раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования

Формула изобретения

1. Раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей, содержащий нитрат-ионы, воду и фосфатсодержащий компонент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, выбранных из группы Неонол АФ 9-10, Неонол АФ 9-12, марки А, а в качестве фосфатсодержащего компонента - смесь экстракционной фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2 при следующем соотношении компонентов, мас.

Смесь экстракционной фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2 (в пересчете на P₂О₅) 0,49 1,2

Нитрат-ионы 0,02 0,08

Оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, выбранных из группы Неонол АФ 9-10, Неонол АФ 9-12, марки А 0,004 0,015

Вода Остальное

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что он содержит экстракционную фосфорную кислоту следующего состава, мас.

Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) 50 54

Сульфатная сера (в пересчете на SO₃) 0,8 4,2

Ионы кальция (в пересчете на СаО) 0,2 0,4

Ионы железа (в пересчете на Fe₂О₃) 0,3 1,3

Ионы алюминия (в пересчете на Al₂O₃) 0,3 1,3

Ионы магния (в пересчете на MgO) 0,08 0,1

Ионы фтора 0,5 2,0

Силикат ионы (в пересчете на SiO₂) 0,1 0,4

Вода Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химическим методам обработки металлов, в частности к водным растворам обезжиривания и фосфатирования, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства при проведении окрасочных работ.

Известен раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей [1] содержащий, мас.

монофосфат натрия 13

поверхностно-активные вещества производные окиси этилена-мергитоль 0,65

этилтриэтиленгликоль или гексиленгликоль 4,5

мягкая вода (жесткость 0^o) 81,85

Недостатком данного раствора являются низкие физико-механические свойства комплексных покрытий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования [2] содержащий, мас.

оксиэтилендифосфоновая кислота 0,5-20,0

нитрат натрия 0,5-40,0

смачиватель 0,5-8,0

вода остальное.

Недостатком данного раствора является низкая морозоустойчивость, а также невозможность обработки алюминиевых поверхностей.

Задачей данного изобретения является создание морозоустойчивого раствора для формирования покрытия с высокими физико-механическими показателями на стальной и алюминиевой поверхности.

Поставленная задача достигается тем, что раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей, содержащий нитрат-ионы, воду и фосфатсодержащий компонент, дополнительно содержит оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, выбранных из групп Неонол АФ 9-10, Неонол АФ 9-12, марки А, а в качестве фосфатсодержащего компонента он содержит смесь экстракционной фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2, при следующем соотношении компонентов, мас%

смесь экстракционной фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2 (в перерасчете на P₂O₅ 0,49-1,2

нитрат-ионы (NO^-₃) 0,02-0,08

оксиэтилированные моноалкилфенолы на основе тримеров пропилена, выбранных из группы Неонол АФ 9-10, Неонол АФ 9-12, марки А 0,004-0,015

вода остальное.

Экстракционная фосфорная кислота имеет следующий состав: мас.

фосфат-ионы ( в пересчете на P₂O₅ 50-54

cульфатная сера ( в пересчете на SO₃) 0,8-4,2

ионы кальция (в пересчете на CaO) 0,2-0,4

ионы железа (в пересчете на Fe₂O₃ 0,3-1,3

ионы алюминия (в пересчете на Al₂O₃) 0,3-1,3

ионы магния (в пересчете на MgO) 0,008/0,1

ионы фтора 0,5-2,0

силикат-ионы (в пересчете на SiO₂) 0,1-0,4

вода остальное.

Жидкие комплексные удобрения представляют собой раствор фосфатов и полифосфатов аммония. Жидкие комплексные удобрения используются марки 10-34 со следующим составом компонентов: полиформы P₂O₅,

орто 8,7

пиро 12,3

триполи 8,0

тетраполи 5,4

содержание азота 10,0%

ионы железа ( в пересчете на Fe₂O₃) 0,34-0,35%

ионы алюминия (в пересчете на Al₂O₃) 0,5-0,55%

Введение в раствор фосфатсодержащего компонента в виде смеси экстракционной фосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений позволяет одновременно обрабатывать стальные и алюминиевые поверхности и получать комплексные лакокрасочные покрытия с высокими физико-механическими свойствами.

Оксиэтилированные алкилфенолы на основе тримеров пропилена представляют собой техническую смесь полигликолевых эфиров моноалкилфенолов следующего состава: R C₆H₄O(C₂H₄O)n H, где

R разветвленный алкильный радикал;

n количество молей окиси этилена, приходящиеся на 1 моль алкилфенолов (степень оксиэтилирования).

Для Неонола АФ 9-10 и Неонола АФ 9-12 марки А степень оксиэтилирования в среднем составляет 10 и 12 соответственно.

Введение в раствор оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена позволяет повысить морозоустойчивость состава, обеспечивает равномерное распределение раствора на обрабатываемых стальных и алюминиевых поверхностях.

Способ приготовления раствора.

Фосфатирующий раствор готовят из концентрированных растворов (фосфатирующих концентратов), которые получают, например, смешением водного раствора экстракционной фосфорной кислоты с жидкими комплексными удобрениями и азотной кислотой с последующим растворением поверхностно -активных веществ. Компоненты смешивают в различных соотношениях, позволяющих корректировать раствор при выработке до величины pH 3,5-4,5.

Из приготовленных фосфатирующих концентратов готовят рабочие растворы.

Следующие примеры поясняют суть изобретения.

Все испытания проводят на образцах холоднокатаной стали 08КП (ГОСТ 16528-70) размером 70 x 150 мм, толщиной 0,8-0,9 мм и алюминия марки А-О. Подготовку поверхности образцов с применением фосфатирующих растворов и раствора прототипа для всех примеров проводят по схеме:

1. Одновременное обезжиривание и фосфатирование на лабораторной установке подготовленными растворами:

температура раствора 60^oC

время 3 мин

давление 0,8-1,2 атм

2. Промывка водопроводной проточной водой

температура 202^oC

время 1 мин

3. Пассивация в хромовокислом растворе окунанием:

концентрация CrO₃ 0,25 г/дм³

pH раствора 4,5

температура 40^oC

время 2 мин

4. Сушка

температура 100 ^oC

время 2 мин

Перед проведением испытаний фосфатированные образцы грунтуют методом анодного электроосаждения грунтовкой ВК-0207 ТУ 6-10-1654-83. Для испытаний отбирают пластинки с толщиной слоя грунтовки 24 мкм.

Физико-механические свойства растворов и покрытий определяют следующим образом:

морозоустойчивость состав по количеству циклов замерзание-оттаивание без нарушения гомогенности раствора;

эластичность по ОСТ 6-10-411-77;

массу фосфатного слоя и массу стравленного металла гравиметрическим методом по ГОСТ 9.402-80;

адгезию методом решетчатых надрезов по ГОСТ 15140-78;

прочность при ударе по ГОСТ 4763-75.

В табл. 1 приведены составы и свойства растворов предлагаемых и по прототипу.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства покрытий, полученных в предлагаемых растворах и по прототипу.

Пример 19 характеризует свойства раствора прототипа и покрытий, полученных в нем.

Пример 20 характеризует свойства предлагаемого раствора и покрытий при наличии фосфатсодержащего компонента в виде экстракционной фосфорной кислоты.

Пример 21 характеризует свойство предлагаемого раствора и покрытий при введении фосфатсодержащего компонента в виде ортофосфорной кислоты и жидких комплексных удобрений в соотношении 1:2 с дополнительным введением фторид-иона для совмещенной обработки стальной и алюминевой поверхности.

Раствор прототипа имеет следующий состав, мас.

оксиэтилендифосфоновая кислота 10

нитрат натрия 20

смачиватель 4

вода остальное.

При анализе полученных экспериментальных данных видно, что при содержании P₂O₅, NO^-₃ оксиэтилированных моноалкилфенолов на основе тримеров пропилена выше и ниже заявленной концентрации ( примеры 4, 8, 9, 13, 14, 18), растворы обладают низкой морозоустойчивостью, комплексные лакокрасочные покрытия имеют низкие физико-механические свойства.

Примерами 19-21 подтверждается, что при обработке металлических поверхностей в составах, отличных от предлагаемого, комплексные лакокрасочные покрытия на алюминевых поверхностях получаются с низкими физико-механическими свойствами, растворы обладают низкой морозоустойчивостью.

При введении ионов фтора в раствор прототипа при замерзании системы наблюдается выпадение осадка.

Таким образом, применение предлагаемого раствора для одновременного обезжиривания и фосфатирования металлических поверхностей обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:

получение фосфатных покрытий из одного раствора на стальной и алюминиевой поверхности;

сохранение высоких физико -механических показателей систем покрытия;

исключение из состава раствора дорогостоящего молибдата аммония;

создание морозоустойчивого раствора.