Раствор для фосфатирования металлической поверхности Советский патент 1991 года по МПК C23C22/12 

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к составам для нанесения фосфатного слоя под лакокрасочное покрытие, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - увеличение прочности фосфатного покрытия при изгибе.

Пример. Изображенный раствор для фосфатирования металлической поверхности перед нанесением лакокрасочных материалов содержит, г/л:

Ионы Zn2 NI2+ Р043 N0s

5.0-2,0 0.04 - 0.9 4,0-21,0 9,0-30,0

(Купферрон аммониевая соль N-нитро- зо-М-фенил гидроксиламина CaHsN- N0« ONH4 0,001 -0.1

Приготовление фосфатирующего раствора по изобретению проводят, например, путем разбавления воды концентрированного раствора, содержащего, мас.%: Ионыгп2 1 10,8-12,0

,08-0,12

Р043 7.76 - 9,37

Ионы ,0 - 20,0

Куферрон0,02 - 0,06

ВодуОстальное

В качестве источников указанных ионов в растворе могут быть использованы следующие химические вещества: окись цинка, цинковые белила, аэотно и фосфорный цинк, азотнокислый никель, азотная кислоС

о

ON СП VI

О

та, фосфорная кислота и купферрон. (См. ГОСТ 5857-74).

Купферрон-амониевая соль N-нитрозо- N-фенил гидроксиламин (CeHsN-NO ONhM) известен как реагент для разделения экс- трацией, осаждением для гравиметрического и фотометрического определения металлов, например, Cu(ll) Fe(lll) Bi(lll), с которыми образует внутрикомплексные соединения. Купферрон обладает свойством осаждать ионы двухвалентного железа в кислой среде, часть которых переходит в раствор на первой стадии процесса фосфо- тирования. Осажденные частицы являются центрами кристаллизации фосфатов цинка и железа в последующем процессе фосфа- тирования при повышении рН приэлектрод- ного слоя раствора.

Наличие многочисленных центров кристаллизации позволяет получить мелкокри- сталлические покрытия с минимальным пересыщением раствора в приэлектродном слое при повышении РН. Введение в фосфа- тирующий раствор купферрона в количестве 0,001 - 0,1 г приводит к улучшению физико-механических свойств покрытия, в частности к прочности на изгиб сформированного покрытия и соответственно к улучшению прочности на изгиб лакокрасочного покрытия комплекса с фосфатным покрыти- ем.

Испытания на определение внешнего вида фосфатного покрытия, массы фосфатной пленки, адгезии проводят на образцах листовой холоднокатанной стали марки 08 КП (ГОСТ ) толщиной 0,8-0,9 мм размерами мм.

Испытания на определение прочности на изгиб проводят на образцах листовой хояоднокатанной стали марки 08 КП (ГОСТ 16523-70) толщиной 0,25-0,3 мм, шириной 20-50 мм и длиной 100-150 мм.

Подготовка поверхности образцов с применением фосфатирующих растворов по изобретению для всех примеров прово- дят по схеме № 1,

1.Обезжиривание окунанием щелочным моющим составом КМ-1 ТУ 38-10-796- 76.

Концентрация30 г/л

Температура раствора 60°С Время обработки5 мин

2.Промывка водопроводной водой под краном

Температура20i2°C

Время промывкиТ5 с

3.Фосфатирование окунанием подготовленным раствором.

Концентрация концентрированного раствора в рабочем растворе 50-180 г/л

Температура раствора 70-75°С Время фосфатирования 2 мин

4.Промывка водопроводной водой под краном.

Температура2012°С

Время15с

5.Нанесение лакокрасочного материала методом автоосаждения (грунтовка ВД- КЧ-6178 ТУ 6-10-16-13-85)

РН грунтовки Время окунания Выдержка на воздухе

6.Пассивирование в хромовокислом растворе окунанием.

Концентрация Температура Время обработки

7.Конвекционная сушка Температура

Время сушки

8.Сушка. Температура Время сушки Экспериментальные данные представлены в табл. 1 (см, таблицу Ns 1).

Приведенные экспериментальные данные показывают, что фосфатные покрытия, образованные из растворов с содержанием ионов Zn2+ от 5,0 до 22,0 г/дм3, ионов М2+ от 0,04 до 0,9 г/дм3, ионов Р043 от 4,0 до 21,0 г/дм3, ионов МОз от 9,0 до 30,0 г/дм3, купферрона от 0,001 до 0,1 г/дм3, обладают среднекристаллической равномерной структурой, имеют массу фосфатной пленки от 4,0 до 9,0 г/м , высокую прочность при изгибе и высокую адгезию лакокрасочных материалов к этим покрытиям.

При введении в фосфатиоующий раствор ионов Zn2+ менее 5 г/дм , ионов РО менее 4,0 г/дм3, купферрона более 0,1 г/дм3 образуется аморфное железофосфатное покрытие с малой массой фосфатного слоя, покрытие неравномерное, низкая прочность при изгибе и низкая адгезия лакокрасоч2

30с 1 мин

0,5% 35-40°С 30-40 с

100°С 10 мин

130°С 30 мин

ного покрытия. При содержании ионов Zn

2+

более 22,0 , ионов МОз менее 9 г/дм3 образуются крупнокристаллические фосфатные пленки с большой массой фосфатного слоя, низкой прочностью при изгибе и низкой адгезией. При введении ионов Ni более 0,9 г/дм3 снижается масса фосфатного слоя.

Если содержание ионов МОз становится более 30 г/дм , покрытие становится мелкокристаллическим, снижается масса фосфатного слоя, уменьшается прочность при изгибе и адгезия лакокрасочных материалов.

Введение в раствор для фосфатирования купферрона менее 0,001 г/дм3 приводит

к уменьшению прочности при изгибе и адгезии.

Пример. Для проведения сравнительных покрытий испытаний фосфатных покрытий был приготовлен раствор прототипа, г/л

Zn

2+

Mq 1,2+

2+

4,6 0,73

NiZT0,24

,6

,4

N-{/J -оксиэтил)-иминодиуксусная к-та 0,05

Левуленовая кислота 0,1 ВодаОстальное

Фосфатирование с использованием раствора прототипа проводят по той же схеме, что и для растворов предлагаемого изобретения. Режим фосфатирования:

Температура50-60°С

Время обработки5 мин

Метод обработкиОкунание

рН раствора2,7-2,8

Образующееся фосфатное покрытие имеет мелкокристаллическую с массой фосфатной пленки 3,4 г/м2 и прочностью при изгибе 3 мм.

Масса фосфатной пленки определяется в г/м2 по разности весов образца после фосфатирования и после удаления фосфатного покрытия, которое стравливается в 5%-ном растворе серной кислоты при 40°С. Адгезию лакокрасочного материала определяют в соответствии с ГОСТ 15140-78 методом параллельных надрезов. Метод заключается в оценке степени прилипания пленки к подложке. Оценка ведется по числу отпавших полосок от подложки оторванных липкой лентой, по 3-балльной системе. Для определения адгезии образцы металла с фосфатным слоем покрывают грунтовкой ВД-КЧ-6178 (черной), методом автоосаждения, грунтовка выпускается по ТУ 6-10-16-13-85 (по технологии схемы № 1). Для проведения испытаний отбирают образцы с толщиной слоя грунтовки не менее 60 мкм.

Испытания прочности покрытий на изгиб проводят по ГОСТ 6806-73. Сущность метода заключается в определении минимального диаметра стержня, на котором при изгибе окрашенной металлической пластинки не происход гг разрушения лакокрасочного покрытия.

Для проведения испытаний образцы металла с фосфатным слоем методом авто- 0 осаждения покрывают грунтовкой ВД-КЧ- 6178 (по схеме).

Подготовленную и высушенную пластинку с покрытием подвергают определению прочности на изгиб. 5 При анализе экспериментальных данных, полученных после фосфатирования в растворах по изобретению и в растворе прототипа и после обработки лакокрасочным материалом, видно, что фосфатные покры- 0 тия имеют одинаковую адгезию, но фосфат- ные покрытия согласно изобретению обладают большей прочностью на изгиб.

Таким образом, использование изобретенного раствора обеспечит следующие тех- 5 нико-экономические преимущества:

увеличивается прочность пленки при изгибе,

позволит получать качественные покрытия при окрашивании изделий методом ав- 0 тоосаждения.

Формула изобретения

Раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата, отличаю- 5 щ и и с я тем, что, с целью увеличения прочности фосфатного покрытия при изгибе, он дополнительно содержит купферрон при следующем соотношении компонентов, г/л:

Zn2+ 0Ni2+

РО3

NQa

Купферрон (CeHsN-NO-ONH) 5 Вода

5,0 - 22,0 0,04 - 0,9 4.0-21,0 9,0 - 30,0

0,001-0,1 Остальное

Влияние концентрации компонентов раствора на прочность при изгибе, адгезию лакокрасочного материала, качество фосфатного покрытия

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к составам для нанесения фосфатного слоя под лакокрасочное покрытие и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Цель - увеличение прочности фосфатного покрытия при изгибе. Изобретенный раствор для фосфатирования металлической поверхности перед нанесением лакокрасочных материалов содержит, г/л: ионы цинка 5,0 - 22,0

ионы NI²⁺ 0,04 - 0,9

ионы PO₄ 4,0 - 21,0

ионы NO₃ - 9,0 - 30,0

купферрон (C₆H₅N^.NO^.ONH₄) 0,001 - 0,1.Дополнительное введение в раствор купферрона позволяет увеличить прочность фосфатного покрытия при изгибе. 1 табл.

17,20,358,9 15,60,07

20,00,229,0 20,00,03

9,60,5619,8 11,30,06

14,40,8630,0 18,30,007

13,2

8,46 4,19 4,44 3,02

3,37

1 1 1 4