Цинкохроматное покрытие на стали (варианты)

Авторы патента:

C25D5/48 - последующая обработка поверхностей с нанесенными на них покрытиями

C23C28 - Способы получения по крайней мере двух совмещенных покрытий либо способами, не предусмотренными в одной из основных групп C23C 2/00-C23C 26/00, либо путем комбинации способов, предусмотренных в подклассах C23C и C25C или C25D

Владельцы патента RU 2311493:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты стальных изделий от коррозии с помощью многослойных покрытий. Цинкохроматное покрытие на стали содержит цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, при этом оно дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора, (г/дм³): CrO₃ - 8, HNO₃ - 4, Na₂SO₄ - 12, Cr(SO₄)₃·18H₂O - 5, Na₂SnO₃·3H₂O - 8. Цинкохроматное покрытие на стали содержит цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, при этом оно дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора, (г/дм³): CrO₃ - 8, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄)₃·18Н₂O - 5, In(NO₃)₃ - 6. Технический результат: повышение защитной способности цинкохроматного покрытия на стали в среднем в 2 раза. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты стальных изделий от коррозии с помощью многослойных покрытий.

Защитная способность цинкохроматных покрытий при удачном сочетании цинкового и внешнего хроматного покрытия определяется в основном стойкостью последнего, см. Тезисы докладов к зональной конференции «Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике», Пенза, 1990 г., с.7.

Известны широко применяемые в промышленности цинкохроматные покрытия на стали, см. RU Патент 2223478, МПК G01N 17/00, 2004.

Недостатком их является не очень высокая защитная способность. Значения ее (t_с) для самых удачных покрытий различаются между собой не более чем в 1,2 раза, см. там же, таблица 4, значения t_с для покрытий «2-1», «1-1», «3-3».

Наиболее близким по технической сущности является цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, получаемый из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, см. RU Патент 2223478, МПК G01N 17/00, 2004, таблица 4, покрытие «2-1».

Недостатком данного покрытия является его недостаточно высокая защитная способность.

Задачей изобретения является создание цинкохроматного покрытия на стали, обладающего повышенными защитными свойствами.

Техническая задача решается тем, что цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, в цинковом слое дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора (г/дм³): CrO₃ - 8, HNO₃ - 4, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄)₃·18Н₂O - 5, Na₂SnO₃·3H₂O - 8.

Техническая задача решается также тем, что цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, в цинковом слое дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора (г/дм³): CrO₃ - 8, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄)₃·18H₂O - 5, In(NO₃)₃ - 6.

Решение технической задачи позволяет повысить защитную способность цинкохроматного покрытия на стали в среднем в 2 раза.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример по прототипу.

Цинкохроматное покрытие толщиной 20 мкм, цинковый слой в котором получают из сульфатного электролита (г/дм³): ZnSO₄·7Н₂О - 215, Na₂SO₄·10Н₂О - 50, Al₂(SO₄)₃·18Н₂O - 30 при рН 3,8, температуре 20°С, плотности тока 1,5 А/дм² (см. ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий. Карта 30, состав 2), а внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с (см., ГОСТ 9.305-84, Карта 81), подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми), см. Журнал «Коррозия: материалы, защита», 2005 г., №9, с.27.

Защитная способность покрытия, которую выражают значением времени появления первого очага коррозии стали (t₃), составляет 7 суток.

Примеры по заявляемому объекту.

Пример 1 по первому варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм³): ZnSO₄·7H₂O - 215, Na₂SO₄·10H₂O - 50, Al₂(SO₄)₃·18Н₂O - 30 при рН 3,8, температуре 20°С, плотности тока 1,5 А/дм² (см. ГОСТ 9.305-84, Карта 30, состав 2), внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм³): CrO₃ - 8, HNO₃ - 4, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄)₃·18Н₂O - 5, Na₂SnO₃·3H₂O - 8 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 12 суток, что в 1,7 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

Пример 2 по первому варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм³): ZnSO₄·7H₂O - 190, НВО₃ - 22, (NH₄)₂SO₄ - 25, ДХТИ-102А - 90, ДХТИ-102Б - 5 при рН 4,8 температуре 20°С, рабочей плотности тока 1,5 А/дм² (см. ГОСТ 9.305-84, Карта 30, состав 7), внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм³): CrO₃ - 8, HNO₃ - 4, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄)₃·18H₂O - 5, Na₂SnO₃·3H₂O - 8 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 11 суток, что в 1,6 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

Пример 3 по второму варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм³): ZnSO₄·7Н₂О - 215, Na₂SO₄·10H₂O - 50, Al₂(SO₄)₃·18H₂O - 30 при рН 3,8, температуре 20°С, плотности тока 1,5 А/дм², внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм³): CrO₃ - 8, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄)₃ - 18, Н₂O - 5, In(NO₃)₃ - 6 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 16 суток, что в 2,3 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

Пример 4 по второму варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм³): ZnSO₄·7Н₂O - 190, НВО₃ - 22, (NH₄)₂SO₄ - 25, ДХТИ-102А - 90, ДХТИ-102Б - 5 при рН 4,8 температуре 20°С, рабочей плотности тока 1,5 А/дм², внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм³): CrO₃ - 8, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄)₃·18Н₂O - 5, In(NO₃)₃ - 6 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 14 суток, что в 2 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

На чертеже приведены значения защитной способности (t₃) цинкохроматных покрытий по прототипу и заявляемому объекту для покрытий, приведенных в примерах 1 и 3.

Цинкохроматное покрытие на стали по заявляемому объекту и прототипу с одинаковой толщиной 20 мкм испытывают на прочность сцепления методом изгиба, см. ГОСТ 9.302-79. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Технические требования, правила приемки и методы контроля. При 3-кратном изгибе стальных образцов с покрытиями на угол 90° трещины до основного металла имеют гладкие стенки, отслаивание и шелушение покрытия не наблюдается, что соответствует требованиям стандарта. Такие же покрытия, нанесенные на стальные пластинки, испытывают на хрупкость методом изгиба с использованием прибора Н.Д.Томашова, см. Книгу Ваграмян А.Т., Соловьева З.А. Методы исследования процессов электроосаждения металлов, М., Из-во АН СССР, 1955, с.171-172. Близость значений углов изгиба (около 39°) при появлении трещин в покрытиях свидетельствует о том, что наличие внутреннего хроматного слоя не приводит к снижению эластичных свойств цинкохроматного покрытия.

Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемое цинкохроматное покрытие на стали по сравнению с прототипом обладает в среднем в 2 раза большей защитной способностью и сохраняет при этом важнейшие для гальванических покрытий физико-механические свойства.

1. Цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора, г/дм³:

CrO₂	8
HNO₃	4
Na₂SO₄	12
Cr₂(SO₄)₃·18Н₂O	5
Na₂SnO₃·3H₂O	8

2. Цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора, г/дм³:

CrO₃	8
Na₂SO₄	12
Cr₂(SO₄)₃·18Н₂O	5
In(NO₃)₃	6

Изобретение относится к электрохимической обработке защитных металлических покрытий и может быть использовано для увеличения коррозионной стойкости оцинкованной стальной проволоки.

Способ поверхностного упрочнения изделий из стали // 2251594

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для упрочнения поверхности рабочих органов технологического оборудования пищевых производств и потребительской транспортной тары для упаковки пищевых продуктов.

Композиция и способы получения фосфатных и хромовых покрытий с ее использованием // 2209857

Способ нанесения упрочняющего покрытия на металлические или металлосодержащие поверхности // 2105826

Изобретение относится к области поверхностной обработки металлов, в частности к нанесению упрочняющих покрытий, а именно к способам нанесения упрочняющего покрытия на металлические или металлосодержащие поверхности.

Способ упрочнения изделий из никеля и его сплавов // 1820916

Способ нанесения смазочного покрытия // 1813810

Способ удаления с поверхности изделий остатков раствора после химической или электрохимической обработки // 1648989

Изобретение относится к очистке изде лий от оста ов раствора после химической или электрохимической обработки. .

Раствор для обработки черных хромовых покрытий // 1305200

Изобретение относится к химической обработке поверхности, в частности к обработке черных хромовых покрытий . .

Способ обработки покрытий // 829730

Способ подготовки полосовой стали к электролитическому лужениюi2 // 379103

Электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц и электропроводная композиция // 2310935

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электропроводному составу в форме хлопьевидных частиц. .

Оксидированные сплавы, устойчивые к коррозии с металлическим пылеобразованием // 2310698

Изобретение относится к составу материала, устойчивого к коррозии с металлическим пылеобразованием, а также к способу получения этого материала в случае реакторных материалов, подвергшихся воздействию сред, перенасыщенных углеродом.

Способ изготовления тонкостенных художественных изделий методом электродуговой металлизации // 2309196

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в технике, изобразительном искусстве и архитектуре. .

Способ изготовления шпинделя из стали для трубопроводной арматуры // 2308543

Изобретение относится к изготовлению трубопроводной арматуры, а именно шпинделей, задвижек и вентилей для перекрывания и регулирования расхода проходящих в трубопроводах сред.

Способ нанесения упрочняющего покрытия с армирующим эффектом // 2304185

Изобретение относится к методам создания изделий с регламентированными свойствами поверхностного слоя и может быть использовано в машиностроении, в частности, для повышения стойкости прессового инструмента при прессовании профилей из титановых сплавов.

Способ нанесения покрытия на поверхность металлического материала, устройство для его осуществления и полученное изделие // 2300579

Изобретение относится к нанесению покрытий на металлические поверхности. .

Способ обработки вкладышей подшипников скольжения // 2299791

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию, и может применяться для обработки поверхностей вкладышей подшипников.

Способ упрочнения инструмента // 2296813

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу упрочнения инструмента, и может быть применено для повышения рабочего ресурса металлообрабатывающих инструментов, например пуансонов для холодной объемной штамповки.

Изделие с декоративно-защитным покрытием, имеющим цвет нержавеющей стали // 2294399

Изобретение относится к изделиям, на которые нанесено многослойное декоративно-защитное покрытие, имеющее внешний вид или цвет нержавеющей стали. .

Способ получения защитного покрытия на поверхности металла // 2294398

Изобретение относится к области получения защитных покрытий на металлических поверхностях деталей от воздействия агрессивных и высокотемпературных сред, в частности антиадгезионных покрытий, и может быть использовано в химическом, пищевом машиностроении.

Патронная гильза и способ нанесения защитного покрытия на ее поверхность // 2313058

Изобретение относится к области производства патронов стрелкового оружия различного назначения и может быть реализовано преимущественно для изготовления стальных гильз боевых патронов стрелкового оружия