Способ получения бактерицидного композиционного покрытия на металлической детали

Изобретение относится к получению бактерицидных покрытий на основе отходов производств, которые могут быть использованы в различных защитных от биологических воздействий покрытиях, в частности, для противообрастающих покрытий подводной части судов, катеров, лодок и др. Способ включает приготовление пленкообразующего раствора со значением рН не более 7 путем кислотной обработки оксидов, гидроксидов и карбонатов магния, кальция и цинка, нанесение пленки на поверхность металлической детали, сушку детали с покрытием и последующую термическую обработку. При этом для приготовления пленкообразующего раствора используют гальванический шлам, образующийся при очистке сточных вод гальванического производства и азотную кислоту, с последующей нейтрализацией раствора до рН=5-6. Термическую обработку покрытия после нанесения раствора на поверхность металлической детали осуществляют при температуре 650-700°С. Изобретение направлено на повышение стабильности свойств покрытий и расширение технологических возможностей получения бактерицидных покрытий за счет получения бактерицидного покрытия при использовании в качестве исходного материала гальванического шлама, образующегося при очистке сточных вод гальванического производства. 2 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к получению биоцида и других продуктов на основе отходов производств, который может быть использован в различных защитных от биологических воздействий покрытиях, в частности, для противообрастающих покрытий подводной части судов, катеров, лодок и др.

Известен способ получения биоцидной необрастающей краски из медного купороса путем обработки его восстановителем, в качестве которого применяется сернокислый натрий с последующей нейтрализацией содой при температуре 90-95°С, отделения осадка в виде одновалентного оксида меди, который отделяется фильтрацией и подвергается сушке азеотропным методом (Беленький Е.Ф., Рыскин И.В. Химия и технология пигментов. - Л.: "Химия" 1974, с 640).

Недостатками данного способа является прежде всего опасность производства, связанное с возможностью отравления медью, высокий расход сырья (на 1 т биоцида в виде закиси меди требуется более 7 т сырья: 3,8 т медного купороса, 1,75 т сернокислого натрия и 1,5 т соды).

Известен способ утилизации отходов латуни, цинка и отработанных травильных растворов латуни, характеризующийся тем, что в емкость с отработанным травильным раствором добавляют отходы латуни и проводят выдержку при периодическом перемешивании, после чего в емкость добавляют отходы цинка и выдерживают до достижения рН порядка 7, далее отделяют осажденную на дне емкости медь, а в оставшийся в емкости раствор, содержащий соли цинка, добавляют кальцинированную или каустическую соду, перемешивают и отстаивают до получения осадка в виде карбоната или гидроксида цинка, который отделяют от раствора (патент RU №2623962, опубл. 29.06.2017, Бюл. №19).

Недостатком указанного способа является сложность технологического процесса переработки отхода производства.

Известен способ получения бактерицидного оксидного покрытия, (патент RU 2395548, опубл. 27.07.2010, Бюл. № 21), принятый в качестве прототипа, включающий приготовление кислого пленкообразующего раствора со значением рН не более 7, путем кислотной обработки природных или синтетических оксидов или карбонатов магния, и/или кальция и/или цинка, суммарное содержание которых не менее 40 мол.%, нанесение пленки на поверхность твердого неорганического материала, сушку материала с покрытием, термообработку при температурах, выше температуры разложения солей металлов, но ниже температуры плавления или размягчения твердого неорганического материала.

Недостатком прототипа является значительное колебание свойств покрытий в зависимости от различного соотношения компонентов между собой при обеспечении условия суммарного содержания природных или синтетических оксидов, или карбонатов магния, кальция или цинка не менее 40 мол.%.

С существенными признаками изобретения совпадают следующая совокупность признаков прототипа: приготовление пленкообразующего раствора содержащего соединения кальция, магния, цинка, нанесение пленки на поверхность твердого неорганического материала, сушка материала с покрытием и последующая термообработка.

Изобретение направлено на повышение стабильности свойств покрытий, и расширение технологических возможностей получения бактерицидных покрытий за счет разработанного способа получения бактерицидного покрытия, а также использования в качестве исходного материала гальванического шлама, образующегося при очистке сточных вод гальванического производства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения бактерицидного композиционного покрытия на металлической детали, включающем приготовление пленкообразующего раствора со значением рН не более 7 путем кислотной обработки оксидов, гидроксидов и карбонатов магния, кальция и цинка, нанесение пленки на поверхность металлической детали, сушку детали с покрытием и последующую термическую обработку, для приготовления пленкообразующего раствора используют гальванический шлам, образующийся при очистке сточных вод гальванического производства, и азотную кислоту, с последующей нейтрализацией раствора до рН=5-6, а термическую обработку покрытия после нанесения раствора на поверхность металлической детали осуществляют при температуре 650-700°С.

При реализации предлагаемого способа в качестве отходов производства используется гальванический шлам, образующийся при очистке сточных вод цехов гальванических покрытий изделий машиностроения, например, Старо Оскольского завода автотракторного оборудования (СОАТЭ), г. Старый Оскол, Белгородской области, с химическим составом, приведенным в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав гальванического шлама

Na2O CaO MgO ZnO TiO2 P2O5 Fe2O3 Al2O3 Cl CuO SO3
29,6 23,2 5,5 7,3 6,1 18,9 6,6 0,4 0,9 0,8 0,7

Предлагаемый способ состоит из следующих стадий. Сначала обеспечивают приготовление пленкообразующего раствора путем обработки раствором азотной кислоты (ГОСТ 701-89. Кислота азотная концентрированная) гальванического шлама, образующегося при очистке сточных вод гальванического производства с последующей нейтрализацией раствором аммония (ГОСТ 9-92 Аммиак водный технический) до рН=4-6. В результате химических реакций в растворе образуются нитраты металлов, содержащихся в гальваническом шламе.

Me(OH)2 + 2HNO3 = Me(NO3)2 + 2H2O

MeCO3 + 2HNO3 = Me(NO3)2 + H2O+CO2

MeO + 2HNO3 = Me(NO3)2 + H2O

Полученный раствор отделяют от осадка и используют для покрытия твердых неорганических изделий, например, методом пульверизации. Изделия с покрытием подвергают сушке при температуре 20-30°С в течение 1 часа. После сушки изделия подвергают термической обработки в печи, или излучением при температуре 650-700°С для образования оксидов металлов на поверхности изделия.

При термообработке нитраты металлов разлагаются с образованием оксидов металлов и, следовательно, с получением оксидного биоцидного покрытия на поверхности твердого материала.

2Me(NO3)2 = 2MeO + 4NO2 + O2

Химический состав покрытия определяли с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра ARL 9900

Полученные результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Химический состав покрытий

Содержание оксидов, мас.%
CaO MgO Al2O3 SiO2 Fe2O3 MnO Cr2O3 TiO2 ZnO CuO
26,0 6,3 0,4 0,1 6,7 0,1 0,4 0,3 8,3 1,1

Высокая эффективность предлагаемого способа подтверждается также приведенными ниже данными проводимых опытов.

Для проведения опыта в лабораторный реактор загружали 20 г гальванического шлама, и добавляли 20 г азотной кислоты с постоянным перемешиванием. Суспензию выдерживали 1 час, после чего производили нейтрализацию суспензии аммиачным раствором до рН=5. После отстаивания раствор отделяли от осадка и использовали для нанесения покрытия на стальные детали методом окунания. Образцы изделий высушивали при температуре 20°С и помещали в муфельную печь. Нагрев печи осуществляли до температуры 650°С, (температура термического разложения нитрата кальция). После остывания образцы изделий помещали в чашки Петри с питательной средой Чапека и высевали грибы рода Aspergilius niger (продуцент лимонной кислоты).

Применение азотной кислоты для обработки гальванического шлама обуславливает образование нитратов металлов, температура разложения которых ниже, чем, например, сульфатов. Например, температура термического разложения сульфата кальция 1400°С, а нитрата кальция - 600°С.

Результаты по бактерицидности полученных покрытий иллюстрируются на фиг. 1, на которой показан характер роста грибов на образце с использованием покрытия на основе гальванического шлама, по сравнению с контрольным образцом без покрытия, фиг. 2.

Из полученных результатов следует, что покрытия на основе гальванического шлама обеспечивают высокую бактерицидность, в связи с наличием оксидов металлов, обладающих биоцидными свойствами (Koper О.В., Klabunde J.S., Marchin G.L., Klabunde KJ, Stoimenov P., Bohra L. Nano-scale powders and formulations with biocidal activity toward spores and vegetative cells of Bacillus species, Viruses, and Toxins. - Current Microbiology, 2002, v,44, p.49-55).

Таким образом, покрытия, полученные на основе гальванического шлама, образующегося при очистке сточных вод гальванического производства, обеспечивают защиту от воздействия микроорганизмов и коррозии металлических деталей во влажной среде.

Способ получения бактерицидного композиционного покрытия на металлической детали, включающий приготовление пленкообразующего раствора со значением рН не более 7, путем кислотной обработки оксидов, гидроксидов и карбонатов магния, кальция и цинка, нанесение пленки на поверхность металлической детали, сушку детали с покрытием и последующую термическую обработку, отличающийся тем, что для приготовления пленкообразующего раствора используют гальванический шлам, образующийся при очистке сточных вод гальванического производства, и азотную кислоту, с последующей нейтрализацией раствора до рН=5-6, а термическую обработку покрытия после нанесения раствора на поверхность металлической детали осуществляют при температуре 650-700°С.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к основному листу для листа анизотропной электротехнической стали, применению листа анизотропной кремнистой стали, способам производства упомянутого основного листа и листа анизотропной электротехнической стали. В основном листе для листа анизотропной электротехнической стали количество поверхностного кислорода x на одну поверхность основного листа и значение y пика SiO2 на поверхности основного листа, полученное с помощью инфракрасной отражательной спектроскопии путем вычисления среднего значения ∆R/R0, где ∆R – разность в интенсивности между вершиной и фоном пика, R0 – фоновая высота в положении 1250 см-1 пика поглощения, удовлетворяют условиям y ≥ 1500x2,5 и y ≥ 0,24.

Группа изобретений относится к способу производства раствора для обработки для формирования изоляционного покрытия, способу производства стального листа с нанесенным изолирующим покрытием и устройству для производства упомянутого раствора. Способ получения раствора для обработки для формирования изоляционного покрытия, содержащего фосфорную кислоту и/или фосфатную соль и одно или несколько соединений металлов в виде частиц, включает смешивание раствора А и раствора B, и перемешивание с помощью высокоскоростной турбинной мешалки статорного типа, так что окружная скорость турбины достигает 10 м/с или более в течение 60 секунд после начала смешивания раствора A и раствора B.

Изобретение относится к безникелевому фосфатированию металлической поверхности. Способ включает обработку металлической поверхности кислотной водной фосфатирующей композицией, содержащей ионы цинка, ионы марганца, ионы железа(III), фосфатные ионы и менее чем 0,3 г/л ионов никеля, при этом фосфатирующая композиция имеет показатель кислотности в пределах от 0,03 до 0,065.

Изобретение относится к средствам противокоррозионной защиты, в частности к ингибированным составам для нанесения покрытий, и может быть использовано для защиты изделий и конструкций от атмосферной коррозии как при эксплуатации, так и в период хранения, транспортировки. Противокоррозионная комбинированная система покрытия стального изделия характеризуется тем, что она содержит фосфатный слой с упакованным неорганическим ингибитором анодного типа, который получен обработкой поверхности изделия раствором фосфатирующего состава «НОТЕХ», содержащего неорганический ингибитор анодного типа, консервационный слой индустриального масла, содержащий водо-маслорастворимый ингибитор коррозии Н-М-1, или лакокрасочное покрытие эмалью ЭП-1236, первый грунтовочный слой которой содержит водомаслорастворимый ингибитор коррозии Н-М-1.

Изобретение относится к области химической поверхностной обработки. Способ включает последовательное нанесение на поверхность детали двух слоев покрытия, каждый из которых образуют нанесением суспензии алюминиевого порошка в растворе неорганического связующего методом окрашивания с последующим термоотверждением нанесенного слоя покрытия и механической обработкой детали с нанесенным слоем покрытия.

Изобретение относится к термообработке черной жести с конверсионным покрытием и к способу изготовления защищенной от коррозии черной жести. Способ термообработки черной жести с конверсионным покрытием для улучшения адгезии конверсионного покрытия включает нагрев черной жести с конверсионным покрытием в течение периода (t) термообработки, длящегося от 0,1 секунды до 30 секунд, до температуры от 240°C до 320°C.

Изобретение относится к обработке формованных изделий с железной или стальной поверхностью с содержанием углерода до 2,06 мас.% перед холодным формованием. В способе формованное изделие приводят в контакт с водной кислотной композицией для образования конверсионного слоя в качестве разделительного слоя.

Предлагается обрабатывающий раствор для получения изоляционного покрытия, при использовании которого может быть получено изоляционное покрытие, обладающее превосходными изолирующими и адгезионными свойствами. Обрабатывающий раствор для получения изоляционного покрытия содержит фосфат по меньшей мере одного элемента, выбранного из группы, состоящей из Mg, Ca, Ba, Sr, Zn, Al и Mn; и два или более типа коллоидного диоксида кремния, характеризующиеся различными средними диаметрами частиц, при этом общее содержание двух и более типов коллоидного диоксида кремния при пересчете на содержание твердого вещества SiO2 находится в диапазоне от 50 до 120 массовых частей по отношению к 100 массовым частям фосфата при пересчете на содержание твердого вещества.

Изобретение относится к электротехническому стальному листу с направленной кристаллизацией, имеющему изоляционное покрытие, и к способу его изготовления. Электротехнический стальной лист имеет изоляционное покрытие, содержащее первый фосфат металла, который является фосфатом одного или более металлов, выбираемых из Al, Fe, Mg, Mn, Ni и Zn, второй фосфат металла, который является фосфатом одного или более металлов, выбираемых из Co, Mo, V, W и Zr, и коллоидный кремнезем.

Изобретение относится к пассивации полосовой черной жести. Способ включает пропускание полосы холоднокатаной, закаленной и довальцованной черной жести с содержанием углерода от 20 до 1000 млн-1 по массе через установку для нанесения покрытий на полосовую сталь со скоростью движения полосы, равной по меньшей мере 200 м/мин, очистку и обезжиривание указанной полосы в щелочном растворе гидроксида натрия или гидроксида калия и ее промывку, электрохимическую обработку полосы в щелочном электролите при плотности тока от 2 до 30 А/дм2 со стальной полосой, подключенной как анод, ее промывку и сушку, нанесение водного бесхромового раствора для формирования на поверхности полосы конверсионного слоя и связующего слоя для красок и органических материалов покрытий.
Изобретение относится к пассивации поверхности защитных металлических покрытий и может быть использовано для увеличения коррозионной стойкости оцинкованной стали в автомобильной, судостроительной, сельскохозяйственной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Композиция для бесхроматной пассивации оцинкованной стальной поверхности содержит: церий азотнокислый шестиводный 5,5-7 г/л; лантан азотнокислый шестиводный 2,3-4 г/л; борная кислота 1,0-1,5 г/л; перекись водорода 5-10 мл/л; пирофосфат калия 0,02-0,03 г/л; вода до 1 л.
Наверх