Состав для цинкования Советский патент 1984 года по МПК

Изобретение относится к нанесению покрытий на поверхность металла для предотвращения коррозии.

Известен состав для негальванического цинкован 1я 5 содерЖсИциГ четуйчатый (хлопьевидны )цинк, дипропилепгликоль кенонкын смачиватель оксиэтйл целлюлозу, хромовую-кислоту п воду С°1

Данный состав после сушкн создав иа поверхности обрабатываемык деталей гладкое и равномерное пркрытие. Однако в процессе приготовления состав обладает повышенной склонностью к neHooGpaaonaiiiiio, что обуславливает невь соку10 степень адгезии покрытия к подложке,

Наибо.аее б.пнзким к изобретению по технической су диост;1 является для негальванического цинкования о содержащий цинковый порошок, алюмкниеВЬ Н JlOpOiiFOK, МОНОЭТКЛОВЫЙ ЭфИр ДНЭТИ

- ленгликолч (зтилкарбитол), нейоногеккое поверхпостно-активное веществор хромовый ангидр:ш, бихромат металла и воду 2 1,

Изпесг 1ыГ1 состав яе обеспечивает получен1ш noKpbiTiiii с высокой коррозионой стойкостью и адгезией к подложке. Кроме того, покрьтие, полученное на поверхности детап-, nepasf OMepHO по толщине„

И,ель изобретения - гЕопьпление коррозионной стойкость;с равномерности п ад:Е;зи 1 покрыт И1 к основе.

Указанная - цeJlЬ достигается т.ем,, что состав для цинкования;, содержащий цннк в виде пороипса или хгьопьев,, алюминий в Бн:де порошка р полигликоль или его Зфир, хромовый ангидрид, бикромат аммония, или металла,, взятого из группы, вкточающей кольцийу кгшийэ барий, магнГШ;. lUinKj, кад.мггй или стронций, полиоксиэтиленовьгй эфир алкилфеколов (препарат ОП-7) в качестве иеионогенного ПАВ и воду, допалнитель но .содержит солянздо кислоту и ацетиленовый гликоль j пр.и следутесцем соотнопшнии ком.понентов. мас,;

Цинк в виде HopoutKa .

или хлопьев ; 14,8-5450

Алюминий в виде порошка0,15-10,8

Полигликоль или его , эфир 15,0-50,0 Хромовьы акгг-щридО /-б О

Бихромат аммония илн

металла, взятого

из указанной группы 0,

Препарат ОП-71,0-4,0

Соляная кислота 1,0-6,0 Ацетиленовый гликоль 2,0-45.0 ВодаОстальное

В качестве ацетилено.вого гликоля состав содержит или тридециловый спирт или сюрфинолр или миристиловый спирт.

кроне того, в качестве полигликоля или его эфира могут быть введены

ДИПрОПШ1енГЛИКОЛЬ, моноэтиловый Эф1ф

трипропиленгликол.я, моноэтиловый эфир р,иэтиленгликоля (этилкарбитол) и их смеси.

Состав для негальванического хо.подного цинкования готовят следуюЩ1-м образом. Навеску цинкового порошка с зернистостью 1-8 мкм шти клопьевид,ный цин.к, представл.яюший собой cycneH3№o,j полученную из писпергиоованного в шаровой мельнице цинкового порошка, и органического растворител.я,, например пиацетоьгового спирт загружают опновреме {но с порошком алюминия в ванну, кула добавляют этилкарбитол. Затем вводят хромовьм ангидрид и бгпсромат аммония или калия, после чего добавляют тридециловый спирт или сюрфииол, ОП-7 и воду. Все перемешивают в течение минуты, затем вводят соляную кислоту и вновь перемешивают в течение минуты. Таким образом получают конкретные составь для цинкования. Одновременно и опробывагот состав прототипа. Сведения о полученньос составах приведены в табл. 1,

Полученные составы для цинкования наносят пэ. образцы в виде пластин 100502 мм или крепе-яные детали из стали ст, 3 Состав иа поверхкость образцов наносят окунанием или накатвают валиком.

Перед нанесением покрытия образцы подвергают предварительной обра- . ботке. Для их обрабатывают .ом или стеклятшьп - и п1ариками Б виброустановке в течение 5-10 мин, промьшают S воде и сушат при 60 8Q°C,

После абразивной обработки образцы обрабатывают составом; содержащем 40 г/л хромового ангидрида, 3 мл ОПк 20-30 i/л органического вещества 1ипа аминокислот ИоТи содержащего группу rCONH-j в частности глутаминовой кислоты.

Состав дли цинкования наносят в два слоя. Образцы в перфорированной корзине окупают в состав, затем мают, центрифугируют и сушат при тем пературе, которую постепенно повьш/ают от 80 до С в течение 5-10 мин Таким образоМ; полу-1ают первый слон покрытия. Для получения второго слоя все операции последовательно повторяют,, при этом ciiiKy ведут от 80 до 310°С в течение 5-10 мин. Образцы с полученньм покрытием подвергают механиче ким испытаниям по известным методикам: определяют адгезию методом ре-шетчатого надреза по ГОСТ 15140-78 и атмосферну}окоррозн о по ГОСТ 9.012 73 Дггя сравнения опробуют образцы с известным покрытием (прототип). Данные об испытаниях приведены в табл. 2. На поверхности образцов и деталей получаю покрытие толщиной 4-8 мкм, обладающее высокой коррозионной стой костью, адгезией и равномерностью. Покрыт плотное, представляет собой неорганические цинковые соединения, имеет серебристо-серый цвет, визуаль но напоминает металлическое цинковое покрытиеэ полученное электрохимическим путем. Вводить цинк вьЕне его верхнего предела не рекоьшндуется, поскольку состав будет вязким, что отрицательно сказывается на адгезии покрытия. Кроме того5 в составе для цинкования должно 6biTb вьщержано определенное соотношение хрома, вводимого в В5зде хромового ангидридаj и цинка и должно укладываться в пределы 1;11:15. Иное соотношение, как выявлено экспериментально, не может обеспечить достаточное количество хрома в покрытии, обеспечивающего адгезию цинка к металлической подложке. Порошок алюминия введен для предотвращения слипания частиц цинкад применяемого в виде хлопьев. Кроме Toroj алюминий повьипает коррозионную стойкость покрытия и предает ему серебристьй оттенок. Алюминий в кол честве меньшем н:«снего предела не обеспечивает требуемую гамму свойст к не позволяет получить у покрытия серебристый оттекок. В количествах больпЕнх установленногр предела .алюм НИИ ухудшает коррозионную стойкость из-за восстановления суспензии (состав покрытия), . .. Палигликоль или его эфиу в част .нести зтилкарбитолJ вводят Б качест ве восстакоЕИтеля Сг в cyni Г ЗПРНке покрытия npi; сЗО-ЗЮ С, Зпедение этилкарбитола мечсее 15% не обеспечивает тпебземуте адгезг зоу а более 50%зкокомкческт; иедслесообраяко. Хромовый Екгидряп и бюсромат аммок:;я илг: Cd, К,, Ба, Mg, Zn ,, Са. Sr вводят дхк пасс/in покрытия, благодаря которой достигается зысокая коррсзионкак стойкость, а также для сбрсзования 1-л1дг:аокиси хронз БО время сушки прч 250-3Ш С; вследстпие чего происходлт при.гтанке (ядгезия) . Верхняя и нггчхняя границы ,аа. и бнхро ;аТс1 опфО:-ЮЗОГО аГ:ГГ5Д: ределяют кз сос; ошенкя к uiHiKy. код-.-:а I П --1 ; 15 . ТОроа ЛСЖИ7- 3 АПЯ G I с л1коль5 а j Me;-fKO тркдецклоььк са т 1-;лн его .nor СЮиг11ИНОЛ, иВСДЛ р состаS для предотвращения пенсебразоЕЗкия, г-дМеющего MecTOj благодаря Езгт модемствню цинка и ало 1;-}ния с содсрлсагцимгг и орга- , Он обладает ническ1-г Д ингоедис полной .;oc стью ее всемн HHrpeдиентам -:, Крог:й го on легко и быстпун те:ллтературе фор ро -легучийае с.г п :; (200-310 0, споMHpoBaHiiH покрытия СОбСГБЗЯ nOJty UiriTrO с елее равно {ерна го noKpbrrtiK. Ацстп еиовый гликоль играет ро.пь э.ет действие полии тек с -ь;ьп ; ус;;л- т гллколя i-iriH src ;л ira,, БлагодзгК сни пенообразсгакня аце ИленоЬый -:-пур-- улучшения адгегликоль спосоос лсдлокхе;, а быстрое зии пскрытнл А : его кспарекий: с крап,ает сушки и тем самьач EZZ ь цкл какесения пок- , рытйя. Введений V к а 3 .1 Fi h о го го 8 п не и та менее 2% ка ооеспечит его пейст - вне к составе., s белее 4% экoмo fШiec Солякал кислота споссбств5ет повьга:ер1ию корроэр онкой cтoйкocтн Это объясняется ), что под дейс1 BHG:-S цикка и злюнА-гпИя Сг восстанавливается в Сг .- ПуК этом ионы хлора, являясь снльньк окислителем, прэдотв ращают прежд -;вргмз11НЬ;й переход Сг-3 суспекйни (состав для цинкования) до cymKSij т.-Эо удержьвагот в составе еВзоднть сопян- ю кислоту в мйкьших клк- больших значениях9 чем указано : нельзя,, тзк как рН изменит СБог значение до таких велт-гчкк, при кетовых нз будет обестгечепа высокая адгеамяо On-7,j представляющий собой моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля на основе полимердисталлята, вводят а качестве поверхностно-активного вещества, улучшамщего адгезию покрытия к подложке. Введение ОП-7 меньше указанного значения недостаточно для выполнения им его функции в составе, а Вольше установленного значения экономически нецелесообразно, поскольку не Ьудет получено скольконибудь заметное улучшение характеристик покрытия. Для получения состава для цинкования использован цинковый порошок типа ДРМ, раэработаннын Институтом металлургии Уральского научного центра АН СССР, состоящий из частиц сферической -формы 1-8 мкм (4% - 12 мкм, 4% - 3 мкм, 10% - 4 мкм, 22% - 5 мкм 18% - 6 мкм, 36% - 7 мкм и 6% - 8 мкм и алюминиевая пудра ГОСТ 5494-71), Состав для цинкования может быть Т1роиллюстр1фован составом компонентов, сведенным в табл. 1. Образцы с покрытиями, полученными из предлагаемого состава, подвергали физико-механическим и коррозионным испытаниям. Прочность при изгибе определяли по ГОСТ 6806-73, прочнбсть рри ударе по ГОСТ.4765-73, толщину по МТ-40,НЦ, адгезию по ГОСТ 15140-7 и коррозионную стойкость по гост 9.01 73 и по методу Cass, Испытание пористости цинкосоДержа щего покрытия по стали проводят мето дом с наложением .тока. Обезжиренную спиртом промытук и высушенную деталь погружают в ванну с -раствором (табл.2) и соединяют с положительным полюсом ист,очника постоянного тока. В качестве катода используют спипцовую пластинку. Электролиз веду при напряжении ,4 В в течение 4 ми В местах пор появляются-синие пят на (следы пор до стали). После элект ролиза деталь просушивается при помощи прикладывания фильтровальной бу маги, на которой остаются отпечатки пор. Посчет пор осуществляется следующим образом. Фильтровальная бумага с отпечатками пор делится на квадраты площ.тдью 0,23 см2, в калодом из которых подсчитывается число пор. Среднее значение пор в квадрате рассчитывается на 1 см- площади поверх,ности. Испытание покрытия на изгиб по ГОСТ 6806-73 проводят на трех параллельных образцах при 202 С и относительной влажности воздуха 65t5%. Пластинку накладывают на стержень наибольшего диаметра покрытием наружу и, плотно прижимая ее к стержню, плавно изгибают в течение 1-2 с на 180 вокруг стержня, затем покрытие в месте изгиба рассматривают в лупу на наличие трещин и отслаивания, Если эти дефекты отсутствуют, то производят изгибание пластинки каждый раз в другом месте последовательно от стержня большего диаметра к меньшему до тех пор, пока не будут обнаружены вышеуказанные дефекты: трещины или отслаивание, видимые в лупу при четь рехкратном увеличении. Адгезионные свойства полученных покрытий определяют методом решетчатого надреза по ГОСТ 15140-78. На испытуемом покрытии делают не менее пяти параллельных Haflpte3OB до подложки бритвенным лезвием или скальпелем по линейке или шаблону на расстоянии 1 или 2 мм друго от друга и столько же надрезов, перпендикулярных к первым. В результате на покрытии образуется решетка из кв 1дратов одинакового размера 1 1 мм для покрытий трлщиной менее 60 мкм. Поверхность покрытия после нанесения рещетки очищают кистью и оценивают адгезию, покрытия по четырекбальной шкале. Физико-механические и защитные Свойства ПОКРЫТИЯ), полученного из предлагаемого состава, приведены в табл, 3. В табл. 4 приведена шкала адгезии покрытия по методу решетчатого надреза. Адгезия получаемого покрытия составляла 1 балл. Использование предлагаемого состава не требует при подготовке поверхности использования кислот, что полностью исключает водородную хрупкостьj имеющую место при гальваническом « электролитическом цинковании. Предлагаемый состав для цинкования имеет высокую технико-экономическую эффективность за счет высокой коррозионной стойкости, отсутствия водородной крупкости, отсутствия загрязнения окружающей среды, стойжости к растворителям различньрс ти пов (бензин, тормозные жидкости, высокие температуры).

Таблица 1

1. СОСТАВ ДЛЯ ЦИНКОВАНИЯ, содержащий цинк в виде порошка или хлопьев, алюминий в виде порошка, полигликоль или его эфир, хромовый ангидрид, бихромат аммония или металла, взятого из группы, включающей кальций, калий, барий, магний, цинк, кадмий или стронций, полиоксиэтиленовьй эфир алкилфенолов (препарат ОП-7) в качестве неионогенного ПАВ и воду, отлич ающийся тем, что. с целью повышения коррозионной стойкости, равномерности и адгезии пок|рытия к основе, он дополнительно содержит соляную кислоту и ацетиленовый гликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%: Цинк в виде порошка , . . или хлопьев 14,8-54,0 Алюминий а виде .порошка0,15-10,8 Полигликоль кпн.. его яФнр15,0-150,0 I. Хромовый ангидрид 0,7-6,0 Бихромат аммония или металла, взятого из указанной группы 0,9-8,0 (Л Препарат ОП-7 1,0-4,0 Соляная кислота 1,0-6,0 Ацетиленовый гликоль 2,0-4,0 Вода Остальное 2. Состав по п. 1, отличающийся тем что в качестве ацео тиленового гликоля он содержит или :о Сридецнловый спирт, или сюрфинол, ю или -миристиловый спирт. N5 о 4;;

ловый эфир

трипропиленгликоля

2,0 А8,00,7

ii

1А,8 I Концентрация, г/л

Состав раствора

Калий железистосинеродистый(желтая кровяная соль) (CN )

Натрий сериокисЛЬЕЙ кристаллический На ЗрфЧОН О

Магний сернокислый MgS047H.jO

нал

4,0 6,0 2,0

Таблица 2

40

Таблица 3

а

Оценка в баллаз :

-Края надрезов гладкие отслаивания кусочков покрытия не наблюдается.

Отслаивание покрытия вдоль линии надрезов или полос (до 35% площади каждой решетки) .

Полное или часткчнре отслаивание покрытия полосами или квадратами вдоль линии надрезов (более 35% площади кзлдой решетки),

10

1092204

Продолжение табл. 3

Таблица 4

Характеристика йоверхноети

Незначительное отслаивание покрытия в виде точек вдоль линии надрезов или в местах их пересечения (Йо 5% площади каждой решетки),