раствор для фосфатирования металлической поверхности

Формула изобретения

Раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий фосфат-ионы, нитрат-ионы, хлорат-ионы, ионы кальция, ионы молибдена и воду, отличающийся тем, что в качестве источника фосфат-ионов и ионов кальция он содержит хибинский апатитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, г/л:

Фосфат-ионы (в пересчете на Р₂О₅) - 6,7 - 17,0

Нитрат-ионы - 1,8 - 6,5

Хлорат-ионы - 2,7 - 7,8

Ионы кальция - 0,9 - 3,5

Ионы молибдена - 0,01 - 0,04

Вода - Остальное до 1 лд

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлической поверхности, в частности к фосфатированию, и может быть использовано для защиты металлов от коррозии в любой отрасли мишино- и приборостроения при проведении окрасочных работ.

Известен раствор для фосфатирования металлической поверхности [1], содержащий компоненты, мас.%:

Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 3,32-7,23

Ионы кальция (Ca²⁺) - 0,34-1,85

Нитрат ионы ( NO^-₃ ) - 0,6-2,71

Ионы молибдена (Mo⁶⁺) - 0,00072-0,0064

Хлорат щелочного металла (в пересчете на ClO^-₃) - 0,97-3,16

Разжижитель C-3 - 0,0019-0,094

Вода - Остальное

Недостатками данного раствора являются низкие физико-механические свойства комплексных лакокрасочных покрытий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является раствор для фосфатирования металлических поверхностей [2], содержащий следующие компоненты, г/л:

Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 2,5-9,6

Нитрат-ионы ( NO^-₃ ) - 0,5-4,2

Ионы хлората ( ClO^-₃ ) - 0,4-3,8

Ионы кальция (Ca²⁺) - 0,2-2,0

Ионы молибдена (Mo⁶⁺) - 0,005-0,02

Разжижитель C-3 - 0,001-0,02

Тайрон или 1,10-фенантролин - 0,0004-0,009

Вода - Остальное

Недостатком данного раствора является высокая влагонабухаемость при повышенной температуре и влажности и низкая коррозионная стойкость системы покрытия.

Задачей данного изобретения является уменьшение влагонабухаемости с улучшением физико-механических и коррозионных характеристик системы покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что раствор для фосфатирования металлических поверхностей, содержащий фосфат-, нитрат-, хлорат-ионы, ионы кальция, молибдена и воду, фосфат-ионы и ионы кальция вводятся в виде хибинского апатитового концентрата при следующем соотношении компонентов, г/л:

Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 6,7-17,0

Нитрат-ионы ( NO^-₃ ) - 1,8-6,5

Хлорат-ионы ( ClO^-₃ ) - 2,7-7,8

Ионы кальция (Ca²⁺) - 0,9-3,5

Ионы молибдена (Mo⁶⁺) - 0,01-0,04

Вода - Остальное

Хибинский апатитовый концентрат имеет следующий состав компонентов, мас. %:

Фосфат-ионы (в пересчете на P₂O₅) - 39,5

Ионы кальция (в пересчете на CaO) - 52,2

Ионы железа (в пересчете на Fe₂O₃) - 0,5

Ионы алюминия (в пересчете на Al₂O₃) - 0,9

Ионы магния (в пересчете на MgO) - 0,3

Ионы фтора (F^-) - 3,2

Введение фосфат-ионов и ионов кальция в виде хибинского апатитового концентрата позволяет снизить влагонабухаемость покрытия и улучшить коррозионные и физико-механические характеристики системы покрытий.

Нитрат-ионы вводятся в раствор с любым из нижеперечисленных соединений: азотная кислота, нитрат калия, натрия или аммония.

Введение ионов фтора в составе хибинского апатитового концентрата дает возможность фосфатирования изделия из алюминия.

Ионы молибдена могут быть введены в раствор в виде любой растворимой соли молибдена, например с молибденовокислым аммонием.

Способ приготовления раствора.

Фосфатирующие растворы готовят из концентрированных растворов (фосфатирующих концентратов), которые получают, например, смешением хибинского апатитового концентрата, азотной кислоты, воды, аммония молибденовокислого с последующим растворением хлората натрия. Компоненты смешивают в различных соотношениях, позволяющих корректировать раствор при выработке до pH 3,5-4,0.

Из приготовленных фосфатирующих концентратов готовят рабочие растворы.

Следующие примеры поясняют суть изобретения.

Все испытания проводят на образцах холоднокатанной стали 08 КП (ГОСТ 16528-70) размерами 70х150 мм, толщиной 0,8-0,9 мм.

Подготовку поверхности образцов с применением фосфатирующих концентратов и раствора прототипа для всех примеров проводят по схеме:

1). Струйное обезжиривание на лабораторной установке щелочным моющим составом КМ-1:

Концентрация, г/л - 10

Температура раствора, ^oC - 50-60

Время обработки, мин - 2

Давление, атм - 1

2). Промывка водопроводной проточной водой:

Температура, ^oC - 202

Время, с - 10

3). Фосфатирование на лабораторной установке подготовленными растворами:

Температура, ^oC - 18-22

Время, мин - 2

Давление, атм - 0,8-1,2

pH раствора - 3,5-4,0

4). Промывка водопроводной проточной водой:

Температура, ^oC - 202

Время, с - 10

5).Пассивирование в хромовокислом растворе окунанием:

Концентрация CrO₃, г/л - 0,25

pH раствора - 4,2

Температура, ^oC - 402

Время, мин - 2

6). Сушка

Температура, ^oC - 100

Время, мин - 2

Перед проведением испытаний фосфатированные образцы грунтуют методом анодного электроосаждения грунтовкой ВК 4-0207 ТУ 6-10-1654-83. Для испытаний отбирают пластинки с толщиной слоя грунтовки 24 мкм.

Физико-механические свойства покрытия определяют следующими показателями: прочность при изгибе по ГОСТ 4763-75; влагонабухаемость после пребывания в камере с относительной влажностью 95-98% при 502^oC в течение 24 ч.

Коррозионные испытания проводят в камере 5%-ного солевого тумана по ТУ 6-10-1654-83 и во влажной камере по ГОСТ 9.074-77.

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

При анализе полученных экспериментальных данных видно, что при содержании P₂O₅, NO^-₃ , ClO^-₃ , Ca²⁺, Mo⁶⁺ выше и ниже предлагаемой концентрации (см. примеры 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23, 24, 28) комплексные лакокрасочные покрытия обладают высокой влагонабухаемостью, плохими физико-механическими и коррозионными свойствами.

Пример 29 характеризует свойства покрытий, полученных в растворе прототипа.

Пример 30 характеризует свойства покрытий, полученных в растворе, в который фосфат-ионы введены в виде ортофосфорной кислоты, ионы кальция в виде карбоната кальция.

Пример 31 характеризует свойства покрытий, полученных в предложенном растворе на алюминии.

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

- получение фосфатных покрытий с высокой коррозионной стойкостью;

- применение доступного технического сырья для приготовления раствора;

- уменьшение расхода химикатов;

- повышение срока службы лакокрасочных покрытий и соответственно всего изделия;

- возможность эксплуатации изделий в атмосфере с повышенной влажностью и температурной;

- возможность получения фосфатных покрытий на поверхности алюминия.

Литература

1. Патент СССР N 1404550.

2. Патент СССР N 1520145.