ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РЖАВЧИНЫ Российский патент 2003 года по МПК C23C22/20 

Изобретение относится к составам для химической обработки поверхности металла, а именно к составам, предотвращающим коррозию металла и предназначенным для подготовки поверхности металла к нанесению лакокрасочных покрытий без предварительного удаления продуктов коррозии.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в строительной индустрии, для обработки крупногабаритных и сложнопрофильных изделий из черных металлов, в том числе, работающих в условиях морского климата, в машиностроении, на транспорте, при ремонте бытовой техники. Предлагаемый состав может быть использован для обработки сварных швов и поверхностей металлов, покрытых окалиной.

Известен состав для ускоренного фосфатирования металлов, содержащий ортофосфорную кислоту, изопропиловый спирт, воду, нитрат цинка, этанол и/или бутанол, винную кислоту, триэтаноламин, алкилацетат С3-С7 и/или танин, желтую и/или красную кровяную соль (патент РФ 2070945, публ. 27.12.96, Бюлл. 36). Признаком, совпадающим с заявляемой композицией, является наличие в известном составе ортофосфорной кислоты, нитрата цинка, желтой кровяной соли и воды. Обработка поверхности металла известным составом так же, как и заявляемой композицией, приводит к разрушению имеющихся продуктов коррозии и образованию защитной фосфатной пленки, обладающей высокими адгезионными свойствами. Недостатком известного состава является большое число ингредиентов и, соответственно, высокая себестоимость конечного продукта.

Известен также состав для защиты от коррозии металлических поверхностей из черных металлов, предназначенный, как и заявляемое изобретение, для обработки сварных швов и поверхностей, покрытых окалиной (патент РФ 2160324, публ. 10.12.2000, Бюлл. 34). Признаком, совпадающим с заявляемой композицией, является наличие в известном составе ортофосфорной кислоты и моющего средства. Недостатком известного состава является недолговечность как следствие присутствия в составе композиции моноэтаноламина, разрушающегося в кислой среде в течение шести месяцев, что, в свою очередь, приводит к возобновлению процесса коррозии металла и необходимости возобновления обработки поверхности преобразователем ржавчины.

Наиболее близким к заявляемой композиции по совокупности существенных признаков является композиция для обработки металлической поверхности (патент РФ 2120495, публ. 20.10.98, Бюлл. 29). Известная композиция содержит ортофосфорную кислоту, цинк азотнокислый, калий железисто-синеродистый (желтую кровяную соль), фторуглеродное соединение общей формулы RfZQ и воду. Принят за прототип. Недостатком известной композиции, препятствующим достижению указанных ниже технических результатов, является недостаточная эффективность при обработке изделий из черных металлов, покрытых окалиной, сварных швов, а также поверхности металлов, предназначенных для работы в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи увеличения срока эксплуатации металлических изделий, преимущественно крупногабаритных и сложнопрофильных конструкций, имеющих сварные швы или покрытых ржавчиной и окалиной, например пролетов мостов, опор линий электропередач, а также предназначенных для работы в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате.

Осуществление заявляемого изобретения позволяет получить следующие технические результаты:
- образование на поверхности металла после обработки заявляемым составом защитной пленки, предотвращающей дальнейшее развитие коррозии;
- образование защитной пленки, служащей грунтом для лакокрасочных покрытий;
- дополнительная защита от коррозии за счет протекторного эффекта, возникающего между образовавшейся пленкой и основным металлом;
- возможность варьировать соотношение компонентов с учетом характера обрабатываемой поверхности и условий эксплуатации изделия;
- ускорение процесса обработки изделий;
- возможность использовать любое неионогенное моющее средство;
- снижение себестоимости.

Указанные результаты при осуществлении заявляемого изобретения достигаются тем, что так же, как прототип, заявляемый преобразователь ржавчины содержит ортофосфорную кислоту, калий железисто-синеродистый (желтую кровяную соль) и воду. Особенность заявляемого изобретения состоит в том, что преобразователь дополнительно включает алюминий азотнокислый и неионогенное моющее средство при соотношении компонентов, мас.%:
Ортофосфорная кислота (85%) - 50,0-60,0
Алюминий азотнокислый - 2,5-4,0
Калий железисто-синеродистый (желтая кровяная соль) - 3,0-4,0
Неионогенное моющее средство - 0,1-0,2
Вода - Остальное
Присутствие каждого из компонентов в заявляемой композиции для обработки поверхности металла, а также количественный состав композиции в совокупности приводит к достижению указанных технических результатов.

Наличие в составе композиции азотнокислого алюминия приводит к существенному увеличению разницы электродного потенциала, возникающего между металлом, подвергаемым обработке, и другими компонентами, входящими в состав преобразователя, что, в свою очередь, исключает возможность процесса электрохимической коррозии, а также повышает эффект протекторной защиты. Заявляемый состав особенно эффективен для защиты от коррозии изделий из черных металлов, предназначенных для работы в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате.

Дополнительным преимуществом заявляемого изобретения является возможность частичной замены в составе композиции соли алюминия на соль цинка. Указанное сочетание солей цинка и алюминия обеспечивает высокую активность процесса преобразования ржавчины. В результате этого значительно увеличивается глубина проникновения преобразователя в слой ржавчины и ускоряется процесс связывания растворенных под действием кислоты продуктов коррозии железа и образования прочной и устойчивой к атмосферному воздействию пленки. Это свойство заявляемого преобразователя ржавчины обеспечивает его эффективное использование для защиты от коррозии изделий, покрытых слоем ржавчины толщиной до 100 мкм, или слоем окалины, или сварных швов.

Заявляемый состав высокоэффективен также для обработки внутренних поверхностей емкостей, предназначенных для транспортировки агрессивных материалов. В частности, заявляемый состав значительно улучшил эксплуатационные характеристики вагонов, используемых для перевозки минеральных удобрений.

Себестоимость заявляемого состава значительно снижена по сравнению с себестоимостью состава-прототипа за счет того, что из числа ингредиентов композиции исключено дорогостоящее фторорганическое соединение, используемое в качестве поверхностно-активного компонента, с заменой его на неионогенное моющее средство.

Заявляемую композицию получают путем растворения в воде указанных компонентов при механическом перемешивании и температуре 20-30^oC.

При этом используют химические вещества, выпускаемые промышленностью:
ортофосфорная кислота - ГОСТ 6552-80;
алюминий азотнокислый 9-водный - ГОСТ 3757-75;
цинк азотнокислый - ГОСТ 5106-77;
калий железисто-синеродистый - ГОСТ 6816-79;
неионогенное моющее средство, например "Аквалин" или "Прогресс";
вода дистиллированная - ГОСТ 6709-72.

Приготовленную композицию наносят на металлическую поверхность без предварительного устранения продуктов коррозии с помощью тампона, кисти или пульверизатора и затем высушивают при температуре 20-30^oС в течение 2-8 часов в зависимости от температурного режима и толщины слоя ржавчины или окалины. Лакокрасочное покрытие наносят через 24 часа после окончания сушки.

Примеры выполнения изобретения:
Состав 1
Компоненты - Количество, мас.%:
Железисто-синеродистый калий - 3,5
Азотнокислый алюминий - 3,0
Ортофосфорная кислота (85%) - 55,0
Моющее средство - 0,2
Вода - Остальное
Состав 2
Компоненты - Количество, мас.%:
Железисто-синеродистый калий - 3,5
Азотнокислый алюминий - 2,5
Азотнокислый цинк - 2,5
Ортофосфорная кислота (85%) - 55,0
Моющее средство - 0,2
Вода - Остальное
Контроль прочности и коррозионной и адгезионной стойкости образовавшегося покрытия был проведен в соответствии с ГОСТ 15140-78 методом решетчатых надрезов в условиях, имитирующих повышенную агрессивность окружающей среды, например жаркий морской климат, а также воздействие минеральных удобрений (всего две серии испытаний).

В каждой из двух серий испытаний каждым из приведенных выше образцов были обработаны 12 пластин (всего - 48 пластин) размером 70 х 150 х 1,5 мм, изготовленных из стали 20 согласно ГОСТ 16523-70. Слой ржавчины на пластинах составлял 30-90 мкм.

При проведении испытаний, имитирующих жаркий морской климат, после обработки заявляемым составом стальные пластины были помещены в эксикаторы над парами 3% водного раствора хлористого натрия. Испытания проводили при температуре (80±5)^oC в течение 400 часов. Контрольные замеры площади разрушения покрытия производили с интервалом в 100, 200 и 400 часов.

Результаты проверочных испытаний приведены в табл.1 и 2.

Таким образом, из вышеизложенного видно, что заявляемые композиции для обработки поверхности металла отвечают требуемым критериям патентоспособности и обладают значительными преимуществами по сравнению с известными средствами, предназначенными для достижения той же цели:
- за короткий промежуток времени образуют на поверхности металла высокопрочное пленочное антикоррозионное покрытие без предварительного удаления слоя ржавчины и обезжиривания поверхности металла;
- эффективны в условиях повышенной агрессии окружающей среды, например в морском климате;
- предназначены для антикоррозионной защиты изделий, покрытых окалиной и сварных швов;
- образуют пленочное покрытие, служащее основой для последующего нанесения любых лакокрасочных материалов.

Изобретение относится к составам для химической обработки поверхности металла, а именно к составам, предотвращающим коррозию металла и предназначенным для подготовки поверхности металла к нанесению лакокрасочных покрытий без предварительного удаления продуктов коррозии. Преобразователь ржавчины содержит, мас.%: ортофосфорную кислоту 50,0-60,0, калий железисто-синеродистый (желтую кровяную соль) 3,0-4,0, алюминий азотнокислый 2,5-4,0, неионогенное моющее средство 0,1-0,2 и воду. Технический результат: увеличение срока эксплуатации изделий, повышение ударопрочности обработанных изделий, ускорение процесса обработки. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Преобразователь ржавчины, содержащий ортофосфорную кислоту, калий железисто-синеродистый и воду, отличающийся тем, что он дополнительно включает алюминий азотнокислый и неионогенное моющее средство при соотношении компонентов, мас.%:
Ортофосфорная кислота (85%) - 50,0-60,0
Алюминий азотнокислый - 2,5-4,0
Калий железисто-синеродистый (желтая кровяная соль) - 3,0-4,0
Неионогенное моющее средство - 0,1-0,2
Вода - Остальное
2. Преобразователь ржавчины по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает цинк азотнокислый в количестве 1,0-2,5 мас.%.