Способ фосфатирования стальных изделий

Способ фосфатирования стальных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ФОСФАТИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ путем обработки в растворе для фосфачирования, о т л и чающийся тем, что, с целью, получения мелкодисперсной структуры кристаллов покрытия, повышения коррозионной стойкости покрытия и повышения производительности процесса , обработку ведут при одновременном воздействии на раствор высоковольтных злектроимпульсных разрядов с частотой 0,15-0,20 Гц и удельной знергией в импульсе 0,0060 ,010 кДж/дм. 2. Способ ПОП.1, отличающ и и с я тем, что обработку проводят при 20-80 С в течение 3015 мин. СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% a1) З(59 23 F 7 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3497585/22-02 (22) 01 ° 10.82 (46) 30 ° 01.84. Бюл. В 4 (72) Т.М. Овчинникова, Г.A. Кропотов, С.Л. Фукс и Т.П. Смышляева (71) Кировский политехнический институт (53) 621.794.62(088.8) (56) 1. Хаин И.И. Теория и практика фосфатирования металлов. Л., "Химия"

1973, с. 103-106.

2. Там же, с. 106-107.

3. Грихлихес С.Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов. Л., "Машиностроение", 1978, с. 90-91. (54) (57 ) 1. СПОСОБ ФОСФАТИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ .ИЗДЕЛИЙ путем обработки в растворе для фосфа ирования, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью. получения мелкодисперсной структуры кристаллов покрытия, повышения коррозионной стойкости покрытия и повышения производительности процесса, обработку ведут при одновременном воздействии на раствор высоковольтных электроимпульсных разрядов с частотой 0,15-0,20 Гц и удельной энергией в импульсе 0,0060,010 кДж/дм .

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку проводят при 20-80 С в течение 30- I

15 мин.

1070212

Изобретение относится к нанесению покрытий на поверхность металличес-ких иэделий, в частности к фосфатированию стальных иэделий, и может быть использовано при подготовке поверхности для нанесения лакокра- 5 сочных покрытий.

Известен способ электрохимического фосфатирования иэделий из металлов, позволяющий несколько интенсифицировать процесс покрытия. Способ )Q заключается в том, что обрабатываемое изделие используют в качестве катода или анода и подводят к нему в течение некоторого времени постоянный или переменный ток с определенной плотностью Ц .

Недостатком известного способа является низкое качество фосфатирования из-за невозможности получения равномерной пленки на рельефной поверхности вследствие неравномерного распределения на ней тока, что приводит к образованию фосфатной пленки разной толщины с неодинаковыми защитными свойствами на различных участках. Сложность характера самого процесса, усиленное шламообразование ограничивают промышленное применение электрохимического фосфатирования.

Кроме того, известен способ химического фосфатирования с использованием ультразвука, При этом оптималь ная частота ультразвука составляет

16-22 кГц, а продолжительность фосфатирования в растворе, нагретом до 35

70 С вЂ” 40-60 мин 521

Применение ультразвука несколько улучшает качество фосфатного покрытия, не снижая, однако, брака по шламообразованию. Данный способ так- 40 же почти не позволяет снизить температуру нагрева раствора и время выдержки изделия .по сравнению с фосфатированием в обычных стационарных условиях. Это объясняется тем, что 45 существующие генераторы ультразвуковых колебаний имеют незначительную мощность, а колебания осуществляются с большой частотой, поэтому значительных изменений в кинетике хими5 ческой реакции по сравнению со стационарными условиями не происходит. Это можно объяснить также тем, что генераторы ультразвуковых колебаний производят излучение волн узконаправленным лучом с линейным их распространением. Поэтому воздействие упругих колебаний происходит лишь в некоторой зоне обработки, а не по всей поверхности изделия одновременно. К тому же, датчики ультразвуковых коле-60 баний ненадежны в работе и часто выходят из строя, что вносит дополнительные трудности на производстве.

Поэтому использование способа фосфатирования не дает экономического 65 эффекта и не находит широкого применения в промышленности, как и способ электрохимического фосфатирования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ фосфатирования в стационарных ваннах, заключающийся в том, что раствор фосфатирования нагревают до 80-110 С, изделия погружают в раствор и выдерживают до 60 мин 431.

Недостатками такого способа являются длительное время фосфатирования в связи с тем, что в результате химической реакции происходит снижение концентрации компонентов раствора у обрабатываемой поверхности изделия, а их подвод и отвод продуктов реакции затруднен; большой расход химических реактивов в связи с необходимостью частой замены раствора для получения качественного покрытия; шламообразсвание на поверхности изделия за счет коррозии обрабатываемого металла в процессе фосфатирования,что затрудняет протекание процесса и снижает качество образующейся фосфатной пленки. К недостаткам следует также отнести неравномерность фосфатной пленки по поверхности иэделия с очагами крупнозернистых кристаллов, что вызывает необходимость последующей механической обработки для удаления таких зон; тяжелые условия труда вследствие высоких предельных значений интервала

:температурного нагрева 80-110 С и образования вредных паров в большом количестве.

Цель изобретения — получение мелкодисперсной структуры кристаллов покрытия, повышение коррозионной стойкости покрытия и повышение производительности процеоса фосфатирования.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу фосфатирования стальных изделий путем обработки в растворе для фосфатирования, обработку ведут при одновременном воздействии на раствор высоковольтных электроимпульсных разрядов с частотой 0,15-0,20 Гц и удельной энергией в импульсе 0,006-0,010 кДж/дм .

Кроме того, обработку проводят при 20-80 С в течение 30-15 мин.

Пример. Фосфатирование проводят на образцах из стали марок

ВП-30 и 60С2А в виде пластин размерами 100х8х0,8 мм. Перед фосфатированием с изделий химическим путем — травлением в растворах кислот (соляной.или серной), содержащих ингибиторы коррозии, удаляется окалина и ржавчина. Для фосфатирования используют известный раствор следующего состава, г/л: монофосфат цинка

1070212

Таким образом, предлагаемый спото соб позволяет получить мелкодисперсную структуру кристаллов покрытия, повыаение коррозионной стойкости покрытия и повышение производительов - ности процесса.

Т а блица 1

Характеристика разря- Время продов цесса фосровамин!

Температура нагрева, Опыт

Марка стали

0,01

0,006

0,008

0,006

0,01

0,15

0,18

0,2

0,15

30

0,2

0 15

0,18

0,2

0 15

0,01

7

9

0,006

0,008

0,006

0,01

40

ВП-30

33-35 цинк азотнокислый 54-56; ортофосфорная кислота 10,5-13,5.

Раствор нагревают до 20,40,80 С.

ФОсфатирование проводят с воздействием на раствор ВЭИР с укаэанными в табл. 1 характеристиками и без воздействия ВЭИР при прочих равных условиях. Изделия выдерживают в ван"нах с раствором до получения качественного покрытия при воздействии з

ВЭИР, после чего образцы достают из раствора и фиксируют полученные результаты.

В табл. 1 приведены температурновременные режимы опытов и характеристики ВЭИР. Фосфатирование прово- 15 дится при сочетании предельных значений интервалов технологического режима, а также при сочетании промежуточных значений параметров режима.

В табл. 2 представлены результаты 20 выполненных опытов для двух вариантов процесса: 1 вЂ,согласно предлагаемому способу и II — согласно прототипу для условий, при которых получены наилучшие результаты по всем выходным параметрам процесса.

Как показывают опыты, повышение качества фосфатирования при снижении времени процесса наблюдается при всех сочетаниях показателей режимов. Ка- чественные и количественные показатели предлагаемого процесса находятся в соответствии с ГОСТ 9.301.78 и ГОСТ 9.302.79.

Полученная предлагаемым способом фосфатная пленка характеризуется упо-35 рядоченным расположением зерен вдоль обрабатываемой поверхности и мелкодисперсной структурой кристаллов, ч улучшает качество покрытия, в отли;чие от пленки, полученной согласно прототипу„ для которой характерно неравномерное расположение кристалл

1 и крупнозернистая микроструктура,что ведет к снижению качества фосфатного покрытия.

Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения достигается за счет последовательного прохождения во всем объеме раствора фосфатирования ударных волн с определенной указанной энергией и частотой,а также кавитации,экустического и электромагнитного воздействия одновременно на всю зону обработки. Все эти факторы влияют на протекание химической реакции на молекулярном уровне, улучшая условия ионного обмена во всей зоне обработки, способствуя ускорению зарождения центров кристаллизации, упорядочению и образованию более мелких зерен кристаллов фосфата, а также более прочному их сцеплению с обрабатываемым металлом. При этом шпам практически не успевает образоваться, а более плотная за счет упорядоченного расположения кристаллов фосфатная пленка быстрее, чем обычно, покрывает одновременно обрабатываемую поверхность.

Кроме того, повышается качество. покрытия при увеличении производительности труда в 3-4 раза по сравнению с известными способами, улучшаются условия труда за счет снижения температуры нагрева раствора и соответственного уменьшения колйчества выделяющихся вредных паров.

1070212

Продолжение табл. 1

Марка стали

Характеристика разрядов

Температура нагрева, С

Опыт

Частота, Гц

15

30

22

23

26

0,01

0,006

0,008

40

0,2

0,006

60С2А

0 15

0,01

80

0,2

0,006

0i01

0,15

30

11

12

13

14

16

17

18

19

36

37

38

39

0,2

0,15

0,18

0,2

0 15

0,2

0,15

0i18

0,2

0,15

0,2

0,15:

0,18

0,2

О, 15.

0,18

0,2

0 15

0,18

0,2

0,15

0,18

0,2

0,15

Удельная энергия в импульсе, кДж/дмъ

0,01

0,006

0,008

0,006

Oi01

0,01

0,006

0,008

0,006

0,01

0,01

0,006

0,008

0,006

Oi01

0i01 О, 006

0,008

0,01

0,006

0,008

0,006

0,01

Время процесса фос.фатирова- ния, мин

1070212

Таблица 2

Показатели процесса

Опыт

Вариант

Вид кристаллов

Серый Стойкое

Мелкие

Покрытие отсутствует

Мелкие Светло- Стойкое серый

Покрытие отсутствует

12,0

0,60

0,87

13,0

11,0

0,73

19,0

Мелкие

Стойкое

0,63

16,0

0,53

Стойкое

Мелкие

13,0

Мелкие Темно- Стойкое серый

Покрытие отсутствует

0,43

1 28

0,85

17,0

Мелкие Темно- Стойкое серый

Покрытие отсутствует

1,27

19,0

14,0

0,93

Мелкие

29,0

Мелкие

12 0

Составитель A. Бордачева

Редактор Н. Безродная Техред A.Бабинец Корректор И. Эрдейи

Заказ 11651/29 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Скорость осаждения г/м мин

0,30, 0

0,97

0,40

Удельная масса покрытия г/м

9,0

Мелкие

Очаги крупных кристаллов

Мелкие

Мелкие

Цвет изделия после покрытия

Светлосерый

Серый

Темносерый

Темно серый

Темносерый

Темносерый

Темносерый

Темносерый

Коррозионная стойкость покрытия

Стойкое

Стойкое

Стойкое

Не стойкое

Стойкое

Стойкое