Состав для обработки стальной или оцинкованной поверхности и способ его получения

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных или оцинкованных изделий. Способ обработки стальной или оцинкованной поверхности включает смешивание компонентов состава для формирования защитного адгезионного покрытия, обработку изделий указанным составом и сушку при температуре 100-150°С. Состав получают путем смешения аминоспирта С₃-С₁₀ и водно-диспергируемого диоксида кремния в виде аэросила в мольном соотношении аминоспирт:диоксид кремния 1:1…1:7, нагревания при температуре 45-55°С и перемешивания не менее 2 ч. Возможно проведение дополнительной обработки изделий в растворе нитрата церия (III). Предлагаемый способ позволяет уменьшить количество компонентов состава, обеспечивает его стабильность в течение не менее чем 720 ч, позволяет снизить время приготовления рабочего раствора до 2 ч, а также предотвращает загрязнение рабочего раствора ионами тяжелых металлов. Способ обеспечивает защиту от коррозии и адгезию покрытия в сочетании с лакокрасочным покрытием: ширина распространения коррозии от надреза не более 1 мм, адгезия - 1 балл. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области защиты от коррозии стальных или оцинкованных изделий с помощью состава, применение которого обеспечивает формирование защитного адгезионного кремнийорганического слоя на металлической поверхности перед нанесением последующего лакокрасочного покрытия.

Известен способ формирования защитного адгезионного кремнийорганического слоя на стальной, оцинкованной, покрытой алюминием, оловом поверхности, описанный в патенте US 20010054455 A1 (кл. С22С 38/00, С23С 22/07, 2001). В данном способе используют составы, содержащие силаны (0,5-25 г/л), водно-диспергируемый диоксид кремния (0,5-60 г/л по твердым частицам), соединения циркония (0,01-50 г/л в пересчете на металл), соединения, содержащие тиокарбонильную группу (0,1-10 г/л), одно из соединений, содержащих фосфат-ион, фосфит-ион, гипофосфит-ион (0,1-10 г/л) и/или одно или более соединений, содержащих сульфид-ион, персульфат-ион, триазинтиол в количестве 0,01-100 г/л. В процессе сушки обработанных изделий при температуре 70-220°С в течение не менее чем 5 мин происходит конденсация силановых соединений с образованием металл-силоксановых связей с металлической подложкой.

Основным недостатком данного способа является использование требующих длительного гидролиза и нестабильных вследствие самопроизвольной конденсации в растворе силановых соединений.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ обработки поверхности составами для формирования защитного адгезионного покрытия, описанными в патенте ЕР1130131 В1 (кл. С23С 22/68, C09D 4/00, C09D 5/08, C09D 133/02, С23С 22/34, С23С 22/36, 2005), выбранном за прототип. Составы для формирования защитного адгезионного кремнийорганического слоя на стальной, оцинкованной, покрытой алюминием, оловом, хромом, никелем, сплавами цинк-железо, цинк-алюминий, цинк-магний, цинк-алюминий-магний, алюминий-кремний поверхности содержат силаны (0,05-25 г/л), водно-диспергируемый диоксид кремния (0,5-60 г/л по твердым частицам), соединения циркония (0,05-5 г/л в пересчете на металл), соединения, содержащие тиокарбонильную группу (0,1-10 г/л), и/или водорастворимые акриловые смолы с молекулярным весом не менее 10000 (0,1-100 г/л), фосфаты (0,1-10 г/л). Металлические изделия после обработки составом для формирования защитного адгезионного слоя сушат при температуре 40-180°С в течение не менее чем 2 мин. В процессе сушки происходит конденсация силановых соединений с образованием металл-силоксановых связей с металлической подложкой.

К недостаткам данного способа относится большое число компонентов - не менее 6. Кроме того, серьезным недостатком является длительное время приготовления рабочего раствора - не менее 3 ч, - необходимое для образования реакционноспособных групп в процессе гидролиза силанов. Получаемые составы нестабильны: в течение 0,5 - 240 ч раствор становится «желеобразным» вследствие конденсации силановых соединений. Присутствие фосфатов в составе приводит к подтравливанию металлической поверхности в процессе эксплуатации растворов и загрязнению ионами тяжелых металлов, что затрудняет очистку стоков.

Технической задачей изобретения является уменьшение количества компонентов; снижение времени приготовления и повышение стабильности состава за счет исключения силанов; предотвращение загрязнения рабочего раствора ионами тяжелых металлов благодаря отсутствию фосфатов. Поставленная задача достигается разработкой способа обработки стальной или оцинкованной поверхности составом для формирования защитного адгезионного покрытия.

Разработан способ обработки стальной или оцинкованной поверхности, включающий смешивание компонентов, обработку изделий составом для формирования защитного адгезионного покрытия, сушку при температуре 100-150°С, причем смешивают аминоспирт С₃-С₁₀ и водно-диспергируемый диоксид кремния в виде аэросила в мольном соотношении аминоспирт : диоксид кремния 1:1…1:7 с последующим нагреванием при температуре 45-55°С и перемешивании не менее 2 ч.

Для обработки стальной или оцинкованной поверхности используют состав на основе водно-диспергируемого диоксида кремния в виде аэросила, связующего и воды. В качестве связующего агента используют один или несколько аминоспиртов с числом атомов углерода в цепи С₃-С₁₀, при следующем содержании компонентов в г/л:

Диоксид кремния	2,5-112
Аминоспирт С3-С10	5-20
Вода	остальное

Для обеспечения эффекта «самозалечивания», сформированного защитного адгезионного покрытия в сочетании с лакокрасочным покрытием, перед сушкой проводят дополнительную обработку изделий в растворе нитрата церия (III), содержащего 0,8-1,6 г/л церия в пересчете на металл. Эффект «самозалечивания» состоит в том, что при появлении небольших поверхностных повреждений покрытия растворимые соединения церия в присутствии влаги взаимодействуют с металлической поверхностью и частично восстанавливают покрытие. Способность кремнийорганических слоев к «самозалечиванию» повышает их защитные характеристики при эксплуатации.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Смешивают 5 г 3-амин-1-пропанола и 4 г водно-диспергируемого диоксида кремния в виде аэросила, что обеспечивает мольное отношение компонентов 1:1, и добавляют 20 г воды. Полученную смесь нагревают до температуры 45°С не менее 2 ч. Затем приготовленный состав разбавляют водой до получения одного литра раствора. Обрабатывают данным составом предварительно подготовленные (обезжиренные, протравленные) стальные или оцинкованные изделия в течение 1 мин при температуре 55°С, затем сушат при температуре 100 С не менее 5 мин. После этого на металлические изделия наносят полиэфирное порошковое покрытие.

Пример 2.

Смешивают 7,5 г N-Фенилдиэтаноламина и 2,5 г водно-диспергируемого диоксида кремния в виде аэросила, что обеспечивает мольное отношение компонентов 1:1, и 10 г воды. Полученную смесь нагревают до температуры 45°С не менее 2 ч. Затем приготовленный состав разбавляют водой до получения одного литра раствора. Обрабатывают данным составом предварительно подготовленные (обезжиренные, протравленные) стальные или оцинкованные изделия в течение 3 мин при температуре 55°С, затем обрабатывают в растворе нитрата церия (III) с концентрацией 0,8-1,6 г/л в пересчете на металл церий не менее 3 мин, сушат при температуре 150°С не менее 5 мин. После этого на металлические изделия наносят полиэфирное порошковое покрытие.

Состав для формирования кремнийорганических покрытий и свойства покрытий приведены в таблице 1.

Коррозионные испытания получаемых кремнийорганических покрытий в сочетании с лакокрасочным покрытием проводят в соответствии с ГОСТ 9.403-80 ЕСЗКС «Покрытия лакокрасочные. Методы испытаний на стойкость к статическому воздействию жидкостей», испытания на адгезию - в соответствии с ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Метода определения адгезии».

Как видно из примеров, предлагаемый состав по способу для обработки стальной или оцинкованной поверхности для формирования защитного адгезионного покрытия по сравнению с известными техническими решениями содержит не более 3-х компонентов; стабилен в течение не менее чем 720 ч, поскольку не содержит силанов, в процессе эксплуатации не загрязняется ионами тяжелых металлов, так как не содержит фосфатов. Вместе с тем, предлагаемый способ обработки стальной или оцинкованной поверхности позволяет снизить время приготовления рабочего раствора до 2 ч, а также обеспечивает такую же или лучшую защиту от коррозии и адгезию покрытия в сочетании с лакокрасочным покрытием: ширина распространения коррозии от надреза не более 1 мм, адгезия - 1 балл. Дополнительная обработка изделий с нанесенным защитным адгезионным покрытием в растворе нитрата церия обеспечивает эффект «самозалечивания» кремнийорганического слоя в сочетании с лакокрасочным покрытием.

1. Способ обработки стальной или оцинкованной поверхности, включающий смешивание компонентов, обработку изделий составом для формирования защитного адгезионного покрытия, сушку при температуре 100-150°С, отличающийся тем, что смешивают аминоспирт С₃-С₁₀ и водно-диспергируемый диоксид кремния в виде аэросила в мольном соотношении аминоспирт:диоксид кремния 1:1…1:7, нагревают при температуре 45-55°С и перемешивании не менее 2 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед сушкой проводят дополнительную обработку изделий в растворе нитрата церия (III), содержащем 0,8-1,6 г/л церия в пересчете на металл.