Раствор для фосфатирования металлической поверхности

 

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 NI<SP POS="POST">2+</SP> 0,04 - 0,9

ионы PO<SB POS="POST">4</SB> 4,0 - 21,0

ионы NO<SB POS="POST">3</SB> - 9,0 - 30,0

купферрон (C<SB POS="POST">6</SB>H<SB POS="POST">5</SB>N<SP POS="POST">.</SP>NO<SP POS="POST">.</SP>ONH<SB POS="POST">4</SB>) 0,001 - 0,1.Дополнительное введение в раствор купферрона позволяет увеличить прочность фосфатного покрытия при изгибе. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Ф)5 С 23 С 22/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4649507/02 (22) 09.11.88 (46) 30.07.91. Бюл. М 28 (71) Буйский химический завод и Автомобильный завод им. Ленинского комсомола

{Производственное обьединение "Москвич"} (72) И.В.Смирнова, S.Þ.Màçèëoâ, В,А.Чумаевский, В.В.Вольберг и В.С,Лапин (53) 621.794.62 (088.8) (54)РАСТВОР ДЛЯ ФОСфАТИРОВАНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частноИзобретение 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 Zn 5,0 — 2 O

NI 0.04 — 0.9

РО4 4,0 — 21.0

ВОЗ 9.0 — 30,0

„„53J 1666576 А1 сти 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 метал- лической поверхности перед нанесением лакокрасочных материалов содержит, г/л; ионы цинка 5,0-22,0; ионы И(0,04-0,9; ио РО4э 4,0-21,0; иОны воз 9,0-30,0; купферрон (СвНБМ-ИО 0NH4) 0,001-0,1. Дополнительное введение в раствор купферрона позволяет увеличить прочность фосфатного покрытия при изгибе. 1 табл. (Купферрон аммониевая соль N-нитрозо-N-фенил гидроксиламина СвНБ|Ч- NO

0NH4 0 001 0,1

Приготовление фосфатирующего рас- О твора по изобретению проводят, например, Ch путем разбавления воды концентрирован- (Jl ного раствора, содержащего, мас. : 1

Ионы 2п 10,8-12,0 О, Ni 0,08 — 0,12

РО4 7,76 — 9,37

Ионы МОз 18.0 — 20,0

Куферрон 0,02 — 0,06

Воду Остальное

В качестве источников указанных ионов в растворе могут быть использованы следующие химические вещества: окись цинка, цинковые белила, азотно и фосфорный цинк, азотнокислый никель, азотная кисло1666576

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

Купферрон-амониевая соль N-нитрозоN-фенил гидроксиламин (СоН5!Ч NO ОИНд) известен как реагент для разделения экстрацией, осаждением для гравиметрического и фотометрического определения металлов, например, Cu(ll) Fe(ill) Bi(ill), 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 фосфатирования при повышении рН приэлектродного слоя раствора.

Наличие многочисленных центров кристаллизации позволяет получить мелкокристаллические покрытия с минимальным пересыщением раствора в приэлектродном слое при повышении РН. Введение в фосфатирующий 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 K0MlltieKG8 с фосфатным покрытием.

Испытания на определение внешнего вида фосфатного покрытия, массы фосфатной пленки, адгезии проводят на образцах листовой холоднокатанной стали марки 08

КП (ГОСТ 165."!3-70) толщиной 0,8 — 0,9 мм размерами 70 150 мм.

Испытания на определение прочности на изгиб проводят на образцах листовой холоднокатанной 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 проводят по схеме N. 1.

1. Обезжиривание окунанием щелочным моющим составом KM-1 ТУ 38-10-79676.

Концентрация 30 г/л

Температура раствора 60ОC

Время обработки 5 мин

2. Промывка водопроводной водой под краном

Температура 20 2 С

Время промывки 15 с

3. Фосфатирование окунанием подготовленным раствором.

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

Температура раствора 70 — 75ОС

Время фосфатирования 2 мин

4, Промывка водопроводной водой под краном.

Температура 20 2 С

Время 15 с

5. Нанесение лакокрасояного материала методом автоосаждения (грунтовка ВДКЧ-6178 ТУ 6-10-16-13-85)

РН грунтовки 2

Время окунания 30 с

Выдержка на воздухе 1 мин

6, Пассивирование в хромовокислом растворе окунанием.

Концентрация 0,50А

Температура 35-40 С

Время обработки 30-40 с

7. Конвекционная сушка.

Температура 1PPoС

Время сушки 10 мин

8. Сушка.

Температура 130 С

Время сушки 30 мин

Зкспериментальные данные представлены в табл, 1 (см, таблицу М 1).

Приведенные экспериментальные данные показывают, что фосфатные покрытия, образованные из растворов с содержанием ионов Zn от 5,0 до 22,0 г/дм, ионов Nl + о 0,04 до 0,9 г/дм, ионов РО4 от 4,0 до

21,0 г/дм, ионов ИОз от 9,0 до 30,0 г/дм, купферрона от 0,001 до 0,1 г/дм, 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 фосфатирующий раствор ионов 2 .и менее 5 г/дм, ионов РО4 менее 4,0 г/дм, купферрона более 0;1 г/дм образуется аморфное железофосфатное покрытие с малой массой фосфатного слоя, покрытие неравномерное, низкая прочность при изгибе и низкая адгезия лакокрасочг+ ного покрытия. При содержании ионов Zn более 22,0 г/дм, ионов ИОз менее 9 г/дм образуются крупнокристаллические фосфатные пленки с большой массой фосфатного слоя, низкой прочностью при изгибе и г+ низкой адгезией. При введении ионов Nl более 0,9 г/дм снижается масса фосфатного.слоя, Если содезожание ионов ИОз 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/дм приводит

1666576 к уменьшению прочности при изгибе и адгеэии.

Пример. Для проведения сравнительных покрытий испытаний фосфатных покрытий был приготовлен раствор прототипа, г/л 5

Еп 4,6

0,73

Nl 0,24

РО4 5,6

МОэ 8,4 10

N (j3-оксизтил)-иминодиуксусная к-та

0,05

Левуленовая кислота 0,1

Вода Остальное

Фосфатирование с использованием 15 раствора прототипа проводят по той же схеме, что и для растворов предлагаемого изобретения. Режим фосфатирования;

Температура 50-60 С

Время обработки 5 мин 20

Метод обработки Окунание рН раствора 2,7-2,8

Образующееся фосфатное покрытие имеет мелкокристаллическую с массой фосфатной пленки 3,4 гlм и прочностью при 25 изгибе 3 мм.

Масса фосфатной пленки определяется в г/м по разности весов образца после фосфатирования и после удаления фосфатного покрытия, которое стравливается в 30

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 35 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 грун- 40 товкой ВД-КЧ-6178 (черной), методом автоосаждения, грунтовка выпускается по

ТУ 6-10-16-13-85 (по технологии схемы N. 1).

Для проведения испытаний отбирают образцы с толщиной слоя грунтовки не ме- 45 нее 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- т разрушения лакокрасочного покрытия.

Для проведения испытаний образцы металла с фосфатным слоем методом автоосаждения покрывают грунтовкой ВД-КЧ6178 (по схеме).

Подготовленную и высушенную пластинку с покрытием подвергают определению прочности на изгиб.

При анализе экспериментальных данных, полученных после фосфатирования в растворах по изобретению и в растворе прототипа и после обработки лакокрасочным материалом, видно, что фосфатные покрытия имеют одинаковую адгезию, но фосфатные покрытия согласно изобретению обладают большей прочностью на изгиб.

Таким образом, использование изобретенного раствора обеспечит следующие технико-экономические преимущества: увеличивается прочность пленки при изгибе, позволит получать качественные покрытия при окрашивании изделий методом asтоосаждения.

Формула изобретения

Раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения прочности фосфатного покрытия при изгибе, он дополнительно содержит купферрон при следующем соотношении компонентов, г/л:

Zn 5,0 — 22,0

Ni 0,04 — 0,9

РО 4,0 — 21,0

ЙОз 9,0 — 30,0

Купферрон (CsH5N ЙО ОМН4) 0,001 — 0,1

Вода Остальное

1666576

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

Концентрация компонента, г/л

Внешний вид фос*атного покрытия

Прочность Адгезия при изГИ по ГОСТ е, мм 15140*-78, балл

Масса фосфат ной пленки г/м2

00з РО,„Купферро

Среднекрис таллич.

Мелкокристаллический

Круп но крис таллический

Мелкокристаллический

2,99 3

0,05

18,3 5,6

10,4 12, 1

2Sý0. 1814

16 ° 7 14,9

15,2 9,6

0,04

0,49

0,9

1,0

7,15

5,63

5,91

3,34

О, 009

0,08

0,01

0,04

1 1

1 1

1 1

4 2

13,7

10,9

21,4 9, 4

11

12

Мелкокристаллич еский

Крупнокрис таллический

Оэ35 8э9 1516 Оэ07

17,2

13,2

16

17

8,46

4,19

4,44

3,02

90 200

19„8 11,3

30,0 18,3

30,1 13,7

0,22

0,56

0,86

0,41

0,03

0,06

О, 007

0,01

20,0

9,6

14,4

5,8

Мелкокристаллическнй

Мелкокристаллический

0,51 27 0 3,9

3,37

0,03

15,4 4,0

20,1 12,9

11,3 21,0

16,5 21,1

11,3

15,1

6,4

18 6

0,09

0,39

0,82

0,0а

21

22

8,12

5,75

4,51

15, 08

0,01

О, 008

0,09

0,05

Крупнокрис таллическнй

Крупнокристаллич еский

0 21 15 6 14 8 Оэ0009

15,6

13 65

26

27

28

10,8 18,2

18,5 15 7

26, 7 11,3

14,3 6,6

О, 001

0,055

0,10

0i11

0,07

0,66

0,38

0,79

8,7

5,2

13,5

7,2

6,72

4,09

5,47

3,11

Мелкокриеталлический

Составитель Н. Рыгалина

Редактор Е. Зубиетова Техред М,Моргентал . Корректор Э. Лончакова

Заказ 2600 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Пример

«Q

5,00

13,5

22,0

4,9

5,0

1356

22,0

22,1

0,04

0,47

0,9

0,34

0,23

0„74

0,51

О.> 39

0,039

9,0 4,0

19,5 12,5

30,0 21,0

11,4 7,7

14,8 12,1

20,6 20,0

28,1 16,4

26,3 19 О

О, 001

0,05

0,1

0,03

0,09

0,04

О, 009

О, 021

4 13

6,78

5,24 3, 25

6,25

4В 71

4,60

14,3

1

1 .5