Состав для защиты поверхностей металлических изделий при локальной обработке

 

Изобретение относится к средствам изоляции поверхностей металлических изделий, главным образом ювелирных, при локальной, преимущественно электрохимической и химической обработке, и предназначено для использования в ювелирной промышленности, приборостроении, машиностроении и местной промышленности. Состав содержит, мас.%: сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой (при содержании бутилметакрилата в сополимере 95 мас.%) 19,80-26,70; сополимер этилена с винилацетатом (при содержании винилацетата в сополимере 26-30 мас. %) 0,85-1,00; толуол 14,50-15,80; бутилацетат 36,10-39,50; этанол 7,20-8,00; бутанол 14,50-15,80; органический краситель 0,10-0,20. Технический результат: разработан и воспроизведен состав для защиты поверхностей металлических изделий при локальной электрохимической и химической обработке, обладающий высокими адгезионными и электроизоляционными свойствами и легко удаляемый с металлических поверхностей после завершения локальной обработки. 1 табл.

Изобретение относится к средствам изоляции поверхностей металлических изделий, главным образом ювелирных, при локальной, преимущественно электрохимической и химической, обработке и предназначено для использования в ювелирной промышленности, приборостроении, машиностроении и в местной промышленности.

Электрохимические процессы предъявляют к составам для защиты (изоляции) поверхностей металлических изделий, при их локальной обработке, ряд специфических требований. Такие составы должны быть стойкими к воздействию электролитов и электрического тока; в слое наносимого состава не должно быть точечных дефектов, способствующих проникновению электролита. Подобные составы должны также обладать высокой адгезией к металлу изделия. При обработке защитными составами ювелирных изделий, особенно полученных методом гальванопластики, необходимо, чтобы сушка осуществлялась при комнатной температуре и в короткое время. После нанесения гальванопокрытия удаление состава должно происходить легко и без теплового или механического воздействия на изделия.

Известны составы для защиты поверхностей металлических изделий при их локальной обработке, например цапон-лаки, основу которых составляет нитроцеллюлоза (1). Нитроцеллюлозные лаки не отвечают требованию высокой адгезионной способности к металлу изделия.

Многократного нанесения и длительной сушки требуют другие известные составы, такие как бакелитовый или перхлорвиниловый лаки, а также кислотоустойчивый лак БТ-783 (2).

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому является состав (3) для изоляции поверхностей металлических изделий при электрохимической и химической обработке на основе метакрила-40, содержащий также клей лейконат, метилэтилкетон и толуол при следующем соотношении компонентов, в мас.%: Метакрил - 41-45 Клей лейконат - 3-5 Метилэтилкетон - 25-28 Толуол - 25-28 При этом, метакрил-40 используется в приведенном составе в качестве электроизоляционного пленкообразующего вещества, клей лейконат, будучи также электроизоляционным пленкообразующим веществом, используется в этом составе для повышения адгезионных свойств, а метилэтилкетон и толуол - в качестве растворителей метакрила.

Состав применяется в инструментальном производстве, однако неэффективен по ряду причин для защиты поверхностей таких тонкопрорабатываемых изделий, как ювелирные и подобные им изделия. Метакрил-40 представляет собой сополимер бутилметакрилата с метилметакрилатом при содержании мономеров соответственно 40 и 60 мас.%, но не содержит каких-либо полярных групп типа карбоксильных, что ухудшает адгезионные свойства защитного состава к металлу обрабатываемого изделия, особенно к драгоценным металлам, сплавам. Клей лейконат, как известно из литературы и практики, используют для склеивания резины с металлами, для чего резину подвергают горячей вулканизации, но для целей изобретения защитный состав должен подвергаться сушке при комнатной температуре, при которой адгезионные свойства клея лейконата, очевидно, проявится не могут. Вязкость состава слишком высока и составляет по ВЗ-4 150 с, что отрицательно сказывается на всех его основных свойствах.

Задачей, на которую направлено изобретение, является разработка состава для защиты поверхностей металлических изделий, в том числе из драгоценных металлов, при локальной обработке, преимущественно электрохимической и химической, обладающего высокими адгезионными и электроизоляционными свойствами, сохраняющимися в условиях сушки при комнатной температуре, а также легко удаляемого с металлических поверхностей после завершения локальной обработки изделий.

Поставленная задача достигается за счет того, что состав для защиты поверхностей металлических изделий при локальной электрохимической и химической обработке содержит электроизоляционные пленкообразующие вещества, одним из которых является соединение на акрилатной основе и органические растворители, одним из которых является толуол, при этом состав дополнительно содержит органический краситель, а в качестве соединения на акрилатной основе сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой, в качестве электроизоляционного пленкообразующего вещества сополимер этилена с винилацетатом, а в качестве органических растворителей - бутилацетат, этанол и бутанол при следующем соотношении компонентов, в мас.%: Сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой (при содержании бутилметакрилата в сополимере - 95 мас.%) - 19,80-26,70 Сополимер этилена с винилацетатом (при содержании винилацетата в сополимере - 26-30 мас.%) - 0,85-1,00 Толуол - 14,50-15,80 Бутилацетат - 36,10-39,50
Этанол - 7,20-8,00
Бутанол - 14,50-15,80
Органический краситель - 0,10-0,20
Предлагаемый состав имеет высокую адгезионную способность к металлическим поверхностям, поскольку входящие в него кислоты содержат полярные, в данном случае карбоксильные, группы.

Необходимые электроизоляционные характеристики состава обеспечиваются высокими показателями удельного электросопротивления исходных пленкообразующих веществ. Так, ρ_v сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой (сополимер БМК - 5. ОСТ 6-01-75) составляет (1,08-1,38)·10¹³ Ом·м, а ρ_v сополимера этилена с винилацетатом (Сэвилен, ТУ 301-05-56-90) находится в пределах 10¹⁷-10¹⁸ Ом·м, в то время, как пленкообразующее ближайшего аналога (метакрил-40) имеет удельное сопротивление ρ_v всего лишь в пределах (0,9-3,4)·10¹² Ом·м.

Органический краситель, например Родамин 6G, обеспечивает возможность визуального контроля нанесения предлагаемого защитного состава именно на заданные участки, подлежащие изоляции при локальной обработке. В качестве органического красителя кроме основных красителей с цветными катионами, к которым относится Родамин 6G, могут быть использованы красители, растворимые в спиртах, жирах, сложных эфирах и других подобных органических растворителях (например, жирорастворимый синий антрахиноновый, спирторастворимый бордо C и др.).

Время сушки при комнатной температуре нанесенного защитного состава находится в пределах 5-10 мин. При этом слой состава получается ровным, чего не удается достичь, применяя состав - ближайший аналог, из-за практически одинаковой летучести использованных в нем растворителей.

Технический результат изобретения состоит в достижении поставленной задачи, не достигаемой с помощью ближайшего аналога, а именно: разработан и воспроизведен состав для защиты поверхностей металлических изделий при локальной электрохимической и химической обработке, обладающий высокими адгезионными и электроизоляционными свойствами и легко удаляемый с металлических поверхностей после завершения локальной обработки, что подтверждается также данными таблицы N 1 ("Свойства защитных составов в зависимости от наличия и соотношения при локальной обработке поверхностей металлических изделий"), поясняющей сущность изобретения.

В таблице N 1 представлены защитные составы NN 1-10, причем состав N 1 соответствует ближайшему аналогу, составы NN 2-6 составу - изобретению, а составы NN 7-10 выполнены с нарушением соотношения компонентов, регламентированного сущностью изобретения. Из таблицы видно, что наилучшие для достижения задачи изобретения свойства имеет состав N 5 (см. также "Пример конкретного исполнения и применения состава"), а выход за регламентированные пределы ведет к ухудшению свойств состава, и делает его вообще не пригодным для использования.

Пример конкретного исполнения и применения состава.

1. Изготовление защитного состава (см. пример N 5 в таблице N 1). В смеситель емкостью 1,5 л ввели 155,5 г (179 мл) толуола, 361 г (410 мл) бутилацетата, 74,5 г (94 мл) этанола, 149,8 г (184 мл) бутанола и 2,0 г Родамина 6G (в качестве органического красителя). Перемешивание указанных компонентов производили в течение 1,0 мин, установили емкость на водяную баню с t= 40-50^oC и, при постоянном перемешивании, порционно ввели в полученную, окрашенную в красный цвет, смесь растворителей 248 г сополимера бутилметакрилата с метакриловой кислотой и 9,2 г сополимера этилена с винилацетатом. По мере достижения составом состояния однородности, его охладили до комнатной температуры (20-22^oC).

2. Нанесение защитного состава на поверхность изделия.

В качестве образца для осуществления локального золочения была использована брошь, изготовленная из легкоплавкого сплава олова, свинца и сурьмы.

На брошь был нанесен поверх подслоя никеля слой серебра. Перед нанесением защитного состава для локального золочения и в цианистом электролите поверхность изделия обезжирили этиловым спиртом, высушили при комнатной температуре, после чего на участки, не подлежащие золочению, нанесли кистью защитный состав в два слоя. Время сушки каждого слоя при комнатной температуре составило 10 мин.

3. Обработка изделия после нанесения защитного состава и сушки.

После окончания сушки изделие подвергли электрохимическому обезжириванию в растворе, содержащем по 30 г/л Na₃PO₄, Na₂CO₃ и NaOH при комнатной температуре и U ≅ 4 В в течение 1,0 мин, промыли водой t ≅ 40^oC, затем изделие декапировали в 50% растворе соляной кислоты, промыли в холодной воде и подвергли локальному золочению в цианистом электролите при D_k = 0,6 А/дм² в течение 3,7 мин. Затем изделие извлекли из ванны, промыли водой и высушили. Объем защитного покрытия произвели посредством промывки в ацетоне.

В результате золочению подверглись только заданные участки изделий, защитный слой не имел электрических пробоев, не было попадания электролита под слой защитного состава, а сам защитный слой оказался легкоудаляемым после проведения предшествовавших операций.

Положительные результаты использования составов, соответствующих регламентированными интервалам содержания компонентов, напрямую связаны и с тем, что вязкость их находится в пределах (по Б3-4) 60-94 с.

Изобретение для своего использования не требует применения дорогостоящей аппаратуры, нестандартного оборудования, дефицитных материалов и компонентов.

Предлагаемый состав и технологический процесс его изготовления и применения могут быть легко и многократно воспроизведены в условиях промышленного производства.

Источники информации, принятые во внимание при разработке изобретения.

1. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник под ред. М.А. Шлугера М., Машиностроение, 1985, т. I, стр. 89-90.

2. Гинберг А.М. Гальванотехника, Судпромгиз, 1965, с. 46-47,
3. Авторское свидетельство СССР N 1601224, МКИ 5 C 25 D 5/02, Б.И. N 39 от 23.10.90.

Формула изобретения

Состав для защиты поверхностей металлических изделий при локальной электрохимической и химической обработке, содержащий электроизоляционные пленкообразующие вещества, одним из которых является соединение на акрилатной основе, и органические растворители, одним из которых является толуол, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит органический краситель, а в качестве соединения на акрилатной основе содержит сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой, в качестве электроизоляционного пленкообразующего вещества - сополимер этилена с винилацетатом, а в качестве органических растворителей - бутилацетат, этанол и бутанол при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Сополимер бутилметакрилата с метакриловой кислотой (при содержании бутилметакрилата в сополимере - 95 мас.%) - 19,80 - 26,70
Сополимер этилена с винилацетатом (при содержании винилацетата в сополимере - 26 - 30 мас.%) - 0,85 - 1,00
Толуол - 14,50 - 15,80
Бутилацетат - 36,10 - 39,50
Этанол - 7,20 - 8,00
Бутанол - 14,50 - 15,80
Органический краситель - 0,10 - 0,20о

РИСУНКИ

Рисунок 1