Способ обработки стали под полимерные олефиновые покрытия

 

Сущность изобретения: способ включает нанесение фосфатного покрытия, в частности из раствора, мас.%: фосфорная кислота 2-3; ОП-7 /ОП-10/ 0,01-0.05; водадо 100; при температуре 60-80°С с последующим нанесением хром со держащего покрытия из раствора мас.%: хромовый ангидрид 2,5-3,5; азотнокислый хром 0,85- 2,3; вода до 100; рН раствора 0,5-0,7, в количестве 20-30 г/м обрабатываемой поверхности, и образовавшийся хромсодержащий слой подвергают термообработке при температуре 230-300°С в течение 2-30 мин с последующим Охлаждением До температуры нанесения полиолефинового покрытия. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 22/24, 22/33

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4909055/26 (22) 07.02.91 (46) 07.01.93 Бюль 1 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) Н.В.Божко, В.М.Рябов и В,А.Коттов (73) Н.В.Божко, В.М.Рябов и В.А.Коттов (56) 1. Патент США 4169741 кл. С 23 F 7/26, 1979

2. И.И.Хаип Теория и практика фосфатирования металлов. "Химия" 1973 г. С 89.190.

3. Европейский патент 0198144, кл, С 23 F 7/26, 1989 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ ПОД

ПОЛИМЕРНЫЕ ОЛЕФИНОВЫЕ ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к способу подготовки поверхности перед нанесением защитных полиолефиновых покрытий, например, полиэтиленовых, и может быть использовано в трубной промышленности при покрытии труб, В настоящее время актуальной является проблема получения тонких (0,3 — 0,5 мм) беспористых полимерных покрытий с высокой защитной способностью в коррозионно-активных средах, т.к. снижение толщины покрытия приводит к развитию под ним нитевидной коррозии, а повышение толщины покрытия — к повышенному расходу дефицитного материала покрытий.

Известен способ обработки поверхности металла перед нанесением лаков, клеев и других синтетических или полимерных материалов, предусматривающий контактирование с водной композицией, содержащей трехвалентный хром, фосфат и диспергированную кремниевую кислоту при молярном

„„Я2„„1787172 А3 (57) Сущность изобретения: способ включает нанесение фосфатного покрытия, в частности из раствора, мас. : фосфорная кислота 2 — 3; ОП вЂ” 7 /ОП-10/ 0,01-0,05; вода. до 100; при температуре 60 — 80 С с последующим нанесением хромсодержащего покрытия из раствора мас. : хромовый ангидрид 2,5-3,5; азотнокислый хром 0,85—

2,3; вода до 100; рН papsopa 0,5-0,7, в количестве 20-30 г/м обрабатываемой поверхности, и образовавшийся хромсодержащий слой подвергают термообработке при температуре 230-300 С в течение

2-30 мин с последующим охлаждением до температуры нанесения полиолефинового покрытия. 2 табл. отношении Сг(III): РО4 : ЗО2= 1: 0,3-30:

: 0,5 -10.

Этот способ не обеспечивает высокой адгезии полимерных покрытий при воздействии влаги и повышенных температур, а также процесс экологически опасен из-за использования соединений хрома и фосфатов в одной ванне с большим зеркалом испарения, необходимости корректировки и слива раствора.

Известен способ обработки металла, при котором поверхность фосфатируют, а затем повышают защитные свойства фосфатной пленки в разбавленных (0,01 — 0,03%) растворах хромовой кислоты.

Этот способ не обеспечивает высоких защитных свойств полимерных покрытий в коррозионно-активных средах, в особенности, тех, температура нанесения которых превышает 100 С, т.к. при температурах

100-300 С происходит термическое разло-. жение фосфатов.

1 М7172

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту техническим решением к предлагаемому является способ обработки поверхности металла перед нанесением трехслойного покрытия эпоксидной смолы, клеящего слоя и слоя полиэтилена, при котором поверхность трубы подвергается очистке, хроматированию посредством нанесения водного 1 — 2 -ного раствора смеси трехвалентного и шестива- "0 лентного соединений хрома с рН 2,8 — 3,5, которая для фиксации раствора на поверхности трубы содержит силикат. Раствор, имеющий комнатную температуру, наносят на поверхность стальной трубы с температурой 10-40 С. Суш ку хроматного слоя осуществл я ют и ри тем и ературах 120 — 220 C.

Этот способ, принятый за прототип, не обеспечивает высокой защитной способности полимерных покрытий толщиной 0,3- 20

0,5 мм, т,к. под покрытием развивается нитевидная коррозия, которая в дальнейшем приводит к отслаиванию защитного покрытия.

Цель изобретения — повышение защит- 25 ной способности покрытия и экономия материала покрытия путем сокращения толщины покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что сначала формируют железофосфатный 30 слой, на который затем наносят хромсодержащий раствор состава, мас. :

Хромовый ангидрид 2,5 — 3,5

Азотнокислый хром 0,85 — 2,3

Вода до 100 35 рН 0,5 — 0,7 в количестве 20 — 30 г/м обрабатываемой г поверхности, и образовавшийся хромфосфорсодержащий слой подвергают термообработке при температуре 230 — 300 С в 40 течение 2 — 30 мин с последующим охлаждением до температуры нанесения полимерного покрытия.

Кроме того, способ обработки стали под полимерные. покрытия, отличается тем, что 45 железофосфатный слой формируют из раствора состава, мас, :

Фосфорная кислота 2-3

ОП-7 (ОП-10) 0,01 — 0,05

Вода до 100 50 при температуре 60 — 80 С.

При нанесении фосфатного слоя непосредственно на сталь образуется на стали пористый фосфатный слой из нерастворимых соединений железа, что снижает скоро- 55 сть развития нитевидной коррозии под покрытием.

При последующем хроматировании из раствора предложенного состава раствор проникает через поры рыхлой фосфатной пленки на поверхность металла, и осуществляется реакция.

При последующей термообработке при температурах 230 — 300 С в течение 2 — 30 мин образуется прочно сцепленный с поверхностью металла слой, определяющий повышение прочности сцепления фосфатного слоя с металлом за счет образования сложных оксидов железа и хрома, и тем самым повышение защитной способности тонких полиолефиновых покрытий; повышение устойчивости к термическому разложению образовавшегося слоя; изменение свойства фосфатного слоя так, что сформированная в результате термообработки поверхность слоя становится легко смачиваемой расплавленным покрытием, что обеспечивает сплошность и равномерность по толщине пленки защитного покрытия при толщине

0,3-0,5 мм, тем самым резко снижается возможность образования под покрытием элементов дифференциальной аэрации, приводящих к развитию нитевидной коррозии.

Предлагаемый способ обработки был опробован на образцах из ст.3. Образцы со слабоокисленной поверхностью подвергали фосфатированию в растворе состава, мас. :

Фосфорная кислота 2 — 3

ОП-7 (ОП-10) 0,01-0,05

Вода до 100 при температуре 60 С в течение 20 мин, затем промывали водой, высушивали. Затем подвергались хроматированию и последующей термообработке в соответствии с режимами, приведенными в табл.1. После чего наносили покрытие из ПЭНД-210 толщиной 0,4 мм. Защитную способность покрытия оценивали путем испытания покрытий в дистиллированной воде в течение 3000 ч при 60 С по площади отслаивания покрытия.

В лабораторных условиях проводили сравнительные испытания покрытий по предлагаемому способу и способу прототипу, При этом на фосфатированную в вышеприведенном растворе промытую и высушенную поверхность наносили раствор состава, мас. :

Хромовый ангидрид 3

Азотнокислый хром, (девятиводный) 1

Вода до 100 с рН 0,6 в количестве 25 г/м обрабатываемой поверхности. Высушивали при температуре 40 С в течение 5 мин и термообрабатывали при 250 5 С в течение

5 мин. Затем образцы охлаждали до темпе1787172

Таблица 1

Результаты испытаний стойкости покрытия из ПЭНД-210 (6 = 0,4 мм) по предлагаемому способу, при выдержке в дистиллированной воде в течение 3000 ч при 60 С ратуры нанесения покрытия двух видов; эпоксидной композиции ЭП 141 Б (температура нанесения 60 С, время отверждения

2 ч, толщина покрытия 0,3 мм) и из полиэтилена низкого давления ПЭ НД-210 (температура нанесения 230 С, толщина покрытия

0,4 мм).

Результаты сравнител ьн ых испытаний защитной способности покрытия ПЭНД210, полученного по предложенному способу и способу-прототипу, приведены в табл,2, из которой следует; — повышение концентрации хромового ангидрида выше 3,5 мас. не приводит к повышению стойкости покрытия и нецелесообразно из экономических соображений; снижение концентрации хромового ангидрида до 2,4 мас. снижает стойкость покрытия к отслаиванию, площадь отслаивания возрастает с 10 до 20 ; — снижение количества хроматирующего раствора ниже 20 г/м и повышение выше 30 гlм поверхности приводит к снижению стойкости покрытия к отслаиванию в 1,5 — 2 раза;

Формула изобретения

Способ обработки стали под полимерные олефиновые покрытия, включающий нанесение хромсодержащего слоя и термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения защитной способности покрытий, сначала осаждают железофосфатный слой, на который наносят хромсодержащий раствор состава, мас.

Хромовый ангидрид 2,5 — 3,5;

Азотнокислый хром 0,85 — 2,3;

Вода до 100; рН раствора 0,5-0,7 — изменение температуры термообработки ниже 230 С и выше 300 С приводит к увеличению площади отслаивания с 10 до

15 — 20 ;

5 — изменение времени термообработки ниже 2 мин и выше 30 мин приводит к увеличению площади отслаивания с 10 до 15 — изменение рН раствора хроматирования ниже 0,5 и выше 0,7 приводит к увели10 чению площади отслаивания с 10 до

15 — 20Я, Использование предлагаемого способа обработки стали под тонкие (0,3 — 0,5 мм) покрытия в сравнении с прототипом позволя15 ет: повысить защитную способность покрытий в 3 — 5 раз; снизить толщину покрытий на 30 — 40, и как следствие снизить расход материалов

20 покрытия.

Предлагаемый способ будет внедрен на

Талгарском электромеханическом заводе.

Ожидаемый экономический эффект составит 100 тыс,руб,/год за счет повышения

25 защитной способности покрытия. в количестве 20 — 30 r/ì обрабатываемой

2 поверхности и образовавшийся хромфос30 форсодержащий слой подвергают термообработке при 230 — 300 С в течение 2 — 30 мин с последующим охлаждением до температуры нанесения полиолефинового покрытия.

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что

35 фосфатный слой, осаждают из раствора состава мас. :

Фосфорная кислота 2-3;

ОП-7 (ОП-10) 0,01 — 0,05; вода до 100;

40 при температуре 60 — 80 С.

1787172

Продолжение табл, 1

Температура терообработ ки, ОС

Состав аство а, мас.

Кол ичество раствора, гlм

Время термообработки, мин

Площадь отслаивания, ОА

Вариант рН раствора

Хром азотнокислый девятиво ный

Хромовый ангидрид

Та бл и ца.2

Результаты сравнительных испытаний покрытия, полученного по предлагаемому способу и способу-прототипу

15

Составитель Н, Божко

Редактор Т. Никольская Техред М.Моргентал Koððe Top Э. Лончакова

Заказ 268 Тираж 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

11

12

13

14

16

17

18

19

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

230

7

4

2

2