Способ подготовки стали под горячее цинкование
Сущность изобретения: способ включает контактное меднение и флюсование, которое осуществляют в одном и том же растворе, содержащем, г/л: хлористый цинк 500-700, хлористую медь 10-20; хлористый аммоний 80-120. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю С 23 С 2/02; 18/54
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,.;,и.
К ПАТЕНТУ (21) 4815022/26 (22) 18,04.90 (46) 07.01.93 Бюл.№1 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) Т.С.Девяткина, Н.П.Зайкова, Р,И,Кириенко и Л,М.Близнюк (73) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (56) 1. Заявка Японии N 60-224794, кл. С 25 D 5/10, 1985.
2. Заявка Японии ¹ 61 44168, кл, С 23 С 2/00, 1986.
3. Патент ГДР ¹ 212753, кл. С 23 С 1/02, 1984.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности к металлическим покрытиям, и может быть использовано при подготовке поверхности стали к горячему цинкованию.
Известен способ нанесения диффузионного промежуточного и цинккобальтового слоя перед цинкованием, Применение таких двухслойных покрытий по данным авторов позволило снизить их толщину при сохранении коррозионной стойкости.
Известен способ предварительного нанесения никеля перед горячим цинкованием. Отмечено, что предварительное никелирование улучшает адгезионную прочность цинковых покрытий.
Известна технология электролитического цинкования по предварительно омедненной поверхности. Предварительное меднение ведется электролитически из раствора состава, г/л:
CuSO4 5Н20 5
К4Р207 ЗН20 350
Н2С204 5
„„ Ц„„1787169 А3 (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СТАЛИ ПОД
ГОРЯЧЕЕ ЦИНКОВАНИЕ (57) Сущность изобретения: способ включает контактное меднение и флюсование, которое осуществляют в одном и том же растворе, содержащем, г/л: хлористый цинк
500 — 700, хлористую медь 10 — 20; хлористый аммоний 80-120. 2 табл.
Такая технология позволила в 1,6 раза увеличить коррозионную стойкость электролитического цинкового покрытия. Недостатком способа является сложность его применения при горячем цинковании, из-за несовместимости раствора меднения и флюсования: в случае попадания раствора меднения в ванну флюса последний перестает выполнять свои функции.
Известен /4/ разработанный в ГДР способ горячего цинкования, который состоит из предварительной подготовки поверхности изделий (обезжиривание, травление в водном растворе НС1, промывка) нанесения тонкого слоя меди методом погружения в водный подкисленный HCI раствор хлорида меди, промывки водой, нанесения слоя флюса, не реагирующего с медью методом погружения в водный 10%-ный раствор смеси солей, содержащей 5 — 15 % NaCI- 5 — 15 %
HCl и 70 — 90 % ZnCL2.
Горячее цинкование проводят при 720—
750 К погружением в расплав Zn, содержа1787169 4 щий 0,2 — 2 Al (выдержка 0,5 — 15 мин). Данный способ взят за прототип.
Недостатком прототипа является его многооперациойность и как следствие, дополнительный расход серной кислоты и промывных вод. Целью изобретения является уп рощен ие и роцесса.
Поставленная цель достигается тем, что операцию меднения и флюсования осуществляют в одном и том же растворе состава, г/л;
Еп С!г 500-700
NH СоС!г 10 — 20 НгО Остальное . Заявляемое техническое решение может быть проиллюстрировано следующим примером конкретного осуществления. Образцы стали 08КП размером 50Х20Х2 мм цинковали горячим способом, подготавливая поверхность по вариантам (табл.1), На каждый вариант использовали по 3 образца. Все образцы предварительно обезжиривали, травили, промывали и затем меднили и флюсовали по способу, принятому за прототип (с использованием отдельных растворов меднения и флюсования) и по предлагаемому способу одновременного меднения и флюсования. Омедненные и офлюсованные образцы сушили при температуре 150 С и погружали в цинковый расплав на 30 с, Температуру расплава поддерживали 470+.2 С. Об эффективности предлагаемого способа судили по качеству и толщине медного и цинкового покрытий, их коррозионной стойкости и расходу цинка (кг/т), расходу соляной кислоты (кг/т). 1. Качество покрытий оценивали визуально. Критерии оценки — гладкость, блеск, адгезионная прочность, цвет. 2. Толщину покрытий определяли металлографическим методом по ГОСТ 9.302— 79, путем изготовления шлифов и замера покрытия на поперечном срезе при 500кратном увеличении. На каждом шлифе проводили 3 измерения и учитывали среднеарифметическое значение. 3. Адгезию определяли по ГОСТ 9.302— 88 — методом изгиба, по которому образец с покрытием изгибали с помощью плоскогубцев под углом 90 s одну сторону, затем в другую до излома на месте излома не должно быть отслаивания покрытия. 4, Коррозионную стойкость покрытий определяли капельным методом по ГОСТ 9.302 — 79. Метод основан на растворении покрытия раствором до появления основного металла. Для растворения медного покрытия использовали раствор азотнокислого серебра, цинкового — смесь йод и йодистого калия. Капельный метод осуществляли следующим образом. На поверхность наносили из капельницы одну каплю раствора и выдерживали его на поверхности 60 с. Затем раствор удаляли насухо фильтровальной бумагой, после чего на тоже место наносили следующую каплю и так повторя 10 ли до полного растворения покрытия. Коррозионную стойкость оценивали общим временем растворения. 5. Расход соляной кислоты при меднении на единицу площади образцов (кг/м ) подсчитывали по результатам хим.анализа раствора меднения на содержание HCI до и после обработки образцов. 6. Расход цинка при цинковании рассчитывали как сумму расходов на покрытие и в 20 гартцинк (по результатам хим.анализа цинкового расплава на железо). Результаты сравнительных испытаний представлены в табл.1 — 2, из которых следует: 1, При обработке образцов по предлагаемому способу (Вариант 1 — 4, 6 — 8, 11 — 13) получено коррозионно-стойкое, сплошное, гладкое, блестящее цинковое покрытие, аналогичное качеству покрытия, полученно30 му по прототипу. 2. Медный подслой по предлагаемому способу(Вариант 1 — 4, 6-8, 11 — 13) имеет толщину 0,190 — 0,228 мкм. Коррозионная стойкость соответствует 120 — 130 с, т.е, не ниже, 35 чем по прототипу. 3. Расход соляной кислоты при меднении по предлагаемому способу отсутствует. Экономия составляет 0,042 кг/м омедненной поверхности. 40 4. Расход цинка по предлагаемому способу (Вариант 1 — 4, 6-8, 11-13) при одинаковой толщине цинковых покрытий с прототипом ниже на 0,3 — 1,7 кг/тонну, за счет снижения потерь в гартцинк. 45 5, Увеличение или снижение концентраций раствора, температуры меднения и времени выдержки (Вариант 1, 5, 6, 9, 10, 13) ухудшают качество меднения и как следствие, качество цинкования; появляется шероховатость поверхности. Увеличение концентраЦий ведет к получению мажущих медных покрытий, уменьшение — к налипанию неомедненных участков, что влечет за собой шероховатость цинкового покрытия 55 и повышенный расход цинка соответственно. Таким образом, предлагаемый способ подготовки поверхности металла под горячее цинкование позволяет получить качественное коррозионностойкое цинковое 1787169 Предлагаемый способ будет внедрен на Ворошиловградском трубном заводе им.Якубовского, Ожидаемый экономический эффект от сокращения расхода серной 5 кислоты и затрат на ее регенерацию составляет 50 — 100 тыс. руб. в год, покрытие по упрощенной схеме, исключить расход соляной кислоты на 0,037 — 0,042 кгl м на меднение и воды на промывку (за счет ее исключения), уменьшить потери цинка в отходы на 0,3— 1,7 кг/т металла. 10 отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, меднение и флюсование осуществляют в одном и том же растворе, содержащем, г/л: хлористый цинк— 500 — 700; хлористую медь — 10 — 20; хлори15 стый аммоний — 80 — 120, Формула изобретения Способ подготовки стали под горячее цинкование, включающий контактное меднение и флюсование с использованием растворов, содержащих хлориды меди и цинка, Таблица 1 Составы растворов и режимы обработки по предлагаемому способу и прототипу Режимы меднения Последукзщие операции перед 1 ликованием барианты обработки ров, г/л вода Т С промыв- Елгосование в состака. ТаC ве. г/л H4CI CuCiz мин 2пС!з ГчНсС1500-700 70-100 40 600 сот ост ест сот Рез льтат у. ы с„авнительных испытаний подготовки стали по го яч Таблица 2 8 д рячее цинкование по пседлагаеному способу и прототип арианты Качество медного пок ытия яч у Качество цинкового покоытиа i Расход HCI при меднении образцов. кг/м Расход цинка при цинковании. кг/т толщина мкм коррознснная стойкость, с 130 внешний вид толщина мкм коррозион- нвя стойкость,мин внешний вид Прототип 0,180-6.240 0,108! Сплошное красное покрытие, адгезня хорошая Несплошное. красное покрытие. пятнамн Сплошное розовое плотное Сплошное розовое плотное. Адгезия хорошая То же Покрытие несплошное Сплошное розовое плотное Сплошное красное темное Сплошное, красное, поко. 8чешнии стой мажется Несплошное красное сокр. Сплошное тонкое темное Покрытие равномерное 65-75 Покрытие сплошное, блестящее 0.042 60.8 42,0 55-65 Покрытие сплошное, блестящее То же 58,9 0.218 120 57. 6 0.202 120 57,5 0.234 0.210 0.036 0.214 120 48 46 57,4 59,2 63.3 57.8 0.240 130 57.5 0.228 130 55-65 58.2 0.093 32,5 55-65 60-70 60-70 62.4 0.192 120 Покрытие сплошное ровное Покрытие сплошное, чешуйчатое, блестящее То же 0,204 120 57.2 0.228 123 Покоытие ыклов 60-70 58,0 Составитель Л. Ионова Редактор С, Кулакова Техред М.Моргентал Корректор Э, Лончакова Заказ 268 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, /К-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Прототип 2. 4 6 8 11 12 -co 700 120 22 1.5 1.5 1,5 1.5 1,5 1.5 1.5 1.5 0,5 I.0 2.0 2.5
