Способ химического оксидирования стали Советский патент 1992 года по МПК C23C22/14 C23C22/84 

Изобретение относится к нанесению защитных покрытий, в частности оксид- ных, и может быть использовано при чернении стали в машиностроении и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение работоспособности раствора оксидирования и коррозионной стойкости покрытия за счет увеличения его толщины и снижения пористости.

Способ химического оксидирования (чернения) стали включает очистку поверхности от жировых и окисных за-i грязнений, обработку в растворе роданида калия 5-10 г/л в течение 1- 2 мин, оксидирование в растворе, содержащем, г/л:

Едкий натрий 50-500

Азотнокислый

натрий120-160

Хлористый натрий 10-15

Тринатрийфосфат

(гидрат)50-100

Роданистый калий 5-10 при 122-133°С в течение 10-20 мин.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.

СП

-U

Испытания проводились на образцах из стали марки 65 Г-0,3 мм в с площадью 1 дм2. Наносимые химические окисные покрытия перед проведением испытаний не ожиривались. При увеличении времени оксидирования увеличивается толщина химического окисного покрытия, но появляется существенная неоднородность по составу, что вызы- вает в производстве мажущийся верхний слой, под которым имеется стабильная окисная пленка, повторяющая рельеф поверхности. Исследования толщины покрытия были проведены с ис- пользованием прибора ПМТ-30 с прецизионным нагрузочным устройством, микроскопом МБ-4-6 и НЕОФОТ -2.

С целью продления работоспособности раствора и увеличения съема покрываемой поверхности с 1 л раствора , а также снижения пористости и увеличения толщины покрытия детали перед процессом нанесения окисного покрытия, после очистки поверхности обрабатываются в водном растворе калия роданистого 5-Ю г/л в течение 1-2 мин при температуре помещения.

После обработки в растворе калия роданистого детали загружаются непо- .средственно в ванну оксидирования без промежуточной промывки в воде.

Содержание компонентов химического раствора оксидирования определены, исходя из их полезности и влияния на характеристики получаемого покры- тия, режим его нанесения един для всех марок сталей. Максимальное содержание едкого натрия 500 г/л, так как при большем содержании повышается температура кипения, происходит рост толщины пленки, но снижаются ее защитные свойства, ухудшается внешний вид из-за рыхлости осадка, едино для сталей всех марок.

Минимальное содержание едкого нат- рия 50 г/л, так как при более низком содержании понижается температура кипения, понижается толщина окисной пленки, ухудшаются защитные свойства.

Увеличение содержания окислителя (азотнокислого натрия) приводит к увеличению скорости образования оксид- ной пленки небольшой толщины, а уменьшение - к образованию пористого покрытия.

Максимальное содержание тринатрий- фосфата гидрата 100 г/л, увеличение его не целесообразно, так как не да

Q

Q

5

5

0

ет улучшение необходимого эффекта, т.е. закрытия пор в окисном покрытии, и увеличивает мажущийся йлой на окисной пленке.

Максимальное содержание хлористого натрия 15 г/л, вводимое для стабилизации цвета пленки, более высокое содержание не целесообразно, так как никаких изменений не дает.

Содержание хлористого натрия 10 г/л требует увеличения времени оксидирования.

Количество роданистого калия обес печивает комплексацию в растворе окислов железа и повышает работоспособность раствора.

Все лабораторные и производственные испытания производились на образцах из различных марок сталей без дополнительного ожиривания образцов после нанесения окисного покрытия.

Образцы в лабораторных условиях для проведения испытаний покрывались из раствора объемом 1,5-2 л в кварцевом стакане. Образцы для покрытия завешивались на проволоке поштучно. В производственных условиях испытания производились на участке оксидирования черных металлов на четырех ваннах оксидирования с рабочим объемом 20 л каждая.

Предлагаемый способ химического оксидирования (чернения) обеспечивает универсальность способа, так как он дает возможность наносить оксидные покрытия на детали различных марок сталей в одном технологическом режиме, увеличение коррозионной стойкости ок- сидных покрытий за счет повышения толщины и снижения пористости, при этом толщина окисной пленки возрастает в несколько раз и поддается определению, снижение расхода материалов, энергоемкости способа и себестоимости наносимого покрытия, а также повышение работоспособности раствора и повышение пропускной способности ума- стка оксидирования.

Формула изобретения

ч

Способ химического оксидирования стали, включающий очистку поверхности от жировых и окисных пленок и оксидирование в растворе, содержащем , едкий натрий, тринатрийфосфат (гидрат) и азотнокислый натрий, отличающийся тем, что, с целью

повышения работоспособности раствора оксидирования и коррозионной стойкости покрытия за счет увеличения его толщины и снижения пористости, раствор дополнительно содержит хлористый натрий и роданид калия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Едкий натрий 50-500

Азотнокислый

натрий120-160

Тринатрийфосфат (гидрат)50-100 Хлористый натрий IOj-15 Роданистый калий обработку ведут при 122-135°С в течение 10-20 мин, а непосредственно перед оксидированием производят обработку в растворе роданида калия 5- 10 г/л в течение 1-2 мин.

Изобретение относится к химической обработке поверхности, в частности к оксидированию (чернению)f и может быть использовано при получении коррозионностойких покрытий на стальной поверхности в машиностроении и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение работо-к способности раствора оксидирования и коррозионной стойкости покрытия чза счет увеличения его толщины и снижения пористости. Способ включает очистку поверхности от жировых и окисных загрязнений, обработку в растворе роданида калия 5-.Ю v/л в течение 1- 2 мин, оксидирование в растворе, содержащем, г/л: натрий едкий 50-500; натрий азотнокислый 120-160; натрий хлористый 10-15; тринатрий фосфат (гидрат) 50-100;, калий роданистый 5-Ю, при температуре 122-135°С в течение 10-20 мин. Указанная цель достигается за счет того, что непосредственно перед оксидированием проводят обработку в растворе роданида калия 5-Ю г/л в течение 1-2 мин, а раствор оксидирования дополнительно содержит натрий хлористый 10-15 г/л и роданид калия в таком же количестве. 2 табл. 3 СП

Таблица1

Сравнительные испытания различных растворов химического оксидирования, технологичность использования, качество наносимого покрытия

тов, мас.%:

Едкий натрий 650 Азотнокислый натрий225Азотистокислый натрий

Натрий фосфорнокислый трехзамещен- ный гидрат

Хлористый натрий 9 Цианистый калий 15 Роданистый калий Режим Т°С/время, мин

. 5 и др. 27

600

75

200

0

100

25

7,5

2,5 5

ЙО

зб

55

150 50

122 5

122 15

122 15

III 15

Ч§ Т5

122

15

132 15

2§ 15

135

15

75 500 525 120 ЙО 160 180

50 75 ЮО 125 10 12,5 15 17,5

7,5 Ю 12,5

125 12 HI 3.§ 15 15 15 15

138

Ts

0,5 0,5 0,5-1 1-1,5 1,0-1,5 1,0-1,5

100

75 500 525 120 ЙО 160 180

25

7,5

50 75 ЮО 125 10 12,5 15 17,5

2,5 5

7,5 Ю 12,5

122 5

125 12 HI 3.§ 15 15 15 15

III 15

122

15

2§ 15

Ч§ Т5

132 15

135

15

138

Ts

Сталь среднеугле- родистая (см. 2) Сталь низкоуглеродистая (см. 3) Внешний вид покрытия контрольных образцов по 1, 2, 3, ГОСТ 9..301-86

1,0 0,5 0,5 0,5-1 1-3 1-3 0,5 0,5 0,5 0,5-1 1-2 1-2

1-21

Соответствует на всех образцах для всех марок сталей 1, 2, 3

На образцах мажущаяся пленка поверх окисного покрытия.

Таблице 2

Сравнительны испытания химических окисных покрытий наносимых испытуемых растворов

при оптимальном составе

Показатели

Аналог

1

ш

1015 20

Время выдержки,мин 10 15 20

Толщина окисного

покрытия (пленки),

мкмДо 0,5 0,5 0,5-1

Качество окисного Розовые Еди- Отсут- покрытия (пленки) кромки ничные ствив при выдержке в среза, роэо- розо- единич- вые вых ныв точки точек точки на поверхности

10

15

20

растворе: медь сернокислая 20 г/л в течение 0,5 мин по ГОСТ Э.302-79

Не on- До 0,5 0,5-1 t-1,5 2-2,5 2,5-3 реде- ляет- ся

Розо- Отсут-Отсутствие ро- На плот- вые ствив зоаых точек ной кром- роэо- пленке ки выя мажущий - среза, точек ся налет единичныеточки на поверхности

Продолжение табл. 1

1-21

Прототип

.4

Предлагаемый

ГТГТ7

1015 20

rinilZill

15

20