examples 2, 3 and 4), provides more effective protection of galvanized steel from white corrosion than analogue and prototype methods. Violation of the specified temperature regime leads to a sharp (below the level of the analogue and prototype) reduction in the protection of galvanized steel (examples 1 and 5).

Таблица. Влияние температуры обработки на защиту оцинкованной стали по предлагаемому способу.Table. The influence of processing temperature on the protection of galvanized steel using the proposed method. Пример №Example No. Способ обработкиProcessing method Температура обработки, °СProcessing temperature, °C Время полной защиты, часовFull protection time, hours 1.1. Предлагаемый способ Suggested method 7070 4848 2.2. Предлагаемый способSuggested method 8080 110110 3.3. Предлагаемый способSuggested method 110110 160160 4.4. Предлагаемый способSuggested method 140140 120120 5.5. Предлагаемый способSuggested method 150150 6262 АналогAnalogue 2525 ПрототипPrototype 8989

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит увеличить сроки защиты изделий из оцинкованной стали.Thus, the use of the proposed invention will increase the protection period of galvanized steel products.

Claims

A method of passivation of galvanized steel, which consists of treating it with neodecanoic acid vapor in a closed volume at a temperature of 80-140°C.