Способ фосфатирования металлической поверхности

 

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в машиностроении, металлургии для получения фосфатных покрытий. Нанесение фосфатного покрытия производят в растворе при следующем соотношении компонентов, мас.%: ионы цинка 1,15 - 3,06; ионы фосфата (P₂O₅) 0,86 - 2,49; ионы нитрата 1,7 - 4,25; ионы никеля 0,0096 - 0,029; диамид угольной кислоты 0,048 - 0,2; отход производства пропионовой кислоты 0,0017 - 0,092; вода остальное, причем раствор нагревают до 70 - 75^oC и фосфатируют 10 - 15 мин. Ионы цинка вводят в раствор в виде цинковой изгари по ГОСТ 1639 - 78 следующего состава,%: цинка не менее 65; свинца не более 0,6; алюминия не более 1,5; железа не более 1,5; хлора не более 3,5. При применении предлагаемого способа фосфатирования металлической поверхности повышаются защитные свойства фосфатного покрытия, в частности масса фосфатного покрытия и коррозионная стойкость (по пробе Акимова). 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в машиностроении, металлургии для получения фосфатных покрытий.

Известен способ фосфатирования металлов в цинкфосфатных растворах [1, 2] .

Недостатком его являются недостаточные защитные свойства фосфатного покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ фосфатирования металлической поверхности в растворе [3].

Недостатком этого способа являются недостаточно хорошие свойства фосфатного покрытия, а именно масса фосфатной пленки и коррозионная стойкость.

Задачей изобретения является создание способа фосфатирования, улучшающего защитные свойства покрытия.

Задача решается следующим образом: нанесение фосфатного покрытия производят в растворе при следующем соотношении компонентов, мас.%: Zn²⁺ (ионы цинка) - 1,15-3,06 P₂O₅ (ионы фосфата) - 0,86-2,49 NO^-₃ (ионы нитрата) - 1,7-4,25 Ni (ионы никеля) - 0,0096-0,029 NH₂CONH₂ диамид угольной кислоты - 0,048-0,2 Отход производства пропионовой кислоты - 0,0017-0,092 Вода - Остальное причем раствор нагревают до 70-75^oC и фосфатируют 10-15 мин.

Ионы Zn²⁺ вводят в раствор в виде цинковой изгари по ГОСТ 1639-78 следующего состава, %: Цинк, не менее - 65
Свинец, не более - 0,6
Алюминий, не более - 1,5
Железо, не более - 1,5
Хлор, не более - 3,5
Изгарь цинка является отходом производства
Цинка, не менее - 65%
Железа, не более - 1,5%
Свинца, не более - 0,6%
Алюминия, не более - 1,5%
Хлора, не более - 3,5%
Отход производства пропионовой кислоты имеет состав, мас.%:
Пропионовая кислота - 8,3
K⁺ - 0,84
Fe⁺³ - 0,04
Cr⁺³ - 0,006
Ni - 0,025
J^- - 0,26
J₂ - 0,004
Вода - Остальное
Приготовление рабочего раствора осуществляется разбавлением водой до требуемой концентрации кислого концентрированного раствора следующего состава, мас.%:
Zn - 9,6-13,9
P₂O₅ - 7,2-11,3
NO₃ - 14,2-19,3
Ni - 0,08-0,13
NH₂CONH₂ - 0,4-0,9
Отход производства пропионовой кислоты - 0,1-1,5
Вода - Остальное до 100
После растворения концентрированного раствора наносили на поверхность металла методом окунания.

Испытания проводили на образцах листовой холоднокатанной стали 08КП (ГОСТ 16523-70) толщиной 0,8-0,9 мм.

Во всех примерах период фосфатированием пластинки обезжиривают химическим путем, удаляют окалину и ржавчину травлением в 15%-ном растворе серной кислоты, промывают, фосфатируют при температуре 70-75^oC в течение 10-15 мин. Изделие промывают в воде, сушат. Защитные свойства покрытия определялись согласно ГОСТа 9.402-80, ГОСТ 9.302-88.

Пример 1. Для проведения испытания предлагаемого способа пластинки из стали 08КП фосфатировали при температуре 70^oC в течение 10 мин, предварительно обезжирив химическим путем, удалив окалину и ржавчину травлением в 15%-ном растворе серной кислоты. После фосфатирования изделия промывают в воде и сушат. Образцы из стали фосфатировались раствором следующего состава, мас.%:
Zn²⁺ - 1,15
P₂O₅ - 0,86
NO^-₃ - 1,7
Ni - 0,0096
NH₂CONH₂ - 0,048
Отход производства пропионовой кислоты - 0,0017
По ГОСТ 9.402-80, ГОСТ 9.302-88 оценивали свойства покрытия
Масса фосфата - 13,7 г/м²
Пр.Акимова - 12 мин
Пример 2. Для проведения испытания предлагаемого способа пластинки из стали 08КП фосфатировали при температуре 72^oC в течение 12 мин, предварительно обезжирив химическим путем, удалив окалину и ржавчину травлением в 15%-ном растворе серной кислоты. После фосфатирования изделия промывают в воде и сушат. Образцы из стали фосфатировали раствором следующего состава, мас.%:
Zn²⁺ - 2,1
P₂O₅ - 1,67
NO^-₃ - 2,97
Ni - 0,019
NH₂CONH₂ - 0,124
Отход производства пропионовой кислоты - 0,0468
По ГОСТ 9.402-80, ГОСТ 9.302-88 оценивали свойства покрытия:
Масса фосфата - 14,6 г/м²
Пр.Акимова - 14 мин
Пример 3. Для проведения испытания предлагаемого способа пластинки из стали 08КП фосфатировали при температуре 75^oC в течение 15 мин, предварительно обезжирив химическим путем, удалив окалину и ржавчину в 15%-ном растворе серной кислоты. После фосфатирования изделия промывают в воде и сушат. Образцы из стали фосфатировались раствором следующего состава, мас.%:
Zn²⁺ - 3,06
P₂O₅ - 2,49
NO^-₃ - 4,25
Ni - 0,029
NH₂CONH₂ - 0,2
Отход производства пропионовой кислоты - 0,092
По ГОСТ 9.402-80, ГОСТ 9.302-88 оценивали свойства покрытия:
Масса фосфата - 15,1 г/м²
Пр.Акимова - 16 мин
Пример по прототипу. Образцы стали 08КП обезжиривали моющим средством ПТС-5 при температуре 50^oC 2 мин, концентрацией 2 г/л, промывали водопроводной водой и фосфатировали раствором следующего состава, г/л:
Zn²⁺ - 2,14
P₂O₅ - 4,5
NO^-₃ - 0,9
Ni²⁺ - 0,07
Вода - Остальное
при температуре 48^oC и выдержке перед нанесением 20 мин, причем ионы Zn²⁺ вводят в виде продукта переработки гартцинка.

По ГОСТ 9.402-80, 9.302-88 оценивали свойства покрытия:
Масса фосфата - 10,2 г/м²
Пр.Акимова - 9 мин
Из вышеуказанных примеров видно, что при применении предлагаемого способа фосфатирования металлической поверхности повышаются защитные свойства фосфатного покрытия, в частности масса фосфатного покрытия и коррозионная стойкость (по пробе Акимова).

Литература
1. Хаин И.И. Теория и практика фосфатирования.- Л.: Химия, 1973.

2. Machu W. Die Phospatirung, Leipzig, 1963.

3. Авторское свидетельство СССР N 1782997, кл. C 23 C 22/07, прототип.

Формула изобретения

1. Способ фосфатирования металлической поверхности в растворе, содержащем, мас.%:
Ионы цинка (Zn²⁺) - 1,15 - 3,06
Ионы фосфата (P₂O₅) - 0,86 - 2,49
Ионы нитрата (NO^-₃) - 1,7 - 4,25
Ионы никеля (Ni) - 0,0096 - 0,029
Диамид угольной кислоты NH₂CONH₂ - 0,048 - 0,2
Отход производства пропионовой кислоты - 0,0017 - 0,092
Вода - Остальное
отличающийся тем, что раствор нагревают до 70 - 75^oC и фосфатируют 10 - 15 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионы цинка вводят в раствор в виде цинковой изгари следующего состава, %:
Цинк - Не менее 65
Свинец - Не более 0,6
Алюминий - Не более 1,5
Железо - Не более 1,5
Хлор - Не более 3,5д