Раствор для очистки металлических поверхностей "николин-к
Патент 1371988
Авторы
Классы МПК
Раствор для очистки металлических поверхностей "николин-к
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к подготовке металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий, а именно к растворам одновременного удаления жиромасляных загрязнений и окисного слоя с поверхности стальных деталей и обезжиривания деталей других , отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя на своей поверхности. Раствор содержит. кроме хвойного экстракта, сульфата натрия, серной кислоты, по крайней мере одного поверхностно-активного вещества, выбранного из группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5, по крайней мере одного вещества, выбранного из группы , содержащей тринатрийфосфат, и воды дополнительно гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль. Группа, содержащая тринатрийфосфат, дополнительно содержит пирофосфат натрия и триполифосфат натрия. Повышение эффективности и расширение области применения раствора для подготовки металлических деталей достигается введением гипофосфита натрия в качестве влажной коррозии, использованием полиэтиленгликоля в качестве вспомогательного ПАВ, устойчивого как в щелочной, так и в кислой средах. 4 табл. с (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 С 23 G 5/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4070363/23-02 (22) 03.03.86 (46) 07.02.88. Вюл. У 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (72) Н.Н.Дыханов и Е.В.Курган (53) 621.7.024.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1213086, кл. С 23 G 1/26, 1984. (54) РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ "НИКОЛИ11-К" (57) Изобретение относится к подготовке металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий, а именно к растворам одновременного удаления жиромасляных загрязнений и окисного слоя с поверхности стальных деталей и обезжиривания деталей других, отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя на своей поверхности. Раствор содержит, ÄÄSUÄÄ 1371988 А 1 кроме хвойного экстракта, сульфата натрия, серной кислоты, по крайней мере одного поверхностно-активного вещества, выбранного иэ группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол
ДТ-7, синтамнд-5, по крайней мере одного вещества, выбранного из группы, содержащей тринатрийфосфат, и воды дополнительно гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль. Группа, содержащая тринатрийфосфат, дополнительно содержит пирофосфат натрия и триполифосфат натрия. Повышение эффективности и расширение области применения раствора для подготовки металлических деталей достигается введением гипофосфита натрия в качестве влажной коррозии, использованием полиэтиленгликоля в качестве вспомогательного
ПАВ, устойчивого как в щелочной, так и в кислой средах. 4 табл.
0,7-0,9 смесь
Полиэтиленгликоль-9, полиэтиленгликоль-35
0,2-0,4 или их смесь
Тринатрийфосфат, пирофосфат натрия, триполифосфат натрия или их смесь 6-8
Гипофосфит натрия 1-2
Хвойный экстракт 0,3-0,5
Сульфат натрия 26-28
Серная кислота (до рН 1-9) 0,05-4,0
Для использования в практике очистки металлических поверхностей перед защитными покрытиями предлагаются три варианта указанного раствора
"Николин-к-1" (серная кислота г;о
40 рН 8,5-9) для обезжиривания стальных, медных и .латунных деталей. Николинк-2" (серная кислота до рН 7-7,5) для обезжиривания деталей из алюминия, цинка и их сплавов, Николин-к-3" 45 (серная кислота до рН 1-3) для одновременного удаления жиро-масляных загрязнений и окисного слоя со стальных деталей.
П р и м e p 1. Варианты раствора
"Николин-к" готовят следующими способами.
Способ I. В бак помещают 10 л водопроводной воды и растворяют в ней при барботировании воздухом заданные количества компонентов раствора "Николин-к", вводя их в следующей. последовательности: сульфат натрия, тринатрийфосфат, пирофосфат натрия, 30
1 137198
Изобретение относится к области подготовки металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий и
"предназначено для одновременного
5 обезжиривания и активирования поверхности стальных деталей, а также для обеэжиривания поверхности деталей из других, отличных от стали, металлов и сплавов, не имеющих окисного слоя о на своей поверхности.
Цель изобретения — повышение эффективности очистки и расширение области применения раствора в процессе подготовки металлических поверхностей 15 к защитным покрытиям.
Цель достигается использованием раствора следующего состава, г/л:
ПАВ, выбранное из группы: синтанол 20
ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5 или их
8 2 триполифосфат натрия или их смесь в произвольном весовом соотношении; гипофосфит натрия; сухой натуральный лечебный хвойный экстракт; полиэтиленгликоль-9; полиэтиленгликоль-35 или их смесь в произвольном весовом соотношении; синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5 или их смесь в произвольном весовом соотношении; серная кислота до рН 8,59 (варианты раствора "Никопин-к-1"), до рН 7-7,5 (варианты раствора "Николин-к-2") или до рН 1-3 (варианты раствора "Николин-к-3").
Способ II. В фарфоровую шаровую мельницу помещают в произвольной последовательности заданные количества всех, кроме воды и серной кислоты, компонентов раствора Николин-к", указанных в способе I перемешивают в течение 10-15 мин и получают светло-желтый сыпучий порошок с запахом хвои. Затем в бак помещают 10 л водопроводной воды и растворяют в ней при барботировании сжатым воздухом заданное количество приготовленного порошка. К полученному раствору приливают серную кислоту до соответствующих значений рН среды.
Варианты растворов "Николин-к-1" и "Николин-к-2", полученные первым или вторым способами, нагревают до заданной температуры опыта (c точностью +5 С) и погружают в них на специальных подвесках серию деталей (50-60 шт.) из стали, меди, латуни, алюминия, цинка и их сплавов со средней (до 5 г/м ) и высокой (до 20 г/м )< степенью загрязнения поверхности смазочными маслами, не прекращая барботирования сжатым воздухом.
Через заданные промежутки времени три детали извлекают иэ обезжиривающего раствора и определяют среднюю продолжительность процесса их полного обеэжиривания при заданной температуре опыта по полноте смачивания обезжиренной поверхности водой методом напыления водной пленки.
При выдерживании в течение 30 мин серии деталей из стали, меди и латуни в растворе 20-30 r сульфата натрия, 5-10 г тринатрийфосфата и 1-2 г гипофосфита натрия в 1 л воды, подкисленной серной кислотой до рН 8,59 (рН раствора "Николин-к-1") и нагретой до 80+5 С, заметных изменений в структуре поверхностного слоя дета88
40
50
1-2
55 з 13719 лей не происходит. При выдерживании в течение 30 мин деталей из алюминия, цинка и их сплавов в растворе указанных солей, подкисленном серной кисло- . той до рН 7-7,5 (рН раствора "Николин-к-2") и нагретом до 50+5 С, нарушения структуры поверхностного слоя деталей не происходит. В соответствии с результатами опытов при исполь- ð зовании эффективности вариантов обезжиривающего раствора "Николин-к-1" температуру в баке поддерживают не выше 80+5"С, а при испытании эффективности вариантов обезжиривающего раствора "Николин-к-2" не выше
5015 С..
Составы различных вариантов испытывающихся растворов "Николин-к-1" и
"Николин-к-2" даны в табл. 1, а результаты определения оптимального соотношения компонентов в вариантах предлагаемого раствора и продолжительности процессов полного обезжиривания поверхности деталей с их помо- 25 щью при различной температуре опытов представлены в табл. 2 и 3.
Как видно из результатов в табл.2 и 3, оптимальное соотношение компонентов в растворах "Николин-к-1" и до
"Николин-к-2" отвечает составам N - 213 и находится в пределах, г/л:
Синтанол ДС-10 (составы Ф 2,4,10- 11),синтанол ДТ-7 (состав Р 8), синтамид-5 (состав
Ф 9) и их смеси (составы N- 12 и 13) 0,7-0,9
Полиэтиленгликоль-9 (составы Ф 2-4,6-9 и
11), полиэтиленгликоль35 (состав У 10) и их смеси (составы Ф 12-13) 0,2-0,4
Тринатрийфосфат (составы Ф 2-4-8-10), пирофосфат натрия (состав Ф 6), триполифосфат натрия (состав М 7) и их смеси (составы Ф 1113) 6-8
Гипофосфит натрия (составы У 2-4, 6-13)
Сульфат натрия (составы У 2-4, 6-13) 26-28
Сухой хвойный экстракт (составы N 2-4, 6-13) 0,3-0,5
Серная кислота (до рН
8,5-9 или 7-7,5) 0,05-2,0
Иэ табл. 2 видно, что при соблюдении состава вариантов раствора "Николин-к-1" в укаэанных пределах и рН среды в пределах 8,5-9 оптимальная температура процесса обезжиривання стальных, медных и латунных деталей находится в пределах 60-70+5 Ñ, а время полного обезжириванпя деталей при этой температуре — в пределах
0,5-2 мин. В тождественных условиях время полного обезжиривания таких же деталей раствором Николин-CM" (вариант известного раствора) находится в пределах 2-3 мин, хотя содержание вспомогательного ПАВ (карбоксиметилцеллюлоэы) в нем вдвое выше содержания полиэтиленгликоля в предлагаемом растворе.
Из табл. 3 видно, что при соблюдении состава вариантов раствора "Николин-к-2" в указанных пределах и рН среды в пределах 7-7,5 оптимальная температура процесса обеэжиривания деталей из алюминия, цинка и их сплавов находится в пределах 40-50+5 С, а время полного обезжиривания деталей — в пределах 4-6 мин. В тождественных условиях время полного обезжиривания таких же деталей раствором
"Николин-АЦ" (вариант известного раствора) находится в пределах 7
10 мин, хотя содержание вспомогательного ПАВ в нем вдвое выше, чем в предлагаемом растворе.
Таким образом, судя по времени полного обезжиривания одинаковых деталей в тождественных условиях, оба варианта предлагаемого раствора "Николин-к эффективнее соответствующих вариантов известного раствора.
Иэ сопоставления результатов табл. 2 и 3 видно, что использование в вариантах раствора "Николин-к" компонентов в количествах ниже указанных пределов (состав У 1) приводит к снижению эффективности растворов, что проявляется в увеличении продолжительности процесса полного обеэжиривания деталей с их помощью, а использование тех же компонентов в количествах выше верхнего из указанных пределов (состав У 5) практически не целесообразно, так как оно не приводит к дальнейшему сокращению продолжительности процесса обеэжиривания, а обусловливает лишь неоправданный перерасход всех компонентов.
1371988
15
35
50
Введение в раствор "Николин-к" вместо синтанола ДС-10 равных весовых количеств синтанола lIT-7 (состав Ф 8), синтамида-5 (состав Ф 9) или их смесей с синтанолом ДС-1О в различных соотношениях (составы У 12 и 13), при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора. Введение в раствор
"Николин-к" вместо тринатрийфосфата равных весовых количеств пирофосфата натрия (состав Р 6), триполифосфата натрия (состав У 7) или их смеси с тринатрийфосфатом в различных соотношениях (составы Ф 11-13) при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора.
Кроме того, введение в раствор "Николин-к" вместо полиэтиленгликоля-9 равных количеств полиэтиленгликоля35 (состав Ф 10) или его смеси с полиэтиленгликолем-9 в различных соотношениях (составы Ф 12 и 13) при прочих равных условиях не влияет на характеристики предлагаемого раствора.
Пример 2. Предварительные эксперименты по изучению процесса одновременной очистки поверхности, стальных деталей от жиромасляных загрязнений (обезжиривание) и окисного слоя (травление) раствором "Николинк" осуществляются следующим образом.
В эмалированный кислотостойкай эмалью бак, снабженный термометром, пропеллерной мешалкой из стеклопластика и капельной воронкой, помещают
20Х-ную серную кислоту (обычно применяемая концентрация этой кислоты для травления стали) и нагревают до 6080 С (обычная температура процесса серно-кислотного травления стали) .
Серию стальных пластин (заготовки дверных и оконных петель) с визуально обнаруживаемой ржавчиной на поверхности взвешивают с точностью до 0,1 r погружают на специальных подвесках в бак с 207-ной серной кислотой, нагретой до 60-80 С, выдерживают до исчезновения ржавчины (визуальное определение). Протравленные детали извлекают иэ травильного раствора, погружают на 0,5-1 мин в 5Х-ный раствор бихромата калия, затем промывают проточной водой, сушат горячим воздухом и снова взвешивают. Потерю в весе деталей делят на их полную поверхность и таким путем определяют плотность окисного слоя (г/м ).
Другую серию таких же деталей взвешивают с точностью до О,1 r, погружают в веретенное масло, извлекают, выдерживают в подвешенном состоянии в течение 2-3 ч и снова взвешивают. Увеличение веса деталей делят на их полную поверхность и таким образом определяют степень загрязнения деталей смазочными маслами (г/м ).
Процесс одновременного обезжиривания и травления стальных деталей раствором "Николин-к-3" осуществляют следующим образом.
В эмалированный бак помещают 10 л того или иного варианта раствора "Николин-к-3" (компонентный состав вариактов дан в табл. 1), нагревают до заданной температуры и при работающей мешалке (100-150 об/мин) в раствор погружают. на специальных подвесках серию стальных деталей (50-60 шт.) так, чтобы они не затрудняли вращение мешалки. Величину рН среды в баке на протяжении всего опыта поддерживают в пределах 1-3 периодическим прикапыванием из воронки дополнитель.— ного количества концентрированной серной кислоты.
Через заданные промежутки времени из бака извлекают три детали, промывают их теплой (30-40 С) дистиллированной водой, визуально фиксируют наличие или отсутствие ржавчины и определяют полноту обезжиривания методом напыпения водной пленки (пример 1).
Результаты серийных опытов по определению продолжительности объединенного процесса обезжиривания и травления стальных деталей вариантами раствора "Николин-к-3", проведенных в тождественных условиях, представлены в табл.4.
Как видно из табл. 4 и сопоставления приведенных в ней результатов с данными табл. 2, между обеэжиривающим действием. вариантов раствора
"Николин-к-3" и их способностью удалять ржавчину с поверхности тех же деталей существует определенная зависимость: чем выше эффективность обезжиривающего действия, тем быстрее удаляется слой ржавчины. Это вполне закономерно, поскольку жиромасляный
55 слой экранирует окисный слой на поверхности очищаемых деталей. Оптимальное соотношение компонентов в состане вариантов раствора "Николинк-3" отвечает составам У 2-4, 6-13 и
13.719
По крайней мере одно
ПАВ, выбранное иэ группы, содержащей синтанол ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5
Полиэтиленгликоль
Гипофосфит натрия
0,7-0,9
0,2-0,4
1-2
Хвойный экстракт 0,3-0 5
Серная кислота 0,05-4,00
По крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей тринатрийфосфат, пирофосфат натрия, триполифосфат натрия 6-8
Сульфат натрия 26-28 таолнц °
Сопериание компонентов (г/л) в составах раствора "Николин-к"
Компоненты растворов
1 2 3 4. 5 6 7 8 9 1О 11 12 13
27 27
1,5 1,5
0,4 0,4
2,0 2,5
О,3 O,з
0,2 0,15
2>5 2,0
2,0 2 5
27 27 27 27
28 29
2,0 2>5
0,5 0,6
8 9
0,9 1>О
0,4 0,5
Сулвфат натрия 25
Гипофосфнт натрия 0,5
Сухой хвойный экстракт 0,2
Тринатрийфосфат 5
1,5
1,5 1>5
0,4 0,4
1,5
1,5 1,5
0,4 0,4
1,0
1>5
О,4
0,4
0,4
О,3
7 7
2,5 о,в о,в
О,в О,в
О,з О,З
Снитаиол ДС-10
Полиэтиленгликоль-9
Пирофосфат натрия о,в
0,7
0,6
О,Э о,з о,з
0,3
0,2
О,1
2,5
0,7
Триполифосфат натрия г,о о.з
0,2
0,8
Сиитанол ДТ-7
0 ° 2 О,З о,в
Сннтамид-5 находится в тех же пределах, что и в составе вариантов "Николин-к-1" и
"Николин-к-2".
При соблюдении оптимального соотношения компоненТов в растворе НикоIl 5 лин-к-3" оптимальная температура объединенного процесса обезжиривания и травления поверхности стальных деталей находится в пределах 70-80+5 С, а время полного удаления жиромасляных загрязнений и окислов с их поверхности — в пределах 20-25 мин.
Таким образом, варианты предлагаемого раствора "Николин-к-1" и "Николин-к-2" по обезжиривающей способности превосходит одинаковые по величине рН варианты известного раствора "Николин-СМ" и "Николин-АЦ", что. выражается в меньшей продолжи- 20 тельности процесса обеэжиривания в сопоставимых температурных условиях.
Вариант предлагаемого раствора "Николин-к-3" обладает новым качеством, которого не имеют варианты известно- 25 го раствора: с его помощью с поверхности стальных деталей можно одновременно удалять смазочные масла и окислы железа (ржавчину).
Таким образом, предлагаемый раст- 30 вор "Николин-к" повышает эффективность и расширяет область применения раствора в процессе подготовки металлических поверхностей к защитным покрытиям.
Формула изобретения
Раствор для очистки металлических поверхностей "Николин-к"
88 8
Раствор дл очистки металлических поверхностей, содержащий хвойный экстракт, сульфат натрия, серную кислоту, по крайней мере одно поверхностно-активное вещество (ПАВ), выбранное из группы, содержащей синтанол
ДС-10, синтанол ДТ-7, синтамид-5, по крайней мере одно вещество, выбранное из группы, содержащей тринатрийфосфат, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки, он дополнительно содержит гипофосфит натрия, полиэтиленгликоль, а грзяппа содержащая тринатрийфосфат, дополнительно содержит пирофосфат натрия и триполифосфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:
Продолжение табл. 1
1371988
Содеркание компонентов (г/л) в составах раствора "Николин-к"
Компоненты растворов
2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12
Полизтнленгликолв-35
Серная кислота
0,3
0,1 0,15
До рН 8,5-9 для ооезниривания деталей из стали, меди, латуни
До рН 7-7,5 для ооезниривания деталей из алюминия, цинка и ик сплавов
До рН 1-3 для одновременного обезкиривания и травления стальных деталей
Таблица 2
Состав
Средняя продолжительность процесса полного обезжиривания поверхности стальных, медных и латунных деталей (мин) вариантами раствора "Николин-к-1" при температуре !1.) 40+5 50+5
30+5
60+5 70+5 80 5
18-20
10-12
14-16
11-12
7-9
3-5
7-9
3-4
1,5-2
1,5-2
7-9
3-4
О, 5-1
О, 5-1
7 — 9
3-4
0,5-1
О, 5-1
7-8
3-4
0,5-1
7-9
3-4
7-8
3-4
0,5-1
0,5-1
0,5-1
0,5-1
0,5-1
0,5-1
7-9
3-4
7-9
3-4
7-9
3-4
7-9
3-4
7-8
3-4
7-8
3-4
10-11
0,5-1
"НиколинСМ" +
2-3 1 .5-2
5-6
20-25
10-12
1-1,5
+1
Обеэжириванию подвергаются детали со средней степенью загрязнения поверхности (до 5 г/м ) смазочными маслами. аа!
Оптимальный состав раствора Николин-CM принимают за эталон сравнения при оценке эффективности раствора "Николин-к-1".
20-25
14-15
10-12
10-12
10-11
10-12
10-11
10-12
10-12
10-12
10-12
10-11
1,5-2
1, 5-2
1, 5-2
1,5-2
1, 5-2
1,5-2
1, 5-2
1,5-2
1,5-2
1,5-2
1, 5-2
0,5-1
0,S-1
0,5-1
0,5-1
0,5-1
0,5-1
0,5-1
0 5-1
0,5-1
0,5-1
Состав
Средняя продолжительность процесса полного обезжиривания деталей иэ алюминия, цинка и их сплавов (мин) вариантами раствора "Николин-к-2" при температуре (ОC) "
) ) 1
30+5 40+5 50+5
20+5
16-18 12-14 12-14
8-10
12-14
9-10
8-10
4-5
5-6
4-5
5-6
8-10
4-5
5-6
8-9
4-5
5-6
9-10
9-10
4-5
5-6
5-6
4-5
8-9
4-5
5-6
8-9
4-5
5-6
9-10
9-10
5-6
4-5
5-6
8-9
4-5
5-6
8-9
"НиколинАц" +»1
7-8
9-10
15-16
20-23
1 В составах У 1-13 при температуре 20-30+5 Ñ обеэжириванию подвергаются детали со средней степенью загрязнения поверхности смазочными маслами (до 5 г/м ), а при температуре 4050g5 С с высокой степенью загрязнения (до
20 г/м ) Оптимальный состав раствора "Николин-АЦ" принимают эа эталон сравнения при оценке эффективности вариантов раствора "Николин-к-2"
19-20
16-18
12-14
12-14
11 — 12
12-14
12-14
12-13
12-14
12-15
12-14
12-14
12-14
1371988
Р
Таблица 3
1371988 !4
Таблица 4
Средняя продолжительность (мин) объединенного процесса полного удаления слоя жиромасляных загрязнений (до 5 г/м ) и слоя окислов железа (до 50 г/м ) с поверхности стальных деталей раствором Николин-к-3" при температуре (С) Состав
60+5 70 5 80+5 90+5
30-35
20-25
15-20
15-18
16-20
15-18
35-40
30-35
20-25
22-23
22-24
23-25
16-20
24-25
15-17
15-17
16-18
17-19
16-18
16-18
22-25
21-24
23-25
23-25
22-24
22-24
12
При 90>5 С плотность окисного слоя на поверхности исходных деталей достигает 75 г/м .
Составитель С.Виноградов
Редактор И.Горная Техред М.Ходанич Корректор С.Черни
Заказ 458/24
Тираж 990 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, .Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4
50-60
35-40
30-35
31-34
31-34
32-34
32-35
33-35
31-35
32-34
33-35
32-35
32-35
30-35
20-25
15-20
15-18
16-18
15-19
16-18
15-18
15-18
16-19
17-18
16-18
16-18