КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ БЕСХРОМАТНОЙ ПАССИВАЦИИ ГОРЯЧЕОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ Российский патент 2023 года по МПК C23C22/53 C23C22/06 

Изобретение относится к способам пассивации поверхности защитных металлических покрытий и может быть использовано для увеличения коррозионной стойкости горячеоцинкованной стали в автомобильной, судостроительной, сельскохозяйственной, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна бесхроматная композиция для пассивации оцинкованной поверхности, описанная в патенте CN №103132068 A (кл. C23C 22/40). Данная композиция содержит: хром хлористый (8-50 г/л), алюминий-калий сернокислый (10-60 г/л), метаванадат аммония (3-10 г/л), кобальт азотнокислый (3-20 г/л), 8-15 мл/л связующего вещества и 0,5-5 г/л солей редкоземельных металлов (в пересчете на металл). Несмотря на высокую защитную способность формирующихся покрытий на гальванически оцинкованной стали (72 часа в камере соляного тумана), недостатком данной композиции является низкая защитная способность формирующихся покрытий на горячеоцинкованной стали (40 часов в камере соляного тумана). Еще одним недостатком данной композиции является высокая концентрация агрессивных токсичных компонентов, в том числе ионов кобальта (II) и хрома (III), а также аммония, нитрат и хлорид ионов, что существенно усложняет очистку сточных вод, а также увеличивает расход компонентов на приготовление композиции и заметно повышает агрессивность композиции.

Известна композиция для бесхроматной пассивации оцинкованной поверхности, описанная в патенте CN №105779983A (кл. C23C 22/34). Данная композиция содержит сульфат титанила (15-20 г/л), метасиликат натрия (20-30 г/л), фитиновую кислоту (1-5 г/л), натрий азотнокислый (30-35 г/л), фторид-ионы (5-10 г/л), серную кислоту (3-5 мл/л), лантан хлористый (5-10 г/л), перекись водорода (10-15 мл/л). Хотя формирующиеся покрытия и имеют высокую защитную способность (95 часов в камере соляного тумана), но данная композиция обладает следующими недостатками: использование в составе растворов большого числа компонентов - не менее 8, а также высокая концентрация фторид- и нитрат-ионов существенно усложняет очистку сточных вод и повышает агрессивность раствора. Кроме того, раствор требует частых корректировок по компонентам.

Авторы патента CN №109023336 A (кл. C23C22/53) предложили следующий бесхроматный состав для нанесения защитных лантансодержащих покрытий: лимонная кислота (4-12 г/л), лантан хлористый (8-10 г/л), азотная кислота (1-3 мл/л), кобальт сернокислый (8-12 г/л), перекись водорода (23-25 мл/л) и вода. Формирующиеся из этого раствора покрытия проявляют высокую защитную способность (85 часов в камере соляного тумана), однако недостатком данной композиции является высокая концентрация сульфат- и хлорид-ионов, а также токсичных ионов кобальта (II), что существенно усложняет очистку сточных вод, увеличивает расход компонентов и повышает агрессивность композиции.

Агрессивность бесхроматного раствора снижена в композиции, предложенной в патенте CN №107419250 A (кл. C23C2/06) имеющей следующий состав: церий азотнокислый (6-8 г/л), гексафтортитановая кислота (2-3 г/л), гексафторциркониевая кислота (0,5-1 г/л), гексафторкремниевая кислота (1-2 г/л), таннин (1-2 г/л) и воду. Хотя агрессивность и удалось снизить, но по защитным характеристикам получаемые покрытия перестали удовлетворять современным требованиям по защитной способности (30 часов в камере соляного тумана (стандарт ASTM B117).

Защитную способность формирующихся покрытий удалось повысить авторам патента CN №101538706 A (кл. C23C 22/06, C23C 22/53, C23C 2/06, C23C 28/00). Предложена композиция, содержащая в своем составе: церий азотнокислый или лантан азотнокислый в количестве 5-30 г/л, лимонную кислоту в количестве 5-30 г/л и 5-30 мл/л перекиси водорода. Защитная способность формирующихся из данной композиции покрытий в патенте не указана, но проведенный нами эксперимент показал, что она составляет 60 часов, что не в полной мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к защитным радужным хроматным покрытиям.

Еще больше к современным требованиям по защитной способности (68 часов до появления первых очагов белой коррозии при испытании в камере соляного тумана (стандарт ASTM B 117)) удалось приблизиться авторам статьи Желудковой Е.А., Абрашова А.А., Григорян Н.С., Асниса Н.А., Ваграмяна Т.А. Церийсодержащий раствор для бесхроматной пассивации цинковых покрытий / (Коррозия: материалы, защита. 2018. №4. С.27-33), которыми предложена композиция, содержащая в своем составе: церий азотнокислый (12-25 г/л), перекись водорода (15-25 мл/л), полиэтиленгликоль (ПЭГ) 1500 (1 г/л), сахарин (0,5 г/л) и воду. Хотя защитная способность и увеличилась, но концентрация нитрата церия в композиции возросла, что существенно увеличило расход компонентов.

Известна композиция для бесхроматной пассивации оцинкованной поверхности, описанная в патенте CN №101525747 B (кл. C23C 22/48, C23C 22/50, C23C 22/53): содержащая церий азотнокислый (15-30 г/л), калий надсернокислый (2-5 г/л), метасиликат натрия (2-6 г/л), борную кислоту (2-6 г/л), перекись водорода (5-20 мл/л), соляную кислоту (5-15 мл/л) и воду. Недостатком данной композиции является нестабильность рабочего раствора и то, что покрытия, формирующиеся в ней, не удовлетворяют современным требованиям по защитной способности (50 часов в камере соляного тумана (стандарт ASTM B117).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является композиция, описанная в патенте RU №2757648 (кл. C23C22/06) (прототип), содержащая церий азотнокислый шестиводный - 5,5-7 г/л; лантан азотнокислый шестиводный - 2,3-4 г/л; перекись водорода - 5-10 мл/л; борную кислоту - 1,0-1,5 г/л; пирофосфат калия - 0,02-0,03 г/л. Несмотря на высокую защитную способность формирующихся покрытий на гальванически оцинкованной стали (90-95 часов в камере соляного тумана) и высокий рабочий ресурс раствора (максимальная площадь поверхности, которую можно обработать в растворе до полной его замены 10 м2/л), недостатком данной композиции является низкая защитная способность формирующихся покрытий на горячеоцинкованной стали (45 часов в камере соляного тумана).

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение защитной способности получаемых защитных покрытий на горячеоцинкованной стали при сохранении рабочего ресурса раствора. Для решения поставленной задачи разработана бесхроматная композиция для пассивации горячеоцинкованной стальной поверхности, содержащая церий азотнокислый, лантан азотнокислый, борную кислоту, пирофосфат калия, перекись водорода и марганец сернокислый при следующем содержании компонентов:

церий азотнокислый шестиводный - 5,5-7 г/л;

лантан азотнокислый шестиводный - 2,3-4 г/л;

перекись водорода - 5-10 мл/л;

борная кислота - 1,0-1,5 г/л;

пирофосфат калия - 0,02-0,03 г/л;

марганец сернокислый пятиводный - 1,5-2,5 г/л;

рН 2,5-3,0.

Разработанную композицию наносят на горячеоцинкованную стальную поверхность с последующей выдержкой в течение 0,5-2 мин при температуре 35-45°С. Дополнительное введение в раствор ионов марганца значительно увеличивает защитную способность формирующихся покрытий, при этом снижает пористость с 1,5 до 0 шт/100 мкм², не изменяет стабильность рабочего раствора.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

6 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 2 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 20 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 90 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,7 м²/л обработанной поверхности.

Коррозионные испытания образцов с защитными бесхроматными покрытиями проводят в соответствии с международным стандартом ASTM B117-16 Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus. В качестве солевого раствора используют 5% NaCl (pH 6.5-7.2), который распыляют внутри камеры с испытуемыми образцами. Температура в камере поддерживается 35°C, влажность 95-100%. Осмотр образцов производят 3 раза в сутки для более точной фиксации времени появления первых очагов коррозии.

Пористость сформированных покрытий определяют следующим образом: на конфокальном лазерном микроскопе LEXT - OSL 4100 получают изображения поверхности образцов при увеличении х2000. Площадь испытуемой поверхности выбирается размером 129*129 мкм. На полученных изображениях испытуемых участков всех образцов подсчитывают количество пор.

Стабильность раствора оценивают по максимальной площади поверхности, которую можно обработать в растворе до полной его замены.

Пример 2.

6 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 20 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 1,5 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 45 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,3 м²/л обработанной поверхности.

Пример 3.

9 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 2 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 20 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,5. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 8 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 1 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 53 часа. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,5 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, увеличение концентрации церия азотнокислого в растворе приводит к снижению защитной способности формирующихся покрытий.

Пример 4.

3 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 1,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 20 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 45 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 1,2 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 36 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,0 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, снижение концентрации церия азотнокислого в растворе ниже 5,5 г/л приводит к увеличению пористости формирующихся покрытий и снижению их защитной способности.

Пример 5.

6,5 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3,5 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 0,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 25 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0,7 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 70 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,7 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, снижение концентрации марганца сернокислого пятиводного в растворе ниже 1,5 г/л приводит к увеличению пористости формирующихся покрытий и снижению их защитной способности.

Пример 6.

7 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 3,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 25 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 8 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 90 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0,4 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 83 часа. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,7 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, увеличение концентрации марганца сернокислого в растворе приводит к небольшому снижению защитной способности формирующихся покрытий.

Пример 7.

6 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 2 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 20 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 3 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой HNO₃ до значения 2,5. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 1 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана достигает 62 часа. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,1 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, снижение концентрации перекиси водорода в растворе ниже 5 мл/л приводит к увеличению пористости формирующихся покрытий и снижению их защитной способности.

Пример 8.

6,5 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3,5 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 2 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 30 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 15 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой HNO₃ до значения 2,5. Приготовленный раствор разбавляют водой до получения одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 90 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 81 час. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 5,9 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, увеличение концентрации перекиси водорода в растворе выше 10 мл/л приводит к незначительному снижению защитной способности формирующихся покрытий, а также к снижению срока службы рабочего раствора.

Пример 9.

5,5 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 2,3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 1,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1 г борной кислоты H₃BO₃ и 20 мг пирофосфата калия K4P2O7, 5 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой HNO₃ до значения 2,5. Приготовленный раствор разбавляют водой до получения одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100⋅С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 87 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,4 м²/л обработанной поверхности.

Пример 10.

7 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 4 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 2,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,5 г борной кислоты H₃BO₃ и 30 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой HNO₃ до значения 2,5. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 90 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 89 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,6 м²/л обработанной поверхности.

Пример 11.

5,5 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 5 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 1,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 25 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой HNO₃ до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 87 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,3 м²/л обработанной поверхности. Таким образом, увеличение концентрации лантана азотнокислого в растворе выше 4 г/л приводит к небольшому снижению защитной способности.

Пример 12.

5,5 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 1,5 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 2 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 25 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой HNO₃ до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 1,3 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 58 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,5 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, снижение концентрации лантана азотнокислого в растворе ниже 2,3 г/л приводит к увеличению пористости формирующихся покрытий и снижению их защитной способности.

Пример 13.

7 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 1,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 2,5 г борной кислоты H₃BO₃ и 25 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 8 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 90 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0,2 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 81 час.Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,5 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, увеличение концентрации борной кислоты в растворе выше 1,5 г/л приводит к незначительному снижению защитной способности формирующихся покрытий.

Пример 14.

5,5 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 2,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 10 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 90 с при температуре 40°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0,2 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 75 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,2 м²/л обработанной поверхности. Таким образом, снижение концентрации пирофосфата калия в растворе ниже 20 мг/л приводит к снижению защитной способности формирующихся покрытий.

Пример 15.

6 г церия азотнокислого шестиводного Ce(NO₃)₃⋅6H₂O растворяют в 500 г воды (дистиллированной или деионизированной), затем растворяют 3 г лантана азотнокислого шестиводного La(NO₃)₃⋅6H₂O, 1,5 г марганца сернокислого пятиводного MnSO₄⋅5H₂O, 1,3 г борной кислоты H₃BO₃ и 50 мг пирофосфата калия K₄P₂O₇, 10 мл 37% перекиси водорода H₂O₂. После этого рН рабочего раствора доводят 10%-й азотной кислотой HNO₃ до значения 2,7. Приготовленный раствор разбавляют водой до одного литра. Полученной композицией обрабатывают пять образцов с предварительно подготовленным (осветленным в 5% растворе азотной кислоты) горячеоцинкованным покрытием погружением в раствор на 60 с при температуре 45°С. После этого образцы промывают водой и высушивают при температуре 100°С в течение 10 мин.

Пористость сформированного из данной композиции покрытия 0 шт/100 мкм². Время до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана 86 часов. Рабочий ресурс раствора до полной его замены 9,5 м²/л обработанной поверхности.

Таким образом, увеличение концентрации пирофосфата калия в растворе выше 30 мг/л приводит к незначительному снижению защитной способности формирующихся покрытий.

Как видно из приведенных примеров, заявленная композиция увеличивает, по сравнению с известными техническими решениями, защитную способность получаемых защитных покрытий на горячеоцинкованной стали (с 45 до 90 часов до появления первых очагов белой коррозии в камере соляного тумана) и снижает их пористость (с 1,5 до 0 шт/100 мкм²). Рабочий ресурс раствора сохраняется.

Заявленная композиция позволяет осаждать защитные бесхроматные церий-, лантан-, марганецсодержащие покрытия на горячеоцинкованной стали с защитной способностью до 90 часов в камере соляного тумана (45 часов в камере соляного тумана в прототипе).

Изобретение относится к пассивации поверхности защитных металлических покрытий и может быть использовано для увеличения коррозионной стойкости горячеоцинкованной стали в автомобильной, судостроительной, сельскохозяйственной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Композиция для бесхроматной пассивации горячеоцинкованной стальной поверхности содержит: 5,5-7,0 г/л церия азотнокислого шестиводного, 2,3-4,0 г/л лантана азотнокислого шестиводного, 1,0-1,5 г/л борной кислоты, 0,02-0,03 г/л пирофосфата калия, 5-10 мл/л перекиси водорода и 1,5-2,5 г/л марганца сернокислого пятиводного. Введение в раствор композиции ионов марганца обеспечивает увеличение защитной способности получаемых покрытий на горячеоцинкованной стали при снижении их пористости и сохранении ресурса раствора композиции. 15 пр.

Композиция для бесхроматной пассивации горячеоцинкованной стали, включающая 5,5-7,0 г/л церия азотнокислого шестиводного, 2,3-4,0 г/л лантана азотнокислого шестиводного, 1,0-1,5 г/л борной кислоты, 0,02-0,03 г/л пирофосфата калия, 5-10 мл/л перекиси водорода и 1,5-2,5 г/л марганца сернокислого пятиводного.