Жидкость для химической конверсионной обработки и способ химической конверсионной обработки с ее использованием
Владельцы патента RU 2792999:
Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоТех" (RU)
Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для нанесения защитно-декоративных покрытий на металлы и сплавы. Предложены жидкость для химической конверсионной обработки поверхности, покрытой цинком или цинковым сплавом, и способ химической конверсионной обработки. Жидкость для химической конверсионной обработки содержит ионы трехвалентного хрома, нитрат-ионы, ионы кобальта, фторид-ионы, одну или более водорастворимых карбоновых кислот или их солей, 0,8-70 ммоль/л органического лиганда, выбранного из ароматических и алифатических гетероциклических соединений, содержащих по меньшей мере один атом азота, и воду без содержания шестивалентного хрома. Молярное отношение ионов трехвалентного хрома к органическому лиганду в жидкости для химической конверсионной обработки составляет 2,5-40. Обеспечивается реализация жидкости для химической конверсионной обработки поверхностей, увеличение коррозионной стойкости образуемого конверсионного покрытия, а также улучшение утилизации промывочных вод и отработанных растворов не содержащей шестивалентного хрома жидкости для химической конверсионной обработки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 пр.
Область техники
Изобретение относится к гальванотехнике, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для нанесения защитно-декоративных покрытий на металлы и сплавы.
Уровень техники
Предложен антикоррозионный агент для оцинкованного стального листа, который содержит (А) водный раствор хрома, содержащий органическое вещество, и (В) кислый металл, такой как металлическая соль азотной кислоты или фосфорной кислоты. Весь хром в водном растворе хрома компонента А – трехвалентный хром. Предпочтительно, если органическое вещество в компоненте А содержит по меньшей мере один тип оксикислоты или ее оксид. Металл в кислой соли металла компонента В представляет собой щелочноземельный металл, кобальт, никель, железо, цирконий, титан и т.д. Также предпочтительно, если (С) в качестве дополнительного компонента содержится вододиспергируемый диоксид кремния. Настоящее изобретение также предполагает оцинкованный стальной лист, в котором по меньшей мере одна сторона поверхности оцинкованного стального листа покрыта антикоррозионным средством для листа оцинкованной стали, и антикоррозионное средство высушено с образованием покрытия с сухой массой покрытия от 0,01 до 3 г/м2 (US 2004173289A1 – 2004-09-09).
Причины, по которым нельзя достичь технического результата является недостаточная коррозионная стойкость и наличие коллоидного диоксида кремния, что усложняет процесс пассивации и приводит к быстрому выходу растворов из строя.
Известен кислотный водный раствор для обработки металлических изделий, отличающийся тем, что он свободен от шестивалентного хрома и содержит водорастворимое соединение трехвалентного хрома, водорастворимое соединение фторида и добавку для улучшения коррозионной стойкости (RU 2248409, опубл. 20.03.2005).
Причины, по которым нельзя достичь технического результата является малая цементация конверсионного покрытия.
Известен аналог, взятая за прототип жидкость с трехвалентным хромом для химической конверсионной обработки основы из цинка или цинкового сплава и способ химической конверсионной обработки с ее использованием, не содержащая шестивалентного хрома жидкость с трехвалентным хромом для химической конверсионной обработки поверхностей покрытия цинком или цинковым сплавом, содержащая ионы трехвалентного хрома, ионы циркония, нитрат-ионы, цепочечный коллоидный кремнезем и воду, причем pH жидкости для обработки составляет 2,5-5,0, содержание ионов трехвалентного хрома в жидкости для обработки составляет 2-200 ммоль/л, содержание ионов циркония в жидкости для обработки составляет 1-300 ммоль/л, жидкость для обработки имеет концентрацию цепочечного коллоидного кремнезема в диапазоне 25-600 ммоль/л, жидкость для обработки имеет концентрацию нитрат-ионов в диапазоне 30-400 ммоль/л, молярное отношение ионов трехвалентного хрома к ионам циркония (ионы трехвалентного хрома/ионы циркония) составляет 0,1-4 (RU 2698874, опубл. 30.08.2019).
Причины, по которым нельзя достичь технического результата является высокая цена циркония и присутствие коллоидных нестабильных частиц.
Общими признаками с прототипом является не содержащая шестивалентного хрома жидкость с трехвалентным хромом для химической конверсионной обработки поверхностей покрытия цинком или цинковым сплавом, содержащая ионы трехвалентного хрома, нитрат-ионы, ионы кобальта, фторид-ионы, одну или более водорастворимых карбоновых кислот или их солей и воду.
Техническая проблема заключается в расширении арсенала жидкости для химической конверсионной обработки поверхностей
Технический результат заключается в способе реализации жидкости для химической конверсионной обработки поверхностей, направленного на увеличение коррозионной стойкости образуемого с малой толщиной конверсионного покрытия, а также улучшение утилизации промывочных вод и отработанных растворов.
Технический результат достигается тем, что жидкость для химической конверсионной обработки поверхности, покрытой цинком или цинковым сплавом, содержащая ионы трехвалентного хрома, нитрат-ионы, ионы кобальта, фторид-ионы, одну или более водорастворимых карбоновых кислот или их солей и воду без содержания шестивалентного хромав, дополнительно содержит органические лиганды в объеме 0,8-70 ммоль/л, а молярное отношение ионов трехвалентного хрома к органическим лигандам составляет 2,5-40. В качестве лиганд могут быть выбраны ароматические и алифатические гетероциклические соединения содержащие атом(ы) азота и дополнительно гетероатом. В качестве способа формирования химического конверсионного покрытия с трехвалентным хромом на покрытии из цинка или цинкового сплава с использованием жидкости с трехвалентным хромом для химической конверсионной обработки основы из цинка или цинкового сплава по настоящему изобретению может быть применен любой общеизвестный способ. Например, может использоваться такой способ, как окунание, для приведения основного материала, покрытого цинком или цинковым сплавом, в контакт с жидкостью для химической конверсионной обработки.
(Пример 1)
Жидкость для химической конверсионной обработки приготовили, как описано ниже, и pH этой жидкости доводили до 2,5 с помощью 10% раствора едкого натрия. После этого тестовый образец стали размером 100х70х0,3мм покрытый цинком электрохимически из хлорамонийного электролита цинкования окунали в жидкость для химической конверсионной обработки при 20°C на 30 секунд.
20 г нитрат хрома 9 водного или 50 ммоль/л в пересчете на ионы Cr3+
2 г Аммония бифторида или 70 ммоль/л в пересчёте на F- ионы
5г нитрата кобальта гексагидрата или 17 ммоль/л в пересчёте на ионы Со2+
Концентрация NO3- ионов составила 184 ммоль/л
0,1г пиперидина в качестве лиганды (1,2 ммоль)
Остаток - вода.
Внешний вид полученной детали – серебристый цвет с голубизной. Коррозионная стойкость в камере соляного тумана – 102 часа до белой коррозии (промышленный стандарт для бесцветной пассивации – 24 часа).
(Пример 2)
Жидкость для химической конверсионной обработки приготовили, как описано ниже, и pH этой жидкости доводили до 1,8 с помощью гидрокарбоната натрия. После этого тестовый образец стали размером 100х70х0,3мм покрытый цинком электрохимически из цинкатного электролита окунали в жидкость для химической конверсионной обработки при 30°C на 40 секунд.
25 г/л нитрат хрома 9 водного или 62,5 ммоль/л в пересчете на ионы Cr3+
2 г/л Аммония бифторида или 70 ммоль/л в пересчёте на F- ионы
3,5 г/л нитрата кобальта гексагидрата или 12 ммоль/л в пересчёте на ионы Со2+
Концентрация NO3- ионов составила 211,5 ммоль/л
0,87 г/л морфолина в качестве лиганды (10 ммоль/л)
3,1 г/л малоновой кислоты, 30 ммоль/л.
Остаток - вода.
Внешний вид полученной детали – серебристый цвет с радужным оттенком. Коррозионная стойкость в камере соляного тумана – 127 часа до белой коррозии (промышленный стандарт для радужной пассивации – 48 часа).
(Пример 3)
Жидкость для химической конверсионной обработки приготовили, как описано ниже, и pH этой жидкости доводили до 1,8 с помощью гидрокарбоната натрия. После этого тестовый образец стали размером 100Х70Х0,3 покрытый цинком электрохимически из цинкатного электролита окунали в жидкость для химической конверсионной
обработки при 30°C на 60 секунд.
25 г/л Нитрат хрома 9 водного или 62,5 ммоль/л в пересчете на ионы Cr3+
2 г/л Аммония бифторида или 70 ммоль/л в пересчёте на F- ионы
3,5 г/л нитрата кобальта гексагидрата или 12 ммоль/л в пересчёте на ионы Со2+
Концентрация NO3- ионов составила 211,5 ммоль/л
3 г/л Бензотриазола в качестве лиганды (25 ммоль/л)
3,1 г/л малоновой кислоты, 30 ммоль/л.
Остаток - вода.
Внешний вид полученной детали – серебристый цвет с желтизной. Коррозионная стойкость в камере соляного тумана – 271 часа до белой коррозии (промышленный стандарт для радужной пассивации – 72 часа).
1. Жидкость для химической конверсионной обработки поверхности, покрытой цинком или цинковым сплавом, содержащая ионы трехвалентного хрома, нитрат-ионы, ионы кобальта, фторид-ионы, одну или более водорастворимых карбоновых кислот или их солей и воду без содержания шестивалентного хрома, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,8-70 ммоль/л органического лиганда, выбранного из ароматических и алифатических гетероциклических соединений, содержащих по меньшей мере один атом азота, при этом молярное отношение ионов трехвалентного хрома к органическому лиганду составляет 2,5-40.
2. Жидкость по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые лиганды дополнительно содержат гетероатом.
3. Способ химической конверсионной обработки поверхностей, покрытых цинком или цинковым сплавом, характеризующийся тем, что приводят жидкость для химической конверсионной обработки по одному из п.1 или 2 в контакт с поверхностью, покрытой цинком или цинковым сплавом.
