СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2009 года по МПК C23C22/14 C23C22/18 

Описание патента на изобретение RU2354747C1

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и предназначено для предварительной обработки поверхности металлов под последующее нанесение лакокрасочного покрытия, в частности методом электрофореза.

Известен способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку металлического изделия водным раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата, хлората и сульфата, и корректирование раствора в процессе выработки, отличающийся тем, что с целью обеспечения стабильности защитных свойств фосфатного покрытия корректирование ведут раствором, содержащим, мас.%:

Zn2+ 12-14 P2O5 14,4-18,0 NO3 - 11,1-13,7 SO4 2- 3,0-4,0 Ni2+ 0,08-0,1 ClO3 - 0,1-0,3 вода до 100%

Способ получения фосфатного покрытия по п.1, отличающийся тем, что корректировка производится добавлением 4-5 г/дм3 исходного концентрата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку поверхности металла раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата и хлората, отличающийся тем, что для получения мелкокристаллического коррозионно-стойкого фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 30-45°С за время от 2-х до 10-ти минут он дополнительно содержит ионы кальция при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn2+ 1,527-3,225 Р2O5 4,347-8,385 NO3 - 0,822-1,935 Ni2+ 0,023 - 0,086 ClO3 - 0,587-1,505 Са2+ 0,06-0,157

Недостатком данного способа является наличие в составе раствора никеля, присутствие которого как и его соединений является нежелательным с точки зрения гигиены рабочих мест и защиты окружающей среды от загрязнений.

Задачей данного изобретения является создание способа фосфатирования металлов, с помощью которого можно получать фосфатные пленки, не уступающие по качеству и коррозионной стойкости пленкам на основе Zn2+-Ni2+ и в то же время не имеющие недостатков, связанных с присутствием в составе никеля и его соединений.

Поставленная задача достигается тем, что поверхность металла обрабатывают водным раствором фосфатирования, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата и хлората, отличается способ тем, что обработку поверхности металла осуществляют при температуре 35-40°С за время от 2-х до 5-ти минут водным раствором фосфатирования, дополнительно содержащим ионы марганца при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn2+ 2,00-3,15 P2O5 3,80-7,14 NO3 - 1,10-1,95 ClO3 - 0,18-0,51 Mn2+ 0,002-0,21

причем до начала обработки водный раствор фосфатирования корректируют при температуре 20-25°С, по значению свободной кислотности до 0,4-0,9 «точек» добавлением NaOH или Na2СО3.

Применение предлагаемого способа позволяет получить фосфатное покрытие, равноценное по своим качественным показателям и по коррозионной стойкости, но более экономичное и соответствующее экологическим требованиям, в частности не содержащее никеля.

В соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» Министерства здравоохранения РФ:

- величина ПДК никеля соли в виде гидроаэрозоля 0.005 мг/м3, класс опасности 1 - чрезвычайно опасный, особенности действия на организм человека К - канцерогены, А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях.

- величина ПДК марганец нитрат гексагидрат 1,5/0,5 мг/м3, класс опасности 2 - высокоопасный, особенности действия на организм человека А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях.

В соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» Министерства здравоохранения РФ:

- величина ПДК никеля 0.05 мг/л, класс опасности 2.

- величина ПДК марганца 0.1 мг/л, класс опасности 3.

Предлагаемый способ фосфатирования может осуществляться путем распыления.

Испытания проводили на образцах холоднокатаной листовой стали 08КП (ГОСТ 16523-97) толщиной 08-09 мм размером 150×70 мм.

Подлежащую обработке поверхность металла перед операцией фосфатирования обезжиривали, тщательно промывали и подвергали обработке активатором на основе солей титана.

В качестве обезжиривающего препарата использовали моющий препарат Фоскон 205 ТУ 2149-067-10964029-97, изм.1,

концентрация, г/л 5-12 температура, °С 55-65 время обработки, мин 2-5

Промывка водопроводной водой

температура, °С 20-35 время обработки, мин 1-2

Активацию металлической поверхности проводили активатором фосфатирования Фоскон 471 ТУ 2149-095-10964029-98, изм.1

концентрация, г/л 0,5-1,5 температура, °С 20-40 время обработки, мин 1-2

Фосфатирование металлической поверхности

температура, °С 35-40 время обработки, мин 2-5 свободная кислотность, «точек» 0,4-0,9

Промывка водопроводной водой

температура, °С 20-35 время обработки, мин 1-2

Для увеличения коррозионной стойкости желательно проводить пассивацию в растворе CrO3 погружением

концентрация, г/л 0.25 температура, °С 40 время обработки, мин 2 рН раствора 4.2

Сушка

температура, °С 110 время обработки, мин 10

Определение массы фосфатного покрытия, приходящейся на единицу площади поверхности.

Массу фосфатного покрытия (m), г/м2, определяют гравиметрическим методом и вычисляют по формуле

,

где m1 - масса образца после удаления покрытия, г;

m2 - масса образца с покрытием, г;

S - площадь покрытия образца, м2.

Внешний вид фосфатного покрытия определяют визуально.

Контроль защитных свойств фосфатных покрытий проводят только в сочетании с лакокрасочным покрытием по ГОСТ 9.401.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами:

Пример 1

Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn2+ 2,00 Р2O5 3,80 NO3 - 1,10 ClO3 0,18 Mn2+ 0,002

Фосфатирующий раствор корректировали при 20°С добавлением NaOH до значения свободной кислотности 0,4 точки.

Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 2 мин, масса фосфатного покрытия 1,5 г/ м2.

Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.

Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 427 час.

Пример 2

Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn2+ 3,15 Р2О5 7,14 NO3 - 1,95 ClO3 - 0,75 Mn2+ 0,15

Фосфатирующий раствор корректировали при 25°С добавлением NaOH до значения свободной кислотности 0,9 "точек".

Температура фосфатирования 40°С, время фосфатирования 5 мин, масса фосфатного покрытия 5,0 г/м2.

Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.

Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 450 час.

Пример 3

Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn2+ 2,46 Р2O5 5,47 NO3 - 1,53 ClO3 - 0,45 Mn2+ 0,10

Фосфатирующий раствор корректировали при 22,5°С добавлением Na2СО3 до значения свободной кислотности 0,65 "точек".

Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 3,5 мин, масса фосфатного покрытия 3,0 г/м2.

Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.

Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 435 час.

Пример по прототипу

Фосфатирование проводили фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn2+ 2,376 Р2O5 6.366 NO3 - 1.378 Ni2+ 0.054 ClO3 - 1.046 Са2+ 0.108

Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 5 мин, масса фосфатного покрытия 3.0 г/м2. Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.

Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 435 час.

Таким образом, применение предлагаемого способа получения фосфатного покрытия обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:

1. Улучшение гигиены рабочего места;

2. Защита окружающей среды от загрязнений;

3. Снижение себестоимости фосконцентрата;

4. Высокая коррозионная стойкость фосфатного покрытия в комплексе с ЛКП.

Данное изобретение с успехом применяется при фосфатировании кабин и кузовов легковых и грузовых автомобилей с получением мелкокристаллического коррозионно-стойкого фосфатного покрытия перед окраской анодным электроосаждением.

Литература

1. Патент РФ 2070617 «Способ получения фосфатного покрытия».

2. Патент РФ 2240378 «Способ получения фосфатного покрытия» (прототип).

Похожие патенты RU2354747C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ 2007
  • Чумаевский Виктор Алексеевич
  • Бонокина Маргарита Николаевна
  • Журавлева Светлана Леонидовна
  • Кесаева Людмила Викторовна
  • Кобелькова Елена Васильевна
RU2365675C2
Способ получения фосфатного покрытия 2018
  • Варенцова Наталья Владимировна
  • Бонокина Маргарита Николаевна
  • Чумаевский Сергей Олегович
  • Ибрагимов Равил Равилович
  • Векшин Валерий Витальевич
RU2690876C1
РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ 1993
  • Гунина Т.В.
  • Чумаевский В.А.
RU2065892C1
СПОСОБ ФОСФАТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОКОБАЛЬТОВОГО СПЛАВА 2014
  • Селиванов Владимир Николаевич
  • Николотов Алексей Дмитриевич
RU2560891C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ 2002
  • Варенцова Н.В.
  • Чумаевский В.А.
  • Бонокина М.Н.
  • Ибрагимов Р.Р.
  • Загидуллина Г.И.
  • Нуриева Н.Н.
  • Козыренко Н.Н.
  • Векшин В.В.
  • Гайнутдинова А.Я.
RU2240378C2
СПОСОБ ФОСФАТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 2000
  • Казеннова Е.И.
  • Бонокина М.Н.
  • Чумаевский В.А.
RU2210624C2
РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 2001
  • Варенцова Н.В.
  • Чумаевский В.А.
  • Бонокина М.Н.
  • Ибрагимов Р.Р.
  • Загидуллина Г.И.
  • Нуриева Н.Н.
  • Козыренко Н.Н.
RU2194800C2
РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 2014
  • Журавлева Светлана Леонидовна
  • Чумаевский Олег Викторович
  • Кресс Юлия Валентиновна
  • Одинокова Надежда Ивановна
  • Конивец Федор Ральфович
RU2572688C1
РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ СТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 2012
  • Ягубова Виктория Леонидовна
  • Чумаевский Олег Викторович
  • Михайлова Татьяна Алексеевна
RU2489517C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ФОСФАТИРУЮЩЕГО СОСТАВА 2002
  • Журавлева С.Л.
  • Бонокина М.Н.
  • Чумаевский В.А.
  • Пустовая Т.А.
  • Савельева И.В.
  • Фомина О.Н.
RU2225895C2

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и предназначено для предварительной обработки поверхности металлов под последующее нанесение лакокрасочного покрытия, в частности методом электрофореза. Способ включает обработку поверхности металла водным раствором фосфатирования, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата, хлората и ионы марганца при следующем содержании компонентов, г/л: Zn2+ 2,00-3,15, Р2O5 3,80-7,14, NO3- 1,10-1,95, ClO3- - 0,18-0,51, Mn2+ 0,002-0,21. Обработку поверхности металла указанным водным раствором фосфатирования осуществляют при температуре 35-40°С за время от 2-х до 5-ти минут, при этом до начала обработки водный раствор фосфатирования корректируют при температуре 20-25°С по значению свободной кислотности до 0,4-0,9 точек добавлением NaOH или Na2CO3. Способ позволяет получить фосфатное покрытие с высокой коррозионной стойкостью.

Формула изобретения RU 2 354 747 C1

Способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку поверхности металла водным раствором фосфатирования, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата и хлората, отличающийся тем, что обработку поверхности металла осуществляют при температуре 35-40°С за время от 2 до 5 мин водным раствором фосфатирования, дополнительно содержащим ионы марганца при следующем содержании компонентов, г/л:
Zn2+ 2,00-3,15 P2O5 3,80-7,14 NO3 - 1,10-1,95 ClO3 - 0,18-0,51 Mn2+ 0,002-0,21


причем до начала обработки водный раствор фосфатирования корректируют при температуре 20-25°С по значению свободной кислотности до 0,4-0,9 точек добавлением NaOH или Na2СО3.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2354747C1

РАСТВОР ДЛЯ ФОСФАТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 2001
  • Варенцова Н.В.
  • Чумаевский В.А.
  • Бонокина М.Н.
  • Ибрагимов Р.Р.
  • Загидуллина Г.И.
  • Нуриева Н.Н.
  • Козыренко Н.Н.
RU2194800C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ 2002
  • Варенцова Н.В.
  • Чумаевский В.А.
  • Бонокина М.Н.
  • Ибрагимов Р.Р.
  • Загидуллина Г.И.
  • Нуриева Н.Н.
  • Козыренко Н.Н.
  • Векшин В.В.
  • Гайнутдинова А.Я.
RU2240378C2
RU 2070617 C1, 20.12.1996
RU 2051988 C1, 10.01.1996
US 4416705 A, 22.11.1983.

RU 2 354 747 C1

Авторы

Бонокина Маргарита Николаевна

Чумаевский Виктор Алексеевич

Журавлева Светлана Леонидовна

Маслова Валентина Ивановна

Пустовая Татьяна Александровна

Володина Елена Михайловна

Акчурина Татьяна Николаевна

Богатова Вера Николаевна

Даты

2009-05-10Публикация

2007-07-17Подача