Раствор для фосфатирования Советский патент 1992 года по МПК C23C22/26 

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов и может быть использовано в различных областях металлообрабатывающей промышленности, таких как машиностроение, приборостроение, бытовая техника и др.

Основной проблемой является в данной области получение более коррозионно стойких фосфатных покрытий с минимальной маслоемкостью.

При фосфатировании металлической поверхности получаемые покрытия являются либо толстые крупнокристаллическими, неравномерные, либо тонкие, требующие дополнительной обработки - окраски или лакирования.

Основной проблемой является создать раствор для получения равномерных мелкокристаллических фосфатных пленок с привесом 8-12 r/м на стали и электроосаж- денной цинковой поверхности, обладающих повышенной адгезией, высокой коррозионной стойкостью и минимальной маслоемкостью. Такие покрытия после про- масливания могут служить самостоятельными защитными покрытиями.

Использование известных растворов фосфатирования не позволяет полностью решить указанную задачу. Полученные из известных растворов фосфатирования толстые покрытия обладают низкой адгезией к металлу, а тонкие покрытия являются мало коррозионно стойкими и требуют дополнительной обработки. Поэтому получаемые покрытия не могут применяться как самостоятельные пленки.

Известен раствор для фосфатирования стали, цинка и алюминия, содержащий ионы цинка, фосфата, никеля, нитрата, фторида.

Однако при фосфатировании стали и цинка, используя минимальные концентрации компонентов, получаются очень тонкие фосфатные пленки низкой коррозионной стойкости. При фосфатировании металлической поверхности с максимальными концентрациями компонентов получаемые фосфатные покрытия являются неравномерными, толстыми, плохо сцепленными с металлической основой. Поэтому, используя такой раствор, нельзя получить покрытия, которые служили бы самостоятельными защитными слоями.

(Л

С

VJ GO

3

ND О

Известно фосфатирование из раствора, содержащего ионы цинка, фосфата, никеля, нитрата и хлората.

При фосфатировании стали и цинка получают тонкие мелкокристаллические покрытия. Их коррозионная стойкость занижена. Покрытия требуют дополнительной обработки - лакирования или окрашивания и как защитные самостоятельные слои не могут быть применены.

Известен также раствор для фосфатиро- вания металлической поверхности, содержащий ионы цинка, фосфата, никеля, нитрата и нитрита.

Из этого состава на металлической поверхности осаждаются тонкие, мелкокристаллические фосфатные покрытия, применяемые как подслой перед лакированием и окраской, но неприменимы для защиты от коррозии из-за их низкой стойкости к воздействию коррозионной среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является раствор для фосфатирования цинка, содержащий ионы цинка, фосфата и нитрата.

Однако при фосфатировании стали и цинка на поверхности образуются очень тонкие фосфатные покрытия, применяемые как подслой перед лакированием и окраской. При увеличении концентрации компо- нентов раствора на металлической поверхности образуются более толстые пленки, но они являются неравномерными и плохо сцепленными с основой, Таким образом, получаемые покрытия не применимы как самостоятельные защитные слои.

Цель изобретения - получение фосфатных покрытий на стали и гальваническом цинке, обладающих высокой коррозионной стойкостью.

Поставленная цель достигается тем, что в раствор для фосфатирования цинка, содержащий ионы цинка, фосфата и нитрата дополнительно вводят ионы никеля, трилон Б и препарат Рубин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Соединение цинка, в пересчете на ионы11,06-13,28

Соединение фосфатов,

в пересчете на ионы34,66-41,64

Соединение никеля

в пересчете на ионы0,10-0,20

Соединение нитратов,

в пересчете на ионы7,50-11,30

Трилон Б0,80-1,20

Препарат Рубин 0,80-1,20

В качестве источника ионов цинка использовались окись цинка, цинк фосфорнокислый однозамещенный, цинк азотнокислый.

В качестве источника ионов фосфата использовались фосфорная кислота, цинк фосфорнокислый однозамещенный.

В качестве источника ионов никеля при- менялись никель азотнокислый и никель фосфорнокислый однозамещенный.

Источником ионов нитрата служили азотная кислота, натрий азотнокислый, цинк азотнокислый.

0 Средство Рубин представляет собой многокомпонентный состав, содержащий диэтилбензол, сульфинированное косторо- вое масло, неионогенный ПАВ, около 20 микропримесей и воду. 5 Трилон Б применялся марки чда.

Раствор для фосфатирования готовят в виде концентрата следующим образом.

Для приготовления 1 л концентрата берут примерно 300 мл воды, добавляют 18 мл 0 концентрированной фосфорной кислоты, 250 г цинка фосфорнокислого однозаме- щенного, 75 г натрия азотнокислого, 560 г азотнокислого никеля, 5,0 г трилона Б и 5,0 г препарата Рубин. После полного раство- 5 рения реактивов объем доводят до 1 л. Для приготовления 1 л рабочего фосфатирующе- го раствора берут 200 мл полученного концентрата и разбавляют водой до 1 л. Кислотность рабочего фосфатирующего 0 раствора доводят добавлением 5 н. раствора едкого натрия до значения рН 2,3-2,8.

Фосфатирование образцов проводили следующим образом.

Цинкование проводили в электролите

5 аммиакатного или блестящего цинкования

(пластинки из стали-3, площадью 60 см2),

, активировали в активирующем растворе

ВФ-1 и фосфатировали в течение 7 мин при

, промывали проточной водой и су0 шили.

Испытания свойств фосфатных покрытий проводили после их выдержки при комнатной температуре в течение 48 ч.

В некоторых опытах образцы промасли- 5 вались в веретенном масле в течение 5 мин при 100-120°С.

Внешний вид фосфатных покрытий оценивался визуально и отмечались их равномерность и кристалличность (р-равномерное, 0 нр-неравномерное, срк-среднекристалличе- ское, млк-мелкокристаллическое).

Привес фосфатных пленок определяли взвешиванием образцов после фосфатирования и после растворения покрытия в 25%- 5 ном растворе хромового ангидрида.

Адгезия покрытия к металлу определялась косвенно - методом прочности при ударе на приборе У--1. Вес груза 1 кг, отсутствие трещин на образце при падении груза 50 см считалось хорошей прочностью при ударе.

Маслоемкость фосфатных покрытий определялась количеством масла адсорбируемого покрытием. Для промасливания применялось веретенное масло.

Коррозионная стойкость покрытий проверялась капельным методом Г.В. Акимова. Для испытаний каплю раствора, содержащего 40 мл 0,4 М сернокислой меди, 20 мл 10%-ого раствора хлористого натрия и 0,8 мл 0,1 М соляной кислоты, наносили на покрытие и следили за изменением цвета капли от сине-голубого до черного. Чем больше промежуток времени от момента нанесения капли до почернения, тем выше коррозионная стойкость покрытия.

В таблице приведены данные состава известного и предлагаемого растворов с минимальной, оптимальной и максимальной концентрацией компонентов, также условия фосфотирования и свойства получаемых фосфатных покрытий на стальной и цинковой поверхности.

Из таблицы видно, что при фосфатиро- вании стали и цинка из известного раствора на поверхность осаждаются тонкие, низкой коррозионной стойкости, требующие дальнейшей обработки фосфатные покрытия. При увеличении концентрации основных составляющих - цинка и фосфата известного раствора и дополнительном введении ионов никеля, трилона Б и препарата Рубин на поверхности цинка и стали осаждаются качественные мелкокристаллические, равномерные покрытия. Получаемые покрытия характеризуются высокой адгезией, а при промасливании - высокой коррозионной стойкостью. Таким образом, эти покрытия могут быть использованы в виде защитного слоя в различных областях металлообрабатывающей промышленности. Из результатов также видно, что предлагаемый раствор для фосфатирования цинка и

стали даёт положительный эффект в определенном интервале концентрации применяемых компонентов.

По сравнению с известным решением того же назйачения, предлагаемый имеет следующие преимущества:

-применяется как для фосфатирования цинка, так и для стальной поверхности;

-получаемые покрытия являются более толстыми и после промасливания обладают

высокой коррозионной стойкостью;

-полученные покрытия не требуют окрашивания или лакирования и могут быть применены после промасливания как самостоятельные защитные пленки.

Формула изобретения Раствор для фосфатирования стали и гальванического цинка, содержащий ионы цинка, фосфата и нитрата, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью получения фосфатных покрытий, обладающих более высокой коррозионной стойкостью, он дополнительно содержит ионы никеля, эти- лендиаминтетрауксусной кислоты натрие- вую соль и препарат Рубин при следующем соотношении компонентов, г/л: Соединение, содержащее ионы цинка, в пересчете HaZn211,06-13,28

Соединение, содержащее ионы фосфата, в пересчете наРСм3+ 34.66-41,64

Соединение, содержащее ионы нитрата, в пересчете наМОз 7,50-11,30

Соединение, содержащее ионы никеля, в пересчете ,10-0,20

Натриевая соль этилен- диаминтетрауксусной

кислоты0,80-1,20

Препарат Рубин 0,80-1,20

Сущность изобретения: раствор содержит, г/л: ионы цинка 11,06-13,28; фосфат- ионы 34,66-41,64; нитрат-ионы 7,5-9,4; ионы никеля 0,1-0,2, трилон Б 0,8-1,2; препарат Рубин 0,8-1,2. 1 табл.