Паста для очистки металлической поверхности Советский патент 1990 года по МПК C23C22/08 C23G5/00 

Изобретение относится к химической обработке металлической поверхности для удаления окислов и подготовки ее к дальнейшей обработке - грунтовке, покраске и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для удаления ржавчины и окалины с металлической поверхности с образованием на очищенной поверхности защитного фосфатного слоя,а также для удаления следов ржавчины с фарфоро-фаянсовых и других сантехнических изделий.

Цель изобретения - повышение эффективности .очистки, улучшение адгезионных свойств и стабильности пасты.

Предлагаемая паста содержит, мае.%:

Апатитовый

концентрат Нефелиновый концентрат Серная кислотаВода

22-25,8 1,3-5,5

21,7-25,4 Остальное

Пасту готовят непосредственно из природного сырья путем обработки серной кислотой смеси апатитового Ca5-(P04)3-Fj и нефелинового f(Na,K)2Ox А120 j -2510.2 концентратов с добавле- .нием воды при перемешивании.

При сернокислотной обработке апатитового концентрата образуются

ел

00

bo

4

оэ J

сульфат кальция, фосфорная и ппавико- вая кислоты:

+ 5H2S04 + ЗН3Р04

н2о

- 5CaS04 +

+ HF

Нефелиновый концентрат легко разлагается кислотами. При разложении этого минерала кислотой в раствор 1ереходят не только кислотораствори- иые компоненты (А1203; K20), то и кремнекислота, которая так же, чак и кремнекислота жидкого стекла, способна образовывать кремнегель. Лоэтому нефелиновый концентрат взаи- йодействует с образовавшимися при сернокислотной обработке апатитово- го концентрата фосфорной и плавико- зой кислотами с получением кислого | хэсфата алюминия, фосфатов и крем- : ефторидов щелочных элементов

|(Ыа,К)0-А1203 2310г + 7Н3Р04 +

+ 3HF I (Na,K)3P04.+ t l/2(Na,K)1SiFt + 2А1(НгР04)3 + + 3 1/2 SiOj nH O

Пасту можно также приготовить, спользуя химические компоненты, сос ав которых эквивалентен конечному Составу, получаемому при взаимодейст Јии указанных природных соединений t серной кислотой и водой. В этом Случае паста для очистки и фосфатиро $ания металлической поверхности содержит, мас.%:

Сульфат кальция 34-36 о-Фосфорная

кислота4-13

Кислый фосфат

алюминия2,2-10 ;

Кремнефториды

натрия и калия 1,2-1,8 , Фосфат натрия и калия0,4-3.

Кремнегель (в пересчете на SiO) 1-3 ВодаОстальное

В этом случае пасту готовят путем смешивания входящих в состав компонентов.

На очищаемую поверхность пасту н носят как ручным, так и механизированным способом, например пнввмо- распылением. После обработки и выдержки в течение определенного вре0

5

0

5

0

5

о

45

CQ

,

мени пасту удаляют механически или путем смыва водой с последующей дополнительной промывкой слабым раствором соды. Обработанная поверхность не только очищается от окислов, но, кроме того, на ней образуется защитная фосфатная пленка, противостоящая коррозионному воздействию. На обработанную таким образом поверхность можно наносить грунтовку и краску.

Пример 1. Берут 114 г воды, добавляют при перемешивании к ней

72.7г 75%-ного раствора о-фосфорной кислоты, 11,8 г 30%-ного раствора плавиковой кислоты., затем добавляют к смеси 1,91 г гидроксида алюминия

и растворяют его, добавляют 27,1 г 30%-ного раствора смешанного натрий- калиевого (отношение Naг : К20 3:1) жидкого стекла C(K,Na)aOx , после чего добавляют 125,5 г сульфата кальция. В результате получают пасту, содержащую, мас.%: сульфат кальция (CaS04) 36; о-фос- форная кислота (НЭР04) 13,0; кислый фосфат алюминия А1(Н2Р04) э 2,2; крем- нефториды натрия-калия (К, Na)1SiF6 1,8; фосфат натрия-калия (K,Na)3PO4 0,4; кремнегель (в пересчете на SiOz) 1,0; вода остальное.

П р и м е р 2. Берут 101,4 г воды, добавляют при перемешивании 68,6 г 75%-ного раствора о-фосфорной кислоты и 11,6 г 30%-ной плавиковой кислоты, растворяют в смеси 3,92 г гидроксида алюминия, затем добавляют

34.8г 30%-ного раствора натриево-, калиевого жидкого стекла и вводят 119 г сульфата кальция„ В результате получают пасту, содержащую, мас.%: CaSO, 35; И3РО 10,9; A1(H2PO)3 4,6; (К, Na)2SiF 1,4; (K,Na)3P04 1; кремнегель 1,5; вода остальное.

П р и м е р 3. Берут 87,5 г воды, добавляют при перемешивании 60,7 г 75%-ной о-фосфорной кислоты, 1,1 г 30%-ной плавиковой кислоты, растворяют в этой смеси 7,82 г гидроксида апюминия, добавляют 48,9 г 30%-ного раствора натриево-калиевого жидкого стекла, после чего вводят в получен

ную смесь 105 г сульфата кальция. В результате получают пасту, содержащую, мас.%: CaS04 34; Н3Р04 4} А1(НаР04)310; K,Na)2SiF 1,2; (К,Ыа)гР04 3; кремнагель 3; вода остальное.

П р и м е р 4. Берут 43,2 мл (78,9 г) 93%-ной серкой кислоты, смешивают ее со 185 г воды, В ный раствор 30%-ной серной кислоты вводят при перемешивании 80 г апатитового концентрата и 20 г нефелинового концентрата. Полученное соотношение компонентов составляет, мас.%: апатитовый концентрат 22,0; нефелиновый концентрат 5,5; серная кислота 21,7; вода остальное. Компоненты перемешивают в течение 30-60 мин при 40-60°С. В результате получают пасту, содержащую, мас.%: сульфат кальция 34; о-фосфорная кислота 4;. кисый фосфат алюминия 10; кремнефтори- ды натрия и калия l,2j фосфаты натрия и калия 3; кремнегель 3; вода остальное.

П р и м е р 5. Берут 48,6 мл (88,6 г) 93%-ной серной кислоты, смешивают ее со 180 г воды, в полученный раствор 33%-ной серной кислоты вводят при перемешивании 90 г апатитового и 10 г нефелинового концентратов. Соотношение компонентов составляет, мас,%: апатитовый концентрат 24,4; нефелиновый концентрат 2,7; серная кислота 24,1} вода остальное. В условиях примера 4 получают пасту, содержащую, мас.%: сульфат кальция 35; о-фосфорная кислота 10,9; кислый фосфат алюминия 4,6; кремнефториды натрия и калия 1,4; фосфаты натрия и калия 1; кремнегель 1,5; вода остальное.

Пример 6. Смешивают 93,5 г 93%-ной серной кислоты, 175 г воды, 95 г апатитового и 5 г нефелинового концентратов. Соотношение компонентов., мас.%: апатитовый концентрат 25,8; нефелиновый концентрат 1,3; серная кислота 25,4; вода остальное. В условиях примера 4 получают пасту, содержащую, мас.%: сульфат кальция 36; о-фосфорная кислота 13,0; кислый фосфат алюминия , 2,2; кремнефториды натрия - и калия 1,8; фосфаты натрия и калия 0,4; кремнегель 1,0; вода остальное.

На серию металлических пластин из углеродистой стали, покрытых ржав- .чиной толщиной слоя 0,1-0,12 мм, наносят пасту, после чего часть пластин переворачивают и помещают на подстав - ки для имитации потолочной поверхности, часть ставят вертикально и вы- держивают в этом положении в течение

5

0

5

1 ч. В течение этого времени визуально наблюдают за ссс оянпем слот пасты, отмечая время начала заметного стекания и отслаивания пасты.

После 1 ч выдержки насту удаляют, .поверхность поомывяют и высушивают. Путем рентгеноспектрального анализа определяют относительную толщину образовавшейся фосфатной пленки.

В качестве контрольного образца используют пластину, ржав«нну с которой предварительно удаляют обработкой в горячей соляной кислоте.

Полученные данные приведены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемая паста по сравнению с известной и с базовым объектом более эффективно очищает поверхность, образует боль. ший (Ьос(З)атнын слой, г.орогю удерживается на поверхности, в том числе и потолочной, не расслаивается длительное время при хранении.

0

5

0

Нижний весовой предел содержания каждого компонента в состав пасты обусловлен тем его количеством, ниже которого данный ко г-л о пен т перестает оказывать заметное я гияние на положительные свойствг пасты, верхний предел - тем количеством компонента, выше которого добавление его не улучшает свойства пасты.

При получении пасты путем сернокислотного разложения апатитового и нефелинового концентратов массовые доли апатита и серной кислоты определяются нормой стехиометрически необходимой для их полного взаимодействия. Введение серной кислоты в количестве большем, чем 25,4 мас.%. приводит к наличию в смеси свободной серной кислоты или других (кроме

5 сульфата кальция) сульфатных соединений. При количестве ее, меньшем 21,7 мас.%, недоразлагается апатитовый концентрат.

Введение в смесь более 5,5 мас.%

0 нефелинового концентрата приводит к чрезмерному связыванию свободной фосфорной кислоты, получению очень густого продукта. При меньшем чем 1,3 мас.% количестве нефелинового- концентрата получается паста, склонная к расслаиванию. Кроме того, образуется недостаточное количество фосфатов и кремнефторидоп .щелочных элементов.

5

Более эффективная очистка металли- чес(кой поверхности предлагаемой пастой состава обусловлена присутствием в ней активного реагента - кремне- щелочного элемента.

Присутствие в составе пасты киоло- ло фосфата алюминия способствует получению более прочного антикоррозионного фосфатного слоя на очищенной поверхности, так как он содер- жи-г комплексные фосфаты алюминия и железа.

Фосфаты щелочных металлов способствуют лучшему удалению (смыву) про- дук|тов взаимодействия компонентов , пасты с очищенной поверхности.

Сульфат кальция образует с крем- негелем устойчивую композицию кото-л рая меньше склонна к синерезису, что повышает устойчивость пасты к расслаг .

Использование предлагаемой пасты

до те ти

очистки металлических поверхнос- обеспечит повышение эффективнос- очистки и улучшает адгезионные

свойства и стабильность пасты.

Иаготовление пасты непосредственно из природного сырья (апатитового и ефелинового концентратов) позволяет на порядок снизить ее себестоимость по сравнению с изготовлением путем смешения готовых химических компонентов.

Предлагаемая паста может также ис по льзоваться для предварительной

механической зачистки металлических поверхностей, В этом случае в нее вводят дополнительно какой-либо абразивный материал, например, измельченные кварцевый песок, полевой шпат и т.д. в количестве 2-5%. Предварительная зачистка применяется для удаления толстого слоя ржавчины. Присутствие в пасте активных химических агентов и абразива делает такую зачистку более эффективной, чем любым другим методом.

Форму л а изобретения

Паста для очистки металлической поверхности, содержащая соединения фосфора и кремйия, серную кислоту 0 и воду, отличающаяся

тем, что, с целью повышения эффективности очистки, улучшения адгезионных свойств и стабильности пасты, она в качестве соединения фосфора содержит 5 природный апатитовый концентрат

Ca5(P04)3F, а в качестве соединения кремния - природный нефелиновый концентрат (Na,K)20 Al2Oj-2Si02 при следующем соотношении компонентов, 0 мас.%:

Апатитовый

концентрат 22-25,8 Нефелиновый

концентрат 1,3-5,5 с Серная кислота 21,7-25,4

ВодаОстальное

Более 1 ч

Не отслаивается -

86-90

0,87

ТРЧНО- серый

о

Не стекает

Не стекает

Не стекает Не стекает Более 2

10 мин

50 мин

Не ртслаи- вается

Не отслаивается

Не отслаи- Не отслаиваетсявается

Не отслаивается

Стекает Стекает черезчерез

5-10 мин 30 мин

ui

00

и - сг

-J

95-96

91-92

85-89

94-96

89-92

25-35

75-78

90-95

0,91

0,96

0,93

0,48

0,74

Темно- серый

Темно- серый

Темно- серый

Темно- серый

Темно- серый

Темно- серый

Темно- серый

Металлический блеск

Срок сохранения очищаемой поверхности от окисления, сут

Срок хранения пасты до начала заметного расслаивания, ч

Более 6

Более 6

Более 6

Более 6

Более б

1

Не расслаивается

Не расслаивается

Не расслаи- Не расслаиваетсявается

24-36

5-6

6-12

Изобретение относится к химической обработке металлической поверхности для удаления окислов, подготовке ее к дальнейшей обработке - грунтовке, покраске и может быть использовано в машиностроении для удаления ржавчины и окалины с металлической поверхности с образованием на очищенной поверхности защитного фосфатного слоя. Цель изобретения - повышение эффективности очистки, улучшение адгезионных свойств и стабильности пасты. Паста содержит, мас.%: природный апатитовый концентрат [CA 5(PO 4) 3F] 22-25,8

природный нефелиновый концентрат [(NA,K) 2O AL 2O 3 .2SIO 2] 1,3-5,5

серная кислота 21,7-25,4

остальное вода. Введение в пасту для очистки в качестве фосфоросодержащего соединения природного апатитового концентрата, а в качестве кремнийсодержащего соединения природного нефелинового концентрата позволяет повысить эффективность очистки, улучшить адгезионные свойства и стабильность пасты. 1 табл.

(л

Сс U -Со