Способ получения антикоррозионного покрытия

Способ получения антикоррозионного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение используется в металлообрабатывающей промышленности для подготовки поверхности металла перед окраской, а также для межоперационной защиты стальных изделий. Способ включает обработку изделий смесью тринатрийфосфата и диоксида при весовом соотношении 1:0,78-1:4,68; рН 3-7,9. Обработка проводится в течение 12-35 мин при температуре 20-50°С. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГГУБЛИК (si)s С 23 С 22/16

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1;Я (21) 4796399/26 (22) 26.02.90 (46) 15.11,92, Бюл. ¹ 42 (71) Институт химии АН УЗССР (72) Х,Ходжаева, Б,Д.Дюсебеков, Х,Муратова, З.Л,Абдураэахова и В.И,Ковальчук (56) Патент США N 3338755, кл; 621 — 615, 1967, Хаин И,И. Теория и практика фосфатирования металлов. Л.; Химия, 1973, с.138 — 155.

Предполагаемое изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, а именно к способам подготовки поверхности металлов и может быть использовано, например, перед окраской, а также межоперационной защиты стальных изделий.

Известны многочисленные способы подготовки поверхности металлов перед окраской путем фосфатирования составом на основе ортофосфорной кислоты и растворов первичных фосфатов металлов. Общими недостатками этих способов являются то, что многие иэ применяемых в них реагентов дефицитные и дорогостоящие. а также сложны по составу, что ограничивают их широкое использование на практике.

Известен также способ ускоренного холодного фосфатирования, содержание в качестве ускоряющих добавок а-оксикислоты и ПАВ-таннин.

Способ фосфатирования с использованием указанных составов является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату. Недостатками этих способов- использование ортофосфорной кислоты в качестве основного компонента и дефицитных оксикислот и таннина совместно с инги,, Ы,, 1775492 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИКОРРОЗИЙНОГО ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение используется в металлообрабатывающей промышленности для подготовки поверхности металла перед окраской, а также для межоперационной защиты стальных изделий. Способ включает обработку изделий смесью тринатрийфосфата и диоксида при весовом соотношении 1;0,78 — 1:4,68; рН = 3 — 7,9. Обработка проводится в течение

12 — 35 мин при температуре 20 — 50 С, 2 табл, биторами коррозии с солью кремнефтористоводородной (опасной) кислоты, Целью предполагаемого изобретения является повышение антикоррозионной защиты, удешевление и упрощение состава для получения защитных покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения антикоррозионных покрытий, включающем обработку поверхности смесью фосфатирующего агента с добавкой ускорителя, обработку проводили смесью водных растворов тринатрийфосфата и лиоксида при весовом соотношении на 1:0,78 — 1:4,68; рН = 3,0 — 7,9 при температуре 20 — 50 С в течение 12 — 35 мин, Сущность способа заключается в следующем: предварительно подготавливают смесь раствора тринатрийфосфата с различными объемами жидкой части лиоксида при весовом соотношении 1:0,78 — 1:4,68 и проводят обработку поверхности при рН 3,0-7.9, температуре 20-50 С в течение 12-35 мин.

Выбор концентрации растворов тринатрийфосфата и соотношения его к жидкой части лиоксида определен экспериментально и обусловлен небходимостью поддержания определенной кислотности раствора и концен1775492 трации фосфат-иона и лиоксида в составе смеси. Увеличение соотношения фосфатаиона к лиоксиду не позволяет снять слабой ржавчины на поверхности обрабатываемого металла и, следовательно получить каче- 5 ственные защитные покрытия. Повышение этих соотношений лиоксида и фосфат-иона и снижении концентрации последнего в составе смеси приводит не к фосфатированию, а растравливанию поверхности образцов. 10

Повышение температуры смеси выше

50 С в таком >ке порядке влияет на количество осадков на образцах и качество защитного покрытия, Продолжительность образования защит- 15 ных покрытий ниже 12 мин недостаточна для получения вполне сформировавшихся осадков, а выше 35 мин — может привести к увеличению веса пленки и ухудшению ее защитных свойств, 20

Увеличение рН среды выше 4,5 не позволяет снять слабой ржавчины на поверхности стали и преобразовывать ее в защитное покрытие. Снижение рН ниже 3,0 нецелесообразно из-за низкого защитного 25 свойства покрытий.

Лиаксид, использованный для снятия легкой пленки ржавчины и фасфатирования, синтезирован из гидролизного лигнина хлопковой шелухи Янги-Юльского гидро- 30 лизнаго завода, Гидролизный лигнин является многатонна>кным отходом гидралиэной промышленности и при окислении пероксидом водорода превращается в смесь продуктов, 35 элементный состав и содержание функциональных групп в котором характа,>изуются следующими данными (в %):

С 55,07, Н 5,42, СООН 8,02, ОСНз 6,38, ОН 5,12, СО 1,31. 40

Пример 1, Готовят водный раствор тринатрийфосфата с концентрацией 75 г/л (7,5%). Берут из этого раствора 100 мл и добавляют к нему 120 мл (весовое отношение 1,0,94) жидкой части лиоксида до зна- 45 чения величины рН = 7,0. К полученной смеси раствором погружают пластинку размером (2х5) марки Ст.3, предварительно шлифованную с наждачной бумагой, а затем обработанную с пастой до блеска, 50 обезжиренную, высушенную в эксикаторе и взвешенную в аналитических весах до точности 0,0001 r, на 15 мин при комнатной температуре. После нахождения в течение определенной промежуток времени в смеси 55 пластинку без промывки сушат, сначала между фильтровальной бумагой и на воздухе, а затем в эксикаторе. Через два часа нахождения пластинок в эксикаторе взвешивают опять на аналитических весах и по разности весов исходной и покрытой с осадком пластинок находят количество осадка наданной площади и оттуда аассчетным путем его переводят на г/м, Одновременно с этим визуально наблюдают за состоянием поверхности пластинок и подвергают ускоренному коррозионному испытанию в растворе 3% хлористого натрия по ГОСТУ 9403 — 80.

Пример 2. К 100 мл Ьриготавленнага раствора тринатрийфасфата с концентрацией 100 г/л (10%) добавляют 170 мл жидкой части лиоксида (весовое соотношение

1:1,33). Значение величины рН этой приготовленной смеси для получения защитных покрытий становится разным 6,0температура 50 С, Все операции, как на примере 1, повторяют, Продолжительность образования покрытий 12 мин.

Пример 3. К 100 мл приготовленного раствора тринатрийфосфата добавляют

220 мл жидкой части лиоксида (весовое отношение 1:1,72) с тем, чтобы получить в смеси значение величины рН = 5,0 температура 30 С. Все операции, начиная от подготовки пластинок и режим работы повторяют, как на примере 1. Продолжительность образования покрытий 25 мин.

Пример 4, К 100 мл приготовленного раствора тринатрийфасфата с концентрацией 75 r/ë прибавляют 600 мл жидкой части лиоксида (весовое отношение 1:6), при этом получаемая смесь будет иметь рН 3,0, Обработку поверхности пластинок и режим работы поступают так же, как на примере 1, Температура 25 С, Однако в этом случае можно подвергнуть к обработке металлической поверхности со слабой ржавчиной и ее преобразовывать в защитный слой. Продолжительность образований покрытий 35 мин.

Эксперименты по обработке как чистых, так и со слабой ржавчиной поверхности металлов вели в зависимости от соотношения концентрации тринатрийфосфата и лиаксида в смеси, времени обработки и значения величины рН при различных температурах.

Необходимые значения величины рН, а также концентрации тринатрийфасфата и лиаксида в смеси варьировались путем добавки жидкой части лиоксида, имеющей рН среды «,60 (7,8%), к водному раствору тринатрийфосфата заданной концентрации (10%).

Эти данные приводятся в табл,1-2, Влияние соотношения концентрации тринатрийфасфата и лиаксида, а также рН смеси на процесс образования и защитные свойства покрытий.

Условие обработки: Обьем раствора смеси для обработки 250 мл, площадь поверхности

1775492

Таблица 1

Состав исходного раствора

Соотношение компонентов (весомое) в смеси

Внешний в об аз ов рН смеси

Привес пластинок в пересчете г/м — 3,40

Сплошная ржавчина

На большей части поверхности ржавчина

Сплошная темная пленка

НзР04

НЭР04Мазр04

1.6 — 1,25

2,1 металла 20GM, температура 20 2 С, время нанесения покрытий 15 мин.

Как видно из данных табл.1 с увеличением содержания лиоксида в смеси привес пластиной составляет 0,20 — 0.85 г/м и в та2 ком же порядке повышается устойчивость покрытий против коррозии в 3% водном растворе хлористого натрия, На это указывает и изменения величина стационарного потенциала пластинок углеродистой стали марки Ст.3 с данным видом покрытий, Необходимо отметить, что при рекомендуемом значении величины рН (т,е. с 3,0 до 7,9) обрабатываемые поверхности после нанесения покрытий остаются неизмененными, сохраняя первоначальный вид. Эти покрытия, как было найдено, обеспечивают достаточно высокую степень защиты от коррозии поверхности стали марки Ст.3.

В табл.2 приведены данные, характеризующие коррозионную стойкость покрытия на Ст.3 из смеси тринатрийфосфата и лиоксида при значении величины рН = 3.0 в зависимости от продолжительности образования покрытий и температуры среды.

При сравнительном испытании покрытий, полученных при температурах (20 2 С), (50+ 2 )С и продолжительности времени с 15 минут и более, оставались без изменений, а образцы, покрытие при повышенной температуре, т,е. более 50 С, были слабо поражены коррозией (следы коррозии), Хотя образование пленки в данном составе сопровождается сравнительно малым изменением веса образцов. однако их защитные свойства против коррозии значительно лучше, чем фосфатные покрытия, полученные иэ смеси ортофосфорной кислоты и тринатрийфосфата при значении величины рН = 2,1 (см. табл.1), При значении величины рН < 3,0 фосфатное покрытие получается темного цвета и менее устойчивым к коррозионному воздействию, а рН > 7,9 не наблюдается усиление защитного действия покрытия, Таким образом, имеются все основания считать, что продукты окислительной деструкции гидролизного лигнина с пероксидом водорода (лиоксид) благодаря своему

5 специфическому свойству могут образовывать с поверхностью углеродистой стали очень тонкое, стабильное, прочносцепляемое с основой металла антикоррозионое покрытие на основе комплексного соединения

10 железа хелатного типа. Присутствующие в составе лиоксида пероксо- и оксикарбоновые кислоты благодаря кислой реакции (рН

= 1,6 — 1,7) вполне могут заменить фосфорную кислоту, применяемую обычно для получения

15 защитных фосфатных покрытий, с одной стороны, и ускоряющих фосфатирования добавок и обеэжирующих ПАВ, с другой.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа получения эащит20 ных покрытий заключается в следующем. — Удешевление и упрощение фосфатирующего состава; — Позволяет интенсифицировать процесс обработки черных металлов с целью

25 получения защитных покрытий перед использованием и окраской, а также снизив себестоимость производства; — Использование лиоксида, получаемого из гидролизного лигнина. улучшает состоя30 ние экологической обстановки на территории предприятия в связи с тем, что гидролизный лигнин является многотоннажным отходом гидролиэной промышленности.

Формула изобретения

35 Способ получения антикоррозионного покрытия, включающий обработку смесью, содержащей фосфатирующий агент, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения антикоррозионной защиты, удешевления и

40 упрощения состава для получения защитных покрытий, обработку проводят составом, содержащим в качестве фосфатирующего агента тринатрийфосфат и дополнительно содержащий лиоксид при их весовом соотноше45 нии 1:0,78 — 1:4,68, рН 3,0 — 7,9, обработку проводят при 20-50 С в течение 12 — 35 мин, после покры- после испытания тия в 3% растворе хлористого натрия

1775492

Продолжение табл. 1 рН сме си

Внешний в об аз ов

Соотношение компонентов (весомое) в смеси

Состав исходного раствора после покрытия

Лиоксид (ЛД),1,6

+0,20

Местами ржавчина йаз Р04. (ЛД) 1:0,78

7,9

0,0000

Нет следов ржавчины йазР04(ЛД) 7,0

1:0,94

+0,53

Нет следов ржавчины

6,0

1:1,33

1:1,72

5,0

1:4,68

3,0

+0,45

1:6

2,5

Следы ржавчины

Таблица 2

Влияние продолжительности образования покрытий и температуры на защитные свойства пленок

Изменение веса образцов, г/м

Температура образования покрытий, С

Продолжительность образования покрытий, мин

Внешний вид пластинок с покрытиями после испытания в растворе 3 Д NaCI

ГОСТ 9403 — 80 .

20= 2

Слабая ржавчина

Нет ржавчины

Нет ржавчины

Нет ржавчины

Слабая ржавчина

Следы ржавчины

Следы ржавчины

Следы ржавчины

Следы жавчины

Составитель А. Бордачева

Техред М.Моргентал Корректор Л. Ливриц

Редактор В. Трубченко

Заказ 4023 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина. 101

ИЭЗР04-(ЛД)

N83 Р 04-(Л Д) йазР04(ЛД) йаз Р04,(ЛД) 52

5

3

Привес пластинок в пересчете г/м

+0,65

+0,85

+0,50

0,25

0,30

0,45

0,42

0,20

0,30

0,35

0,30

0,20

Местами темные полоски

Без изменения поверхности

Без изменения поверхности после испытания в 3 g, растворе хлористого нат ия