Раствор для очистки металлических поверхностей "Николин-к Советский патент 1988 года по МПК C23G5/00 

со

со 00

00

Изобретение относится к области подготовки металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий и предназначено для одновременного обезжиривания и активирования поверхности стальных деталей, а также для обезжиривания поверхности деталей из других, отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя на своей поверхности.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки и расширение области применения раствора в процессе

10

триполифосфат натрия ил в произвольном весовом нии; гипофосфит натрия натуральный лечебный хв ракт; полиэтиленгликоль-9 ленгликоль-35 или их смес вольном весовом соотношен нол ДС-10, синтанол ДТ-7 или их смесь в произвольн соотношении; серная кисло 9 (варианты раствора Ник до рН 7-7,5 (варианты рас колин-к-2) или до рН 1-3

подготовки металлических поверхностей 15 раствора Николин-к-3).

триполифосфат натрия или их смесь в произвольном весовом соотношении; гипофосфит натрия; сухой натуральный лечебный хвойный экстракт; полиэтиленгликоль-9; полиэти- ленгликоль-35 или их смесь в произвольном весовом соотношении; синта- нол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5 или их смесь в произвольном весовом соотношении; серная кислота дорН8,5- 9 (варианты раствора Николин-к-1), до рН 7-7,5 (варианты раствора Ни- колин-к-2) или до рН 1-3 (варианты

Изобретение относится к подготовке металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий, а именно к растворам одновременного удаления жиромасляных загрязнений и окисного слоя с поверхности стальных деталей и обезжиривания деталей других, отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя на своей поверхности. Раствор содержит. кроме хвойного экстракта, сульфата натрия, серной кислоты, по крайней мере одного поверхностно-активного вещества, выбранного из группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5, по крайней мере одного вещества, выбранного из группы, содержащей тринатрийфосфат, и воды дополнительно гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль. Группа, содержащая тринатрийфосфат, дополнительно содержит пирофосфат натрия и трипо- лифосфат натрия. Повышение эффективности и расширение области применения раствора для подготовки металлических деталей достигается введением гипо- фосфита натрия в качестве влажной коррозии, использованием полиэтилен- гликоля в качестве вспомогательного ПАВ, устойчивого как в щелочной, так и в кислой средах. 4 табл. с (Л

к защитным покрытиям.

Цель достигается использованием раствора следующего состава, г/л: ПАВ, выбранное из группы: синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5 или их смесь0,7-0,9

Полиэтиленгликоль-9, полиэтилеигликоль-35 или их смесь 0,2-0,4 Тринатрийфосфат, пи- рофосфат натрия, триполифосфат натрия или их смесь6-8

Гипофосфит натрия 1-2 Хвойный экстракт 0,3-0,5 Сульфат натрия 26-28 Серная кислота

(до рН 1-9) 0,05-4,0 Для использования в практике очистки металлических поверхностей перед защитными покрытиями предлагаются три варианта указанного раствора Николин-к-1 (серная кислота до рН 8,5-9) для обезжиривания стальных медных и .латунных деталей. Николин к-2 (серная кислота до рН 7-7,5) дл обезжиривания деталей из алюминия, цинка и их сплавов, Николин-к-3 (серная кислота до рН 1-3) для одновременного удаления жиро-масляных загрязнений и окисного слоя со стальных деталей.

Пример 1. Варианты раствора Николин-к готовят следующими способами.

Способ I. В бак помещают 10 л водопроводной воды и растворяют в ней при барботировании воздухом заданные количества компонентов раствора Николин-к, вводя их в следующей последовательности : сульфат натрия, три- натрийфосфат, пирофосфат натрия.

5

Способ II. В фарфоровую шаровую мельницу помещают в произвольной последовательности заданные количества всех, кроме воды и серной кислоты, 0 компонентов раствора Николин-к, указанных в способе I, перемешивают в течение 10-15 мин и получают светло-желтый сыпучий порошок с запахом хвои. Затем в бак помещают 10 л водо- 5 проводной воды и растворяют в ней при барботировании сжатым воздухом заданное количество приготовленного порошка. К полученному раствору приливают серную кислоту до соответст- 0 вующих значений рН среды.

Варианты растворов Николин-к-1 и Николин-к-2, полученные первым или вторым способами, нагревают до заданной температуры опыта (с точностью ) и погружают в них на специальных подвесках серию деталей (50-60 шт.) из стали, меди, латуни, алюминия, цинка и их сплавов со средней (до 5 г/м) и высокой (до 20 г/м ) f степенью загрязнения поверхности смазочными маслами, не прекращая барботирования сжатым воздухом.

Через заданные промежутки времени три детали извлекают из обезжиривающего раствора и определяют среднюю продолжительность процесса их полного обезжиривания при заданной температуре опыта по полноте смачивания обезжиренной поверхности водой методом напьшения водной пленки.

При выдерживании в течение 30 мин серии деталей из стали, меди и латуни в растворе 20-30 г сульфата натрия, 5-10 г тринатрийфосфата и 1-2 г гипофосфита натрия в 1 л воды, подкисленной серной кислотой до рН 8,5- 9 (рН раствора Николин-к-1) и нагретой до 80+5°С, заметных изменений в структуре поверхностного слоя дета0

5

0

5

313

лей не происходит. При выдерживании в течение 30 мин деталей из алюминия цинка и их сплавов в растворе указанных солей, подкисленном серной кислотой до рН 7-7,5 (рП раствора Нико- лин-к-2) и нагретом до 50±5°С, нарушения структуры поверхностного слоя деталей не происходит. В соответствии с результатами опытов при исполь зевании эффективности вариантов обезжиривающего раствора Николин-к-1 температуру в баке поддерживают не выше , а при испытании эффективности вариантов обезжиривающего раствора Николин-к-2 - не выше .

Составы различных вариантов испытывающихся растворов Николин-к-1 и Николин-к-2 даны в табл. 1, а результаты определения оптимального соотношения компонентов в вариантах предлагаемого раствора и продолжительности процессов полного обезжиривания поверхности деталей с их помощью при различной температуре опытов предс-тавлены в табл. 2 и 3.

Как видно из результатов в табл.2 и 3, оптимальное соотношение компонентов в растворах Николин-к-1 и Николин-к-2 отвечает составам № 2- 13 и находится в пределах, г/л:

Синтанол ДС-10 (составы № 2,4,10-11),синта нол ДТ-7 (состав № 8), синтамид-5 (состав № 9) и их смеси (составы № 12 и 13) Полиэтиленгликоль-9 (составы N 2-4,6-9 и 11), полиэтиленгликоль- 35 (состав № 10) и их смеси (составы № 12-13) Тринатрийфосфат (составы № 2-4-8-10), пи- рофосфат натрия (состав № 6), триполифосфат натрия (состав № 7) и их смеси (составы № 11- 13)

Гипофосфит натрия (составы № 2-4, 6-13) Сульфат натрия (составы № 2-4, 6-13) Сухой хвойный экстракт (составы № 2-4, 6-13) Серная кислота (до рН 8,5-9 или 7-7,5)

5

0

Из табл. 2 видно, что при соблюдении состава вариантов раствора Николин-к-1 в указанных пределах и рН среды в пределах 8,5-9 оптимальная температура процесса обезжиривания стальных, медных и латунных деталей находится в пределах 60-70+5 0, а время полного обезжиривания деталей при этой температуре - в пределах 0,5-2 мин. В тождественных условиях время полного обезжиривания таких же деталей раствором Николин-СМ (вариант известного раствора) находится в пределах 2-3 мин, хотя содержание вспомогательного ПАВ (карбоксиметил- целлюлозы) в нем вдвое выше содержания полиэтиленгликоля в предлагаемом растворе.

Из табл. 3 видно, что при соблюдении состава вариантов раствора Николин-к-2 в указанных пределах и рН среды в пределах 7-7,5 оптимальная температура процесса обезжиривания 5 деталей из алюминия, цинка и их сплавов находится в пределах 40-50+5 С, а время полного обезжиривания деталей - в пределах 4-6 мин. В тождественных условиях время полного обезжиривания таких же деталей раствором Николин-АЦ (вариант известного раствора) находится в пределах 7 - 10 мин, хотя содержание вспомогательного ПАВ в нем вдвое вьш1е, чем в предлагаемом растворе.

Таким образом, судя по времени полного обезжиривания одинаковых деталей в тождественных условиях, оба варианта предлагаемого раствора Ни- колин-к эффективнее соответствующих вариантов известного раствора.

Из сопоставления результатов табл. 2 и 3 видно, что использование в вариантах раствора Николин-к компонентов в количествах ниже указанных пределов (состав № 1) приводит к снижению эффективности растворов, что проявляется в увеличении продолжительности процесса полного обезжиривания деталей с их помощью, а использование тех же компонентов в количествах выше верхнего из указанных пределов (состав № 5) практически не целесообразно, так как оно не приводит к дальнейшему сокраще0

5

0

5

0

5

нию продолжительности процесса обезжиривания, а обусловливает лишь неоправданный перерасход рсех компонентов.

Введение в раствор Николин-к вместо синтанола ДС-10 равных весовых количеств синтанола ЛТ-7 (состав № 8), синтамида-5 (состав № 9) или их смесей с синтанолом ДС-10 в различных соотношениях (составы № 12 и 13), при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора. Введение в раствор Николин-к вместо тринатрийфосфата равных весовых количеств пирофосфа- та натрия (состав Р 6), триполифосфа- та натрия (состав № 7) или их смеси с тринатрийфосфатом в различных соотношениях (составы № 11-13) при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора. Кроме того, введение в раствор Николин-к вместо полиэтиленгликоля-9 равных количеств полиэтиленгликоля- 35 (состав № 10) или его смеси с по- лиэтиленгликолем-9 в различных соотношениях (составы № 12 и 13) при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора.

П р и м е р 2. Предварительные эксперименты по изучению процесса одновременной очистки поверхности . стальньк деталей от жиромасляных загрязнений (обезжиривание) и окисного слоя (травление) раствором Николин- к осуществляются следующим образом.

В эмалированный кислотостойкой эмалью бак, снабженный термометром, пропеллерной мешалкой из стеклопластика и капельной воронкой, помещают 20%-ную серную кислоту (обычно применяемая концентрация этой кислоты для травления стали) и нагревают дс 60- 80°С (обычная температура процесса серко-кислотного травления стали).

Серию стальных пластин (заготовки дверных и оконных петель) с визуальн обнаруживаемой ржавчиной на поверхности взвешивают с точностью до 0,1 г погружают на специальных подвесках в бак с 20%-ной серной кислотой, нагретой до 60-80°С, выдерживают до исчезновения ржавчины (визуальное определение) . Протравленные детали извлекают из травильного раствора, погружают на 0,5-1 мин в 5%-ный раствор бихромата калия, затем промывают проточной водой, сушат горячим воздухом и снова взвешивают. Потерю в весе деталей делят на их полную поверхность и таким путем определяют плотность окисного слоя (г/м).

5

0

5

Другую серию таких же деталей взвешивают с точностью до 0,1 г, погружают в веретенное масло, извлекают, вьщерживают в подвешенном состоянии в течение 2-3 ч и снова взвешивают. Увеличение веса деталей делят на их полную поверхность и таким образом определяют степень загрязнения деталей смазочными маслами (г/м).

Процесс одновременного обезжиривания и травления стальных деталей раствором Николин-к-3 осуществляют следующим образом.

В эмалированный бак помещают 10 л того или иного варианта раствора Николин-к-3 (компонентный состав вариантов дан в табл. 1), нагревают до заданной температуры и при работающей мешалке (100-150 об/мин) в раствор погружают на специальных подвесках серию стальных деталей (50-60 шт.) так, чтобы они не затрудняли вращение мешалки. Величину рН среды в баке на протяжении всего опыта поддерживают в пределах 1-3 периодическим прикапыванием из воронки дополнитель.- ного количества концентрированной серной кислоты.

Через заданные промежутки времени из бака извлекают три детали, промывают их теплой (30-40°С) дистиллированной водой, визуально фиксируют наличие или отсутствие ржавчины и определяют полноту обезжиривания методом напыления водной пленки (пример 1).

Результаты серийных опытов по определению продолжительности объединенного процесса обезжиривания и травления стальных деталей вариантами раствора Николин-к-3, проведенных в тождественных условиях, представлены в табл.4.

Как ввдно из табл. 4 и сопостав- .f. ления приведенных в ней результатов с данными табл. 2, между обезжиривающим действием.вариантов раствора Николин-к-3 и их способностью удалять ржавчину с поверхности тех же деталей существует определенная зависимость: чем Bbmie эффективность обезжиривающего действия, тем быстрее удаляется слой ржавчины. Это вполне закономерно,поскольку жиромасляный слой экранирует окисный слой на поверхности очищаемых деталей. Оптимальное соотношение компонентов в составе вариантов раствора Николин- к-3 отвечает составам № 2-4, 6-13 и

0

5

0

50

55

находится в тех же пределах, что и в составе вариантов Ник.олин-к-1 и Николин-к-2.

При соблюдении оптимального соотношения компонентов в растворе Нико лин-к-3 оптимальная температура объединенного процесса обезжиривания и травления поверхности стальных деталей находится в пределах 70-80+5 С, а время полного удаления жиромасля- ных загрязнений и окислов с их поверхности - Б пределах 20-25 мин.

Таким образом, варианты предлагаемого раствора Николин-к-1 и Николин-к-2 по обезжиривающей способности превосходит одинаковые по величине рН варианты известного раствора Николин-СМ и Николин-АЦ, что вьфажается в меньшей продолжи- тельности процесса обезжиривания в сопоставимых температурных условиях. Вариант предлагаемого раствора Нико лин-к-3 обладает новым качеством, которого не имеют варианты известно- го раствора: с его помощью с поверхности стальных деталей можно одновременно удалять смазочные масла и окислы железа (ржавчину).

Таким образом, предлагаемый раст- вор Николин-к повышает эффективность и расширяет область применения раствора в процессе подготовки металлических поверхностей к защитным покрытиям.

Формула изобретения Раствор для очистки металлических поверхностей Николин-к

Компоненты растворов

Содержание компонентов (г/л) в составах раствора Ннкопин-к

I 1 f 4 5 6 7 ..

Сульфат натрия

Гипофосфит натрия

Сухой хвойный экстрак

Трннатрнйфосфат

Сиятанол ДС-10

Пояиэтипенгликоль-9 Пярофосфат натрия

Трилолифосфат натрия Сиитанол ДТ-7 Синтамид-5

10

2025 719888

Раствор очистки металлических поверхностей, содержащий хвойный экстракт, сульфат натрия, серную кислоту, по крайней мере одно поверхностно-активное вещество (ПАВ), выбранное из группы, содержащей сиитанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5, по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей тринатрий- фосфат, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, он дополнительно содержит гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль, 15 а группа содержащая тринатрийфосфат,

дополнительно содержит пирофосфат . натрия и триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

По крайней мере одно ПАВ, выбранное из группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-50,7-0,9 Полиэтиленгликоль О,2-0,А Гипофосфит натрия 1-2

Хвойный экстракт 0,3-0,5 Серная кислота 0,05-4,00 По крайней мере одно вещество,выбранное из группы, содержащей тринатрийфосфат, пирофосфат натрия, триполифосфат натрия6-8 Сульфат натрия 26-28

т б я я п

Компоненты растворов Содержание компонентов (г/л) в составах раствора Николия-к

1гт1г - 1 -«г-11

Поли тил«нгл1 холь-35 Серная кислота

До рН 8, дпл обсэжирнвания деталей из стали, кедн, латуни

До рН 7-7,5 для обезжиривания деталей ия алюминия, циана и иж сплаво

До рН 1-3 для одновременного обезжиривания и травления стальных Деталей

Обезжириванию подвергаются детали со средней степенью загрязнения поверхности (до 5 г/м) смазочными маслами.

Оптимальный состав раствора Николин-СМ принимают за зталон сравнения при оценке эффективности раствора Николин-к-1.

0,1 0.15

Таблица 2

в составах № 1-13 при температуре 20-30+5°С обезжириванию подвергаются детали со средней степенью загрязнения поверхности смазочными маслами (до 5 г/мМ, а при температуре 40- с высокой степенью загрязнения (до 20 г/м)

Оптимальный состав раствора Николин-АЦ принимают за эталон сравнения при оценке эффективности вариантов раствора Николин-к-2

При 90±5 С плотность окисного слоя на поверхности исходных деталей достигает 75 г/м .

Таблица 4