ХРОМАТИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОЦИНКОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2011 года по МПК C23C22/30 C23C22/33 C23C22/38 

Область техники

Настоящее изобретение описывает хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности.

Существующий уровень техники

Известно много хроматирующих составов для обработки оцинкованной поверхности.

Например, в патенте «Способ конверсионной обработки цинка и его сплавов» [1] описывается состав для обработки оцинкованной поверхности, обеспечивающий хорошую корозионную стойкость, но только при обработке в течение длительного времени от 1 до 45 минут.

В настоящее время в основном оцинкованную поверхность обрабатывают скоростным методом в течение 1-3 секунд.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному хроматирующему составу является состав, описанный в патенте №Р-39432 «Растворы для хроматирования» [2].

Состав содержит:

10-100 г/л - хромовой кислоты;

1-21 г/л - ионов Cr³⁺;

0,1-4 г/л - ионов фосфата;

0,1-4 г/л - ионов фтороцирконата,

причем соотношение массовых долей хрома (VI) и хрома (III) составляет от 1,5:1 до 5:1, соотношение массовых долей хромовой кислоты и ионов фтороцирконата составляет от 5:1 до 100:1 и соотношение массовых долей ионов фосфата и ионов фтороцирконата составляет от 0,5:1 до 2:1.

Ионы Cr³⁺ могут быть получены добавкой в раствор хромовой кислоты восстановителя, такого как щавелевая кислота, дубильная кислота, крахмал, спирт, гидразин или лимонная кислота. Состав также может содержать кремнезем в количестве от 0,1 до 200 г/л.

Данный состав обеспечивает хорошую коррозионную стойкость при обработке оцинкованной поверхности скоростным методом в течение 1-3 секунд, но только в комплексе с лакокрасочным покрытием, и не обеспечивает хорошую коррозионную стойкость оцинкованной поверхности без окрашивания.

Суть настоящего изобретения

В настоящем изобретении предлагается хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности, который обеспечивает хорошую коррозионную стойкость оцинкованной поверхности без окрашивания при обработке скоростным методом в течение 1-3 секунд.

Хроматирующий состав содержит:

51,0-90,0 г/л - ионов СrO₃; 1,0-1,5 г/л - ионов Cr³⁺; 102,0-120,0 г/л - ионов фосфата; 0,1-4,0 г/л - ионов фтороцирконата; 3,0-6,0 г/л - полиакрилата аммония, остальное - вода

В заявляемом хроматирующем составе в качестве ионов СrО₃ используется отработанный хромсодержащий раствор электролита для хромирования поршневых колец с содержанием СrO₃ 200-300 г/л.

В качестве ионов фосфата используется экстракционная фосфорная кислота с концентрацией 72%, а в качестве ионов фтороцирконата используется гексафторциркониевая кислота концентрации 40%.

Обработку в заявляемом составе можно осуществлять любым способом: погружением в раствор, напылением или нанесением покрытия валиком. Избыток хроматирующего состава удаляется роликовым отжимом. Далее необходима сушка получаемого покрытия при температуре 100-120°С. Промывка после обработки в заявляемом составе не применяется.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Образцы оцинкованного проката размером 150×200 мм обрабатывали способом напыления при комнатной температуре в течение 1-3 секунд в составе следующего содержания:

51,0 г/л - ионов СrO₃;

1,0 г/л - ионов Cr³⁺;

102,0 г/л - ионов фосфата;

0,1 г/л - ионов фтороцирконата;

3,0 г/л - полиакрилата аммония;

остальное - вода.

Для приготовления состава смешивали 204 г отработанного хромсодержащего электролита с содержанием СrO₃ 250 г/л, 145 г экстракционной фосфорной кислоты и 644 г воды. Смесь перемешивали и нагревали до 70°С. Затем, не прекращая перемешивания, добавляли 3 г фосфиновой кислоты в качестве восстановителя с целью частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный до получения 1 г/л ионов Cr³⁺. По истечении часа (окончания реакции восстановления) в раствор добавляли 0,25 г гексафторциркониевой кислоты и 3 г полиакрилата аммония. Перемешивали смесь до полного растворения компонентов. Перед использованием хроматирующий состав охлаждали до комнатной температуры.

После нанесения покрытия удаляли избыток хроматирующего состава роликами и сушили образцы при температуре 100-120°С. Покрытие, полученное на образцах при использовании этого примера, имело светло-серый цвет и и массу хроматной пленки 40 мг/м². Содержание хрома в хроматной пленке составляло 28 мг/м².

Пример 2

Образцы оцинкованного проката размером 150×200 мм обрабатывали способом напыления при комнатной температуре в течение 1-3 секунд в составе следующего содержания:

70,5 г/л - ионов СrO₃;

1,25 г/л - ионов Cr³⁺;

111,0 г/л - ионов фосфата;

2,05 г/л - ионов фтороцирконата;

4,5 г/л - полиакрилата аммония;

остальное - вода.

Для приготовления состава смешивали 282 г отработанного хромсодержащего электролита с содержанием СrO₃ 250 г/л, 158 г экстракционной фосфорной кислоты 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 часа (окончания реакции восстановления) в раствор добавляли 5,2 г гексафторциркониевой кислоты и 4,5 г полиакрилата аммония. Перемешивали смесь до полного растворения компонентов. Перед использованием хроматирующий состав охлаждали до комнатной температуры.

После нанесения покрытия удаляли избыток хроматирующего состава роликами и сушили образцы при температуре 100-120°С. Покрытие, полученное на образцах при использовании этого примера, имело светло-серый цвет и и массу хроматной пленки 45 мг/м². Содержание хрома в хроматной пленке составляло 30 мг/м².

Пример 3

Образцы оцинкованного проката размером 150х200 мм обрабатывали способом напыления при комнатной температуре в течение 1-3 секунд в составе следующего содержания:

90,0 г/л - ионов СrО₃;

1,5 г/л - ионов Cr³⁺;

120,0 г/л - ионов фосфата;

4,0 г/л - ионов фтороцирконата;

6,0 г/л - полиакрилата аммония;

остальное - вода,

Для приготовления состава смешивали 360 г отработанного хромсодержащего электролита с содержанием СrO₃ 250 г/л, 172 г экстракционной фосфорной кислоты и 448 г воды. Смесь перемешивали и нагревали до 70°С. Затем, не прекращая перемешивания, добавляли 4,5 г фосфиновой кислоты в качестве восстановителя с целью частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный до получения 1,5 г/л ионов Cr³⁺. По истечении часа (окончания реакции восстановления) в раствор добавляли 10 г гексафторциркониевой кислоты и 6,0 г полиакрилата аммония. Перемешивали смесь до полного растворения компонентов. Перед использованием хроматирующий состав охлаждали до комнатной температуры.

После нанесения покрытия удаляли избыток хроматирующего состава роликами и сушили образцы при температуре 100-120°С. Покрытие, полученное на образцах при использовании этого примера, имело светло-серый цвет и массу хроматной пленки 50 мг/м². Содержание хрома в хроматной пленке составляло 33 мг/м².

Пример 4 (по прототипу).

Образцы оцинкованного проката размером 150×200 обрабатывали способом напыления при комнатной температуре в течение 1-3 секунд в составе следующего содержания:

51,0-90,0 г/л - ионов СrO₃;

1,0-1,5 г/л - ионов Сr³⁺;

102,0-120,0 г/л - ионов фосфата;

0,1-4,0 г/л - ионов фтороцирконата;

3,0-6,0 г/л - полиакрилата аммония;

остальное - вода

После нанесения покрытия удаляли избыток хроматирующего состава роликами и сушили образцы при температуре 100-120°С. Покрытие, полученное на образцах при использовании этого примера, имело светло-серый цвет с желтоватым оттенком и массу хроматной пленки 40 мг/м². Содержание хрома в хроматной пленке составляло 25 мг/м².

По истечении 24 часов выдержки образцы подвергали испытанию на коррозионную стойкость в камере солевого тумана и в камере влажности до появления следов «белой коррозии».

Результаты коррозионных испытаний данных составов приведены в таблице 1.

Таблица 1 Примеры составов Испытания в камере солевого тумана, час Испытания в камере влажности, час 1 72 120 2 72 144 3 96 168 4 48 72

Из приведенных примеров видно, что использование заявляемого хроматирующего состава позволяет получить хорошую коррозионную стойкость оцинкованной поверхности без окрашивания скоростным методом в течение 1-3 секунд при комнатной температуре.

Литература

1. Акцептованная заявка №60-5670 МКИ С23С 22/43 «Способ конверсионной обработки цинка и его сплавов».

2. Патент Великобритании №2180263 «Растворы для хроматирования».

Изобретение относится к области обработки оцинкованной поверхности. Хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности содержит, г/л: ионы СrO₃ 51,0-90,0; ионы Сr³⁺ 1,0-1,5; ионы фосфата 102,0-120,0; ионы фтороцирконата 0,1-4,0; полиакрилат аммония 3,0-6,0. Технический результат: обеспечение хорошей коррозионной стойкости оцинкованной поверхности без окрашивания при обработке скоростным методом в течение 1-3 секунд. 1 табл.

Хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности, содержащий, г/л:
ионы СrO₃ 51,0-90,0 ионы Сr³⁺ 1,0-1,5 ионы фосфата 102,0-120,0 ионы фтороцирконата 0,1-4,0 полиакрилат аммония 3,0-6,0