Раствор для очистки стальной поверхности перед эмалированием

 

РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПЕРЕД ЭМАЛИРОВАНИЕМ содержащий полифосфат натрия и воду , отличающий ся тем. что. с целью ускорения процесса ( очистки и повышения устойчивости пассивнойпленки, он дополнительно содержит буру, борную кислоту и аммоний железосерноКислый при следукадем COOT ноше НИИ комп онентов, вес.%: 4.7-20.0 Полифосфат натрия 0.1-5,0 Борная кислота 0,1-2,0 Бура Аммоний железо0 ,1-3,0 сернокислый Остальное Вода

.,ЯУ„„А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 я) С 23 D 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4.7-20.0

0.1-5.0

0.1-2.0

0,1-3,0

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3359170/22- 02 (22) 20.11.81 (46) 30.07.83. Бюл, Ð 28 (72),)).В.Маркина, В.М;Гладуш, Н.Г.Еременко и Г.A.Åâñþêîâà, (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности .(53) 666.293(088.8) (56) 1. Эмалирование металлических изделий. Под ред. В. В. Варгина, Л., "Машиностроение", 1972, с. 201-204, 113-115, 297.

2. Авторское свидетельство СССР 9 445522663333, кл. С 23 0 5/00, 1967 ° (54) (57) РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ СТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПЕРЕД ЭМАЛИРОВАНИЕМ содержащий полифосфат натрия и во- ду, отличающийся тем. что. с целью ускорения процесса ( очистки и повышения устойчивости пассивной пленки, он дополнительно содержит буру. борную кислоту и аммоний железосернокислый при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ|

Полифосфат натрия

Борная кислота

Бура

Аммоний железосернокислый

Вода

1032043

Изобретение относится к химической обработке поверхности и может быть использовано в технологических процессах или нанесении эмалевых покрытий.

Поверхность металла из углеродис"..: тых или .нержавеющих марок сталей дол жйа отвечать определенным требованиям по чистоте, т.е. по исключению жи. ровых загрязнений, ржавчины, окалины, пылевидных частиц и-др., поэтому подготовка поверхности является 10 одной из основных технологических операций, обеспечивающих стабильность физико-химических свойств покрытия, образования Механически прочного с

t сплошного бездефектного эмалевого - .)5 слоя с высокой степенью.адгезии к металлу.

В настоящее время подготовка стальной поверхности перед нанесением эмалевого покрытия на трубы, а также на изделия бытового назначения (бытовая газовая аппаратура, холодиль-. ники и посудные иэделия) заключается в химическом или термическом обезжиривании. 25

Известна очистка стали в щелочных растворах с добавкой эмульгаторов и веществ, улучшающих смачивание повер« хности металла j1).

Недостатком этих растворов является необходимость последующей многооперационной обработки в 10-20%-ном растворе соляной или серной кислоты с дальнейшей неоднократной промыв" кой водой, нейтрализацией и пассиваь, цией, для удаления различного рода загрязнений (остатки эмульгаторов, щелочей, ржавчины, окалины и др.), образующихся после соответствующей обработки на поверхности металла. Очи ; щенная поверхность после такой обра- 40 ботки имеет неустойчивую пассивацию: после 3-7 сут. хранения на поверхнос-ти появляется ржавчина. Кроме того, к недостаткам обработки изделий в кислородных растворах относится неиз-45 бежное наводороживание поверхности металла, и, как следствие, образова-" ние неисправимых дефектов покрытия в виде отколов до металла,("рыбья чешуя") при последующем эмалировании.50

Применение агрессивных травильных " растворов, каковыми являются 10-

20%-ные растворы соляной или серной кислот, создает вредные условия труда, приводйт к .частому (2-3 раза в год) выходу из строя футеровки травильных 55 ванн и к выделению в окружающую среду ядовитых паров.

Таким образом, очистка стальной поверхности путем химического или тер- 60 мического обезжиривания с последующим . травлением является трудоемким, многооперационным и длительным процессом создает вредное влияние на экологию, охрану труда и технику безепасиости.

Известен раствор (.2) для обработки поверхности стали, содержащий,вес.%:

Триполифосс ат, натрия (Ма Ъ о о) 50,5-22,3

Тринатрий фосфат (Ма Р04 ) 19,0-20,0 Юода кальцинированная (Ма СО ) 20.5-22.5

Синтанол ДТ-7 5 ° 2-5,6

Сульфанол 0,6-0.8

Алкамон 1.5-2 ° О

Недостатком этого состава является то, что после обработки иа поверхности изделий наблюдаются темные пятна. В этих местах в случае нанесения покрытий наблюдаются оголенные участки, свидетельствующие о нарушении сплошности, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является раствор ГЗ который содержит, вес.%:

Аммиак (МН%) 0,5-3,0

Перпиросульфокислый аммоний (МН4,)д S О 0,5-3,0

Полифосфаты нат-,и

Рия f Nag Р 0 3), (Ма Р6 0yg) . 0,2-2,0

4,7"20,0

0,1-5,0

0,1-2,0

Полифосфат натрия

Ворная кислота

Бура

Аммоний железосернокислый

Иода

О,1-3.,0

Остальное

Недостатком указанного состава является то, что он требует последующего травления кислотой и нейтрализующей обработки. Необхо-.. димость травления не избавляет от не достатков; присущих этому виду очисткй поверхности, указанных выше.

- Кроме того, поверхность пассивйруется, но после хранения в течение

2-3 дней появляется ржавчина. Образу ющийся после нейтрализации солевой налет при нанесении эмалевого шликера смывается последним, загрязняет всю массу подготовленного шликера, в ре"с зультате чего не достигается удовлетворительное качество эмалевого покрытия.

Цель изобретения - ускорение про-. цесса очистки и повышение устойчивости пассивной пленки .

Поставленная цель достигается тем, что раствор для очистки стальной поверхности перед эмализованием содержащий полифосфат натрия и воду., дополнительно содержит буру, борную кислоту и аммоний желеэосернокислый при следующем соотношении компонентов, вес.%:

1032043

Для приготовления раствора исполь" эуются стандартные вещества: поли фосфаты натрия (триполифосфат натрия и гексафосфорнокислый натрий) борная кислота, бура, аммоний железосернокислый. 5

Триполифосфат натрия (N a< P О,- ) ГОСТ 13493-97, гексафосфорнокислый натрий (йа. Р ОщЕ) МРТУ 6-08-5-64 пред- ставляют собой порошок белого цвета, гигроскопичный, легкораствориьый в 10 воде.

Бура Naо 8А О- 10Н О ГОСТ 8429-69— бесцветные, прозрачные кристаллы, легко растворимые в воде.

Борная кислота Н ВО ГОСТ 18704- 15

73 — белое, кристаллическое, легкорастворимое в воде вещество.

Аммоний железо сернокислый (МН4 ) Ге(504 ) 6Н О вЂ” кристаллическое. вещество бледно-салатового цвета, растворим в воде.

Добавки борной кислоты (составы

2-4 } в раствор в количестве 0,15,0 вес.% уменьшают время очистки нри 70-100 С. Однако дальнейшее вве.=. дение этой добавки оказывается малоэффективным и, следовательно, нецелесообразно...из-за дефицитности материала.

Введение в раствор аммоний сернокислого (составы 4-6 ) в количествах

0,1-3.0 значительно снижает время обработки на порядок и выше по сравне иию с исходным (состав 1). Дальнейшее введение этого компонента вызывает появление на поверхности труд- З5 ноудаляемого солевого налета.

Введение аммоний железа сернокис лого позволяет значительно интенсифицировать процесс очистки. Однако устойчивость пассивирующей пленки 40 не удовлетворяет предъявляемым требованиям по нанесению эмалевого шликера, в котором пленка растворяется (см. табл. 2),.

Введение буры в раствор в коли- честве 0,1-2,0 (составы 8-10) позволяет получить досТаточно прочную и устойчивую пассивирующую пленку, которая в этом случае не растворяется в эмалевом шликере и обеспечивает надежную временную межоперационную защиту стальной поверхности от коррозии во, влажной воздушной атмосфере.

Предлагаемый раствор приготавливают путем смешивания расчетного коли" чества компонентов при тщательном их перемешивании.

Растворы для очистки стальной пое верхности приведены в табл.1.

Для сравнения опробованы предлагаемый и известный растворы при об- 60 работке поверхности труб из углеродистой стали марки 10 и нержавеющей хромоникелевой стали Х18Н1ОТ размерами 42хЗх500 мм по каждому варианту 3 образца. 65

Результаты приведены в табл. 2.

Обработку поверхности труб в предлагаемом растворе производят путем погружения с выдержкой в растворе при 70-100 С в течение 7-10 мин. б

В связи с тем, что после обработки в известном составе образцы имеют на поверхности ржавчину, их дополнительно обрабатывают в 10%-ном растворе НС1, промывают в воде и нейтрализуют кальционированной содой.

После обработки оценивают качество поверхности, устойчивость пассивации, а также качество эмалевого покрытия.

Оценку качества поверхности производят визуально по отсутствию жировых загрязнений, а также загрязнений в виде твердых окисных образова-. ний (окалины, ржавчины ), темных пятен. Устойчивость пассивации опреде:= ляют по внешнему виду поверхности после продолжительности хранения в воздушной влажной атмосфере, качество покрытия определяют сплошностью, отсутствием пробоев при испытательном напряжении 2 кВ, прочностью сцепления по 5-бальной шкале и толщиной одноразового нанесения покрытия.Эти свойства выбраны, как наиболее точно характеризукшие качество подготовлен. ной поверхности. Эмалевое покрытие наносят на обработанную поверхность по обычной технологии мокрым способом, подвергают. сушке и обжигу.

Используют эмаль марки 25 для безгрунтового эмалирования, ТУ 26-01-349-78.

Результаты сравнения, полученные три оценке предлагаемого и известного составов, приведены в табл, 3.

Как видно из табл. 3, предлагаемый раствор при значительном сокращении технологических операций (за счет исключения операции травления, промывки и нейтрализации) по сравнению с известным обеспечивает отсутствие загрязнений на поверхности изделия после обработки в нем, устойчивую пассивацию при значительной продолжительности выдержки изделия во влажной ат . мосфере, а также более высокие показатели по сплошности, прочности и толщине покрытия по сравнению с известным раствором, который этих ,свойств не обеспечивает.

Составы с граничным содержанием компонентов (1,3,4 и б, табл. 1) склонны . к незначительным отклонениям, Состав, содержащий наибольшее коли» .чество аммония железа сернокислого (<составы 3 и б, табл. 11, имеет доста. точно высокую прочность сцепления„ однако получаемая толщина одноразового покрытия несколько завышена, что приводит к нарушению сплошности при обжиге. При применении состава, имеющего минимальное содержание аммония

1032043 железа сернокислого (составы 1 и 4, табл. 1), отмечается снижение прочности сцепления эмалевого покрытия с металлом.

Оптимальными являютая составы 2 и

5 табл. 1, содержащие, вес.Ъ

Полимерные фосфаты натРия, (N а Р 0 ), (Na< P о о) 12 55

Борная кислота, н во. 2,55

Бура

N a B@0g 1 OH@0

Аммоний железо сернокислое (NHg)< Рe (SO< ). 6Н О . 1,65

Вода 82,40

1,05

В результате установлено, что при обработке стальных изделий перед эмалированием в 5-20%-ных растворах полифосфатов натрия при 70-100 С эти растворы обеспечивают очистку поверхности от жировых и др. загрязнений, а также от ржавчины и окалины, однако это достигается не менее чем на 2 ч, при 100 С и за 4-5 ч при 70 С, Это время значительно превышает продолжительность обработки стальной поверхности перед эмалированием в известных растворах при кислотной обработке, что существенно снижает производительность процесса очистки.

Это может быть связано со смачивающей способностью раствора, специфическим действием раствора полифосфатаЗ5 натрия на окислы железа, или с химическими процессами, протекающими на — . поверхности металла, и другимй причинами.

) Кроме того, после обработки в растворах полифосфатов натрия не удается получить устойчивую пассивирующую пленку, что приводит к быстрому ее разрушению путем растворения в эмалевом Ыликере, наносимом на стальную поверхность.

Это.явление вызывает значительное снижение вязкости шликера, который становится жидкотекучим, консистенция при этом уменьшается в 2-3 раза и не восстанавливается в 7,альней-. шем ни одним из известных способов.

При хранении изделий, обработанных в известном растворе полифосфата натрия, на поверхности металла через некоторое время (до 2 сут,)обнаружив,аются темные пятна и налет ржавчи ны.

Предлагаемый раствор для очистки поверхности может обеспечивать времен- . .ную межоперационную защиту стальной поверхности от коррозии во влажной воздушной атмосфере сроком до 3-мес;

Необходимость в такой защите имеется на предприятиях металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемого растврра складывается из ускорения процесса о-: очистки поверхности перед эмалированием, позволяющим сократить количество операций, и повышения устойчивости пассивированной поверхности и составит 60 тыс. рублей в год на один промышленный объект с объемом производства 10 тыс. т. изделий в год.

1032043

I, 1

1 (I

1

1 (.о о о о м о с с а (ч о

О\ 00 ( о о о о о о с с в я о

Ch CO ь

° Ф с

lO

Ch Ъ с

%(I

I

I

1

I

I о с сч

I.

1 и

Э ((( с ()(о

l

I! о

I ю

v о

I I

I )

I 1

1 1

1 1

1 f

1 I

1 1

I

1

1

1 м= о (Ф г

I

I

I

1 <6 (о о (1

1 I

1 о

I 1

l I

t а )

Ю (1 el I

1 cia 1 (I ф I

x I

1 1

-1 i 1

I х 1

I 1

1 .Ъ

I ). 1 о

1 и 1

I -

I Ф I

1 (1

I 1 ! Х 1

1 I

1 О

I фч I ! z о ) ъ I

I ю 1

I I. 1

caa

1 ф 1

l x I

I I,I I . l I 1

1 I I I ) 1 о о о о в о а .о (в .о. с с с с о ) г) о ) 6 о а о о в о о о м о о с с с с с а о -(n e о а. о о а о ч а о (an o с с с - с с с о )ч an о сч а

an o о е о с с.)ч о

1 1 I Ф е4 СЧ а о о "ъ о (с с

)ч о Ф а"(СЧ 1 I

1

С Ъ с о

I

I

I

I

1

1 !

1 .I

) .

1

I

l

1

I

1

1

1

1

)

1

I

I

I

)

1 .I

I

1

10

1032043 (Ч!

I ((! !! Ф

О I и хо

Х P((I L

Ф о е,(!

ЯХ сХ!»

I I I l

I I I

I с

И I e uo,

6, . !» Д !» !»

О»хааwо.хх о ео

mc4c4u оах ооо д! а сс! х х = о ц о е

С» СЧ (СЪ М»-((Ч (Ч М с(» (с» co»"(»-(т-((.(»! о о

СЧ Ь С» ((Ъ ОЪ 1 W W (»Ъ О» 1

1 1

Ю Ь С»

В СЧ Î I O

»-(-(cn сч

Ю

Ю с-(Ю ь о о

»-(Сл» 1»-1 С СЧ

С»

° а о ао е (»Ъ

Н (» (»Ъ СЧ о о (Ч сч»-( (A ЧЭ е О

;Ч»-»

С» сч (О т-(сч

IA с(» м

СЧ»-(»-(11

Ъ о о ,.1 t (A сч»-( (A iA (С» Ul с с сО СО

1 о сЧ (Ч о о ю

М сЧ ((Ъ

° ((» с м

CO ю (с» о (с» о (-(Ч» О ((Ъ».ч с с с с

Ul СЧ ((Ъ М (Ч

»»(» CO CO CO О»

CI

LA с сЧ

CO

Ul (A с» с

»-((О

ОО с»»

I

I l м л

1»-(Ю с (Ч

1 1 1 I 1 I

1 I 1 1 1 1 !

1 1 1 I

I I 1

» (л

lA ь с

%-»

С» л (Ч

I(I о !

» х

Ф х о о а сЧ (A с с о

С» Ul ((Ъ Ul

О ((Ъ ((Ъ ((Ъ с с с с м н (1

I 1 1

iA iA (»Ъ (A с с

СЧ (Ч

D iA

Н Ul л с

Ю СЧ

С» с (с»

IA (A

Ul ЦЪ с с

СЧ (Ч а в

Ul iA с

СЧ сЧ о»

И

Ц о с»»

Ю (» с»

° К с ъ

\ о

1 1 I 1

I I 1

Ul iA lA м м (ъ с с с сч (Ч (Ч

»-» » ч ((Ъ Ul м м сЧ (Ч

° .»»-» ((Ъ м с (Ч .

»(4

iA с Ъ с сч

° (сч м Ф (с» lo w Ф

bm ое

u I

)1

»(I I Ф

6 I((,U

I цЪ, а Ъ х хо (о! х х».!

I Х йод

1 с т хо б хВ

r ив

Н Ф ор!

ы о

Ф

Р с

Ф

Р» о х

1» о ((I о»

Ц ((I о сс! в (р

4I4

Z И

Х л ((!

0» ь

Щ

Ю Ф

Ф

",с(Ю

° (- (ЛС»(» х

Р» Ф оа

Р! Ф !

» Х о х

Kg I

e I(I в х х

Ц о

Р» !

» 8 ((! Ф

9» Х х

1 Х ((! Я .I Х

e u

1 !»

L Ф

l о» о и

1» Ф оа, Ф Ф о» х х х ( ((! с((й

Х Х 1

Фu

Ц !.»

ВЯ Ф

Ц

0» о и

Н Ф о !4 ((! Ф

f»» Х

Ф $ ((! Я х

e o

1:, М Ф

1032043 таблииа 3

° а«е е» °

»а»аее» ев ее е вв е

«4» е«» е е»ее качество эмалевого покрытия

Состав Марк» стали Ъабл.ф обраэца

Устойчивость пассивации череэ 7 дней череэ 120 дней после обра- после обработ-. ботки ки прочность Спловность толйина сцепления покрытия. при одного балл 2 кв. слоя, Им вв вВ ст. 10

° вв еаа» ае

° » вв а

Удовлетвб- Удовлетвори- . рнтелънов телъиое

2 Неэ пробоя ОВ28

0ta5

Xi6fli0T

В

В е В е ет. 10.

0 29 к

° » В е

В

Х18Н10Т

1 пробой а

3 ет. 10 е В»

».h е

Xi8ll10T

» h e

0,37

» В е

4 от в 10.

Беэ пробоя 0,28

° В е В е

° В

0 ° 25

Ов29

° . В

» h °

В

0,27 (В е ет. 10

В

1 пробой

1 пробой

0 35

Х18810Т

0 37

° В ст. 10

0i 12

» h °

4 - 5 npoaies

Х18810Т

0,10 а В е

5 3 пробоя

Удовлетво рительнов

Тонкий налет ржавчини а»»а»а»а»Ваааевв»ее»ев «еевв

»» ае

«.е .Вв.» е еее»

Составитель ВвОлейниченко, Редактор А.Власеико ТехредМ,Гергель Корректор A.Ильин

Заказ 5335/32 Тираж 95б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаскан наб.,д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4

Н16Я10Т ст. 10

Х18810Т

Состояние по веркиостн об

Равна после

Обрвботки

Отсутствие ... вагряэнений, ржавчяйн в If

Наличие Полное рзавржавчики иа ление ловерх50% поверх- ности ности

0,27

0,35