Раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования

 

Изобретение относится к химическим методам обработки металла, в частности к составам, предназначенным для обработки изделий, имеющих сложные конфигурации. Данное изобретение может быть использовано в различных областях народного хозяйства - машиностроении, энергомашиностроении и т.д. перед нанесением лакокрасочного покрытия. Поверхность металла обрабатывают раствором, содержащим, г/л: ионы цинка Zn²⁺ 1.92-10.5, нитрат ионы NO₃ ^- 0.76-5.85, фосфат ионы в пересчете на Р₂О₅ 4.68-25.4, оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена: неонол АФ 9-12 0.014-0.07, неонол АФ 9-6 0.014-0.07, этанол 0.012-0.06, модифицирующие добавки: Ni²⁺ 0.06-0.7, F^- 0.04-0.3, вода - остальное. Использование предложенного раствора позволяет: получить высокую коррозионную стойкость фосфатного покрытия в комплексе с лакокрасочным покрытием, получить высокую адгезию лакокрасочного покрытия, увеличить поверхностную плотность покрытия, увеличить срок службы изделия. 1 табл.

Изобретение относится к химическим методам обработки металла, в частности к составам, предназначенным для обработки изделий, имеющих сложные конфигурации, такие как кузова автомобилей, перед нанесением лакокрасочного покрытия. Данное изобретение может быть использовано в различных областях народного хозяйства (машиностроении, энергомашиностроении и т.д.) с целью обработки поверхности металла перед нанесением лакокрасочного покрытия (далее ЛКП).

Известен раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей (1) (патент РФ 2063476), содержащий, мас.%: Фосфат ионы (в пересчете на Р₂О₅) - 0,34-1,0 Нитрат ионы (в пересчете на NО₃) - 0,02-0,07 Ионы молибдена (Мо⁶⁺) - 0.001-0.012 Полиэтиленгликолевый эфир синтетических жирных спиртов, выбранных из группы ДС-10, ДТ-7 алкилпилиоксиэтиленсульфаты - 0,00036-0,0016 Вода - Остальное Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования (2) (патент РФ 2090651), содержащий, мас.%: Фосфат ионы (в пересчете на P₂О₅) - 0,49-1,2 Нитрат ионы - 0,02-0,08 Оксиэтилированные мооалкилфенолы на основе тримеров пропилена неонол АФ 9-10, неонол АФ 9-12, марка А - 0,004-0,015
Вода - Остальное
Недостатками данного раствора являются: низкая поверхностная плотность покрытия (железофосфатное-аморфное) от 0,2 до 1 г/м², вследствие этого низкая коррозионная стойкость фосфатного покрытия в комплексе с ЛКП.

Задачей данного изобретения является создание фосфатирующего раствора, применяемого для одновременного обезжиривания и фосфатирования металла, образующее покрытие с высокой коррозионной стойкостью в комплексе с ЛКП и высокой поверхностной плотностью покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что поверхность металла обрабатывают раствором, содержащим, г/л:
Ионы цинка Zn²⁺ - 1,92-10,5
Нитрат ионы NО₃ ^- - 0,76-5,85
Фосфат ионы в пересчете на Р₂О₅ - 4,68-25,4
Оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримера пропилена неонол АФ 9-12 - 0,014-0,07
Этанол - 0,012-0,06
Модифицирующие добавки: Ni²⁺ - 0,06-0,7
F^- - 0,04-0,3
Оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримера пропилена неонол АФ 9-6 - 0,014-0,07
Вода - Остальное
Рабочий раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования готовят из расчета разбавления водой 20-100 г концентрированного раствора до 1 литра.

Концентрированный раствор готовится путем смешения цинковых белил, нитрат содержащего сырья в виде азотной кислоты или нитрата цинка, фосфат содержащего сырья в виде фосфорной кислоты или монофосфата цинка, кремнефтористоводородной кислоты, водного раствора нитрата никеля, а также дополнительного раствора, полученного путем смешения этанола, оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена неонола АФ 9-6, неонола АФ 9-12 и воды.

Оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена неонол АФ 9-6 и неонол АФ 9-12 выпускаются по ТУ 2483-077-05766801-98, изв. 1.

Далее раствор корректируют едким натром или кальцинированной содой до определенного значения свободной кислотности (от 0.2 до 1.5 точек) в зависимости от концентрации раствора и способа нанесения покрытия.

Выбранное соотношение компонентов позволяет получать за время от 2 до 10 минут мелкокристаллическое цинкфосфатное покрытие, обеспечивающее высокую коррозионную стойкость и высокую адгезию фосфатного покрытия в комплексе с ЛКП.

После растворения концентрированного состава в воде, корректировки его до определенного значения свободной кислотности наносят его на поверхность металла с 1-й степенью зажиренности различными способами: погружение или распыление.

Испытания проводили на образцах листовой холоднокатанной стали 08 КП или 08 ПС или 08 Ю (ГОСТ 16523-70), толщиной 0.8-0.9 мм, размером 150-70 мм.

Подготовку поверхности образцов перед нанесением ЛКП проводили по схеме (схему см. в конце текста).

У полученных образцов определяют поверхностную плотность покрытия по ГОСТ 9.402-80 весовым способом.

Далее на образцы наносят ЛКП и проводят испытания на коррозионную стойкость покрытия и адгезию.

Коррозионную стойкость определяют в часах по ГОСТ 9,401-91. Для этого образцы помещают в камеру солевого тумана, где непрерывно распыляется 5%-ный раствор хлористого натрия. Температура поддерживается автоматически в пределах 34-37^oС. Осмотр образцов проводят невооруженным глазом при естественном рассеянном свете. Испытания проводили до появления первых видимых точек коррозии. Чем больше время до появления коррозии, тем выше стойкость фосфатного покрытия.

Адгезия определяется в баллах в соответствии с ГОСТ 15140-78 методом решетчатых надрезов.

Балл - 1 присваивается, если края надрезов полностью гладкие и нет признаков отслаивания ни в одном квадрате решетки.

Балл - 2 присваивается, если имеет место незначительное отслаивание покрытия в местах пересечения линий решетки, а нарушения наблюдаются не более чем на 5% площади поверхности решетки.

Балл - 3 присваивается, если имеет место частичное или полное отслаивание покрытия вдоль линий надрезов решетки или в местах их пересечения, нарушения наблюдаются не менее чем на 5% и более чем на 35% площади поверхности решетки.

Балл - 4 присваивается, если имеет место отслаивание покрытия более чем на 35% площади решетки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами:
Пример 1
Образцы стали 08 КП обрабатывались по вышеуказанной схеме раствором следующего состава, г/л:
Zn²⁺ - 1,92
P₂O₅ - 4,68
NO₃ - 0,76
Неонол АФ 9-12 - 0,014
Этанол - 0,012
Модифицирующие добавки: Ni²⁺ - 0,06
F^- - 0,04
Неонол АФ 9-6 - 0,014
Вода - Остальное до 1 литра
После проведения испытания на коррозионную стойкость, адгезию и поверхностную плотность покрытия были получены следующие результаты:
Коррозионная стойкость, час - 400
Адгезия, балл - 1
Поверхностная плотность покрытия, г/м² - 2,2
Пример 2
Образцы стали 08 КП обрабатывались по вышеуказанной схеме раствором следующего состава, г/л:
Zn²⁺ - 6,21
P₂O₅ - 15,04
NO₃ ^- - 3,31
Неонол АФ 9-12 - 0,042
Этанол - 0,036
Модифицирующие добавки: Ni²⁺ - 0,38
F - 0,17
Неонол АФ 9-6 - 0,042
Вода - Остальное до 1 литра
После проведения испытания на коррозионную стойкость, адгезию и поверхностную плотность покрытия были получены следующие результаты:
Коррозионная стойкость, ч - 410
Адгезия, балл - 1
Поверхностная плотность покрытия, г/м - 2,4
Пример 3
Образцы стали 08 КП обрабатывались по вышеуказанной схеме раствором следующего состава, г/л:
Zn²⁺ - 10,5
P₂O₅ - 25,4
NO₃ ^- - 5,85
Неонол АФ 9-12 - 0,07
Этанол - 0,06
Модифицирующие добавки: Ni²⁺ - 0,7
F^- - 0,3
Неонол АФ 9-6 - 0,07
Вода - Остальное до 1 литра
После проведения испытания на коррозионную стойкость, адгезию и поверхностную плотность покрытия были получены следующие результаты:
Коррозионная стойкость, ч - 380
Адгезия, балл - 1
Поверхностная плотность покрытия, г/м² - 2,9
Пример по прототипу
P₂О₅ - 0,89
NO₃ ^- - 0,05
Оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена - 0,0095
Поверхностная плотность покрытия, г/м² - 0,64
Адгезия, балл - 1
Эластичность, мм - 10
Прочность при ударе н.см - 500
Результаты испытаний иллюстрируют влияние концентрации компонентов раствора на качество фосфатного слоя, на адгезию и на его коррозионную стойкость в комплексе с ЛКП.

Использование предложенного способа обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
- высокую адгезию;
- высокую коррозионную стойкость фосфатного покрытия в комплексе с лакокрасочным покрытием;
- увеличение срока службы продукции;
- получение цинкфосфатного покрытия.

Литература
1. Патент РФ 2063476.

2. Патент РФ 2090651 (прототип).

Формула изобретения

Раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлической поверхности, содержащий нитрат и фосфат ионы, оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримера пропилена неонол АФ 9-12 и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ионы цинка, этанол, модифицирующие добавки - ионы никеля и фтора, и оксиэтилированный моноалкилфенол на основе тримера пропилена неонол АФ 9-6 при следующем содержании компонентов, г/л:
Ионы цинка Zn²⁺ - 1,92 - 10,5
Нитрат ионы NO₃ ^- - 0,76 - 5,85
Фосфат ионы в пересчете на Р₂О₅ - 4,68 - 25,4
Оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена:
Неонол АФ 9-12 - 0,014 - 0,07
Неонол АФ 9-6 - 0,014 - 0,07
Этанол - 0,012 - 0,06
Модифицирующие добавки: Ni²⁺ - 0,06 - 0,7
F^- - 0,04 - 0,3
Вода - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2