Раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования

 

Раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования стальных поверхностей содержит, мас. %: фосфат ионы - 0,34 - 1,0; нитратионы - 0,02 - 0,07; ионы молибдена - 0,001 - 0,012; полиэтиленгликолевый эфир синтетических жирных спиртов, выбранных из группы ДС-10, ДТ-7-0,0008 - 0,02; алкилполиоксиэтиленсульфаты - 0,00036 - 0,0016; вода - остальное. Фосфат-ионы вводятся в раствор в виде фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2. 1 табл.

Изобретение относится к химическим методам обработки металлов, в частности к водным растворам для обезжиривания и фосфатирования, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства при проведении окрасочных работ.

Известен раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей (1), содержащий, мас.

оксиэтилендифосфоновная кислота 0,5 20,0 нитрат натрия 0,5 40,0 смачиватель 0,5 8,0 вода остальное Недостатком данного раствора являются физико-механические свойства комплексных лакокрасочных покрытий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раствор (2) для одновременнного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей, содержащий, мас.

фосфат-ионы (в пересчете на P₂ О₅) 0,35 0,77 ионы молибдена (Mo⁶⁺) 0,002 0,006 полиэтиленгликолевый эфир синтетических жирных спиртов, выбранных из группы ДС-10, ДТ-7 или сульфанол 0,0093 0,0190 диэтаноламиновая соль 2-этиленгексилового эфира алкилфосфоновой кислоты 0,046 0,095 виноградная кислота 0,021 0,042 вода остальное.

Недостатком данного раствора является низкая стойкость комплексного лакокрасочного покрытия к воздействию растворов щелочей.

Цель изобретения повышение стойкости лакокрасочного покрытия к воздействию растворов щелочей при сохранении высоких физико-механических показателей покрытий.

Указанная цель достигается тем, что раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей, содержащиий ионы фосфата, молибдена и полиэтиленгликолевый эфир синтетических жирных спиртов, выбранных из группы ДС-10, ДТ-7, дополнительно содержащий нитрат-ионы и алкилполиоксиэтиленсульфонаты, а фосфат-ионы вводятся в виде фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2 при следующем составе раствора, мас.

фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) 0,34 1,0
нитрат-ионы (NO^-₃) 0,02 0,07
ионы молибдена (Mo⁶⁺) 0,001 0,012
полиэтиленгликолевый эфир синтетических жирных спиртов, выбранных из группы ДС-10, ДТ-7 0,008 0,02
алкилполиоксиэтиленсульфалаты 0,00036 0,0016
вода остальное
Фосфорная кислота может использоваться термическая ГОСТ 10678 76, марка Б, сорт 1 или экстракционная со следующим составом компонентов, мас.

фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) 50-52
сульфатная сера (в пересчете на (SO₃) 2,0 4,5
ионы кальция (в пересчете на CaO) 0,6 1,2
ионы железа (в пересчете на Fe₂O₃) 0,5 0,8
ионы алюминия (в пересчете на Al₂O₃) 1,0 1,3
ионы магния (в пересчете на MgO) 0,08 0,12
ионы фтора 0,4 0,8
силикат ионы (в пересчете на SiO₂) 0,2 0,8
вода остальное
Жидкие комплексные удобрения представляют собой раствор солей фосфатов и полифосфатов аммония. Жидкие комплексы удобрения используются марки 10 34 со следующим составом компонентов: полиформы P₂O₅,
орто 8,7
пиро 12,3
триполи 8,0
тетраполи 5,4
содержание азота 10%
ионы железа (в пересчете на Fe₂O₃) 0,34 0,35%
ионы алюминия (в пересчете на Al₂O₃) 0,5 0,55%
Алкилполиоксиленсульфалаты (сульфоэтоксилаты) имеют следующую формулу CnH_2n+1O(C₂H₄O)_mSO₃M, где n= 10 18 m=2 4 и M Na и позволяют улучшать физико-механические показатели комплексного лакокрасочного покрытия.

Введение фосфат-ионов в виде фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2 позволяет повысить стойкость комплексного лакокрасочного покрытия к воздействию растворов щелочей и обеспечивает высокие физико-механические показатели системы покрытий.

Нитрат-ионы вводят в раствор с любым из нижеперечисленных соединений: нитрат магния, нитрат калия, натрия, аммония или в виде азотной кислоты.

Введение ионов молибдена в заявленный раствор в количестве 0,001 0,012% обеспечивает формирование равномерных фосфатных покрытий при различных методах нанесения покрытий. Ионы молибдена могут быть введены в раствор в виде любой растворимой соли молибдена, например, с аммонием молибденовокислотным.

Раствор готовят следующим образом.

Фосфатирующие растворы готовят из концентрированных растворов (фосфатирующих концентратов), которые получают, например, смещением водного раствора фосфорной кислоты с жидкими комплексными удобрениями, азотной кислотой с последующим растворением аммония молибденовокислого и поверхностного и поверхностно-активны веществ. Компоненты смешивают в различных соотношениях, позволяющих корректировать раствор при выработке до величины pH=3,5-4,5
Из приготовленных фосфатирующих концентратов готовят рабочие растворы.

Следующие примеры поясняют суть изобретения.

Все испытания проводят на образцах холоднокатанной стали 08КП (ГОСТ 16528-70) размером 70х150 мм, толщиной 0,8 0,9 мм. Подготовку поверхности образцов с применением фосфатирующих растворов и раствора прототипа для всех примеров проводят по схеме:
1. Одновременное обезжиривание и фосфатирование на лабораторной установке подготовленными растворами:
температура раствора 60^oC
время 3 мин
давление 0,8 1,2 атм
2. Промывка водопроводной проточной водой
температура 20 ±2^oC
время 1 мин
3. Пассивирование в хромовокислом растворе окунанием
концентрация CrO₃ 0,25 г/дм³
pH раствора 4,3
температура 40^oC
время 2 мин
4. Сушка
температура 100^oC
время 2 мин
Перед проведением испытаний фосфатированные образцы грунтуют методом анодного электроосаждения грунтовкой ВК4-0207 ТУ 6-10-1654-83. Для испытаний отбирают пластинки с толщиной слой грунтовки 24 мкм.

Физико-механические свойства покрытий определяют следующим образом:
стойкость покрытия к воздействию 20% раствора едкого натра по ГОСТ 4328-77;
прочность при ударе по ГОСТ 4763-75;
влагостойкость при температуре 80^oC определяют по методике.

Коррозионные испытания проводят в камере 5%-ного солевого тумана по ТУ 6-10-1654-83 и во влажной камере по ГОСТ 9.074-77.

В таблице приведены физико-механические свойства покрытий, полученных в предлагаемых растворах и по прототипу.

Пример 29 характеризует свойства покрытий, полученных в растворе прототипа.

Пример 30 характеризует свойства покрытий, полученных при введении фосфат-ионов только в виде фосфорной кислоты.

Пример 31 характеризует свойства покрытий, получаемых при введении фосфат-ионов в виде фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:1.

Пример 32 характеризует свойства покрытий, получаемых при введении фосфат-ионов в виде фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 2:1.

При анализе полученных экспериментальных данных видно, что при содержании Р₂O₅, NO₃, Мо⁶⁺, полиоксиэтиленгликолевого эфира синтетических жирных спиртов, выбранных из групп ДС-10, ДТ-7, алкилполиоксиэтиленсульфатов выше и ниже заявленной концентрации (см. примеры 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23, 24, 28) комплексные лакокрасочные покрытия обладают низкой щелочестойкостью, снижающие физико-механические свойства покрытий. Примерами 30-32 подтверждается, что при введении фосфат-ионов в виде фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении, отличном от предлагаемого, комплексные лакокрасочные покрытия получаются с низкими физико-механическими свойствами, с невысокой щелочностью. Таким образом, применение предлагаемого раствора для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей обеспечивает следующие технико-экономические преимущества: получение фосфатных покрытий с высокой коррозионной стойкостью; повышение физико-механических показателей систем покрытий; уменьшение расхода химикатов; увеличение срока службы лакокрасочных покрытий и соответственно всего изделия.

Формула изобретения

Раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования стальных поверхностей, содержащий ионы фосфата, молибдена и полиэтиленгликолевый эфир синтетических жирных спиртов, выбранных из группы ДС-10, ДТ-7, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алкилполиоксиэтиленсульфаты и нитрат ионы, а фосфат-ионы вводятся в раствор в виде фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2, при следующем соотношении компонентов, мас.

Фосфат-ионы 0,34 1,0
Нитрат-ионы 0,02 0,07
Ионы молибдена 0,001 0,012
Полиэтиленгликолевый эфир синтетических жирных спиртов, выбранных из группы ДС-10, ДТ-7 0,0008 0,02
Алкилполиоксиэтиленсульфаты 0,00036 0,0016
Вода Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2