способ обработки хромированной жести

Формула изобретения

Способ обработки хромированной жести, включающий электролитическое нанесение хроматной пленки и лакирование, отличающийся тем, что электролитическое нанесение хроматной пленки ведут при плотности тока 20-40 А/дм² и температуре электролита 30-35^oС, рН электролита 2,4-2,8 из электролита следующего состава г/л:

Сульфат хрома - 25-100

Сульфат аммония - 30-110

Мочевина - 45-50

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к получению проката с гальваническим покрытием, и может быть использовано при получении тароупаковочного материала для консервной, пищевой и химической промышленности.

Известен электролит для получения хромсодержащего гальванического покрытия, заключающийся в нанесении хромового покрытия из электролита, содержащего 30-300 г/л СrО₃ и некоторые добавки (например, Н₂SO₄), при плотности катодного тока (Д_к) 10-100 А/дм², снятии с хромовой поверхности слоя гидратированного оксида хрома в растворе кислот, осаждении никелевого слоя из раствора на основе сульфата никеля при Д_к=2-30 А/дм² и нанесении слоя Сr₂О₃ из раствора СrО₃ (с теми же добавками, что и при хромировании) и Д_к+10 А/дм² [1].

Недостатками этого способа являются токсичность используемых электролитов на основе Сr(VI), полученное покрытие не обеспечивает требуемой коррозионной стойкости материала и достаточной адгезии лакового покрытия.

Поэтому за прототип был выбран более близкий по технической сущности способ получения хромированной жести, заключающийся в обезжиривании и травлении основы (сталь 08 кп), электролитическом хромировании с последующим хроматированием (нанесении хроматной пленки - пассивации) в растворе 80 г/л СrО₃+0,1 г/л H₂SO₄ при 50^oС и плотности тока 25 А/дм² и лавировании [2]. В результате получают материал, представляющий собой жесть с многослойным покрытием, состоящим из слоя хрома (0,02-0,05 мкм), слоя оксидов хрома (3-40 мг/м²) и слоя пищевого лака (5-7 мкм).

Недостатки известного способа заключаются в том, что используется весьма токсичный и высоко агрессивный электролит, содержащий Сr(VI). Кроме того, полученное покрытие обладает недостаточной коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных пищевых средах.

Техническим результатом изобретения является повышение коррозионных свойств хромированной жести, улучшение условий труда и увеличение срока службы технологического оборудования за счет исключения из технологического процесса весьма токсичного и высоко агрессивного электролита хроматирования на основе Cr(VI) и замены его на экологически безопасный и менее агрессивный электролит на основе солей трехвалентного хрома.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки хромированной жести, включающем электролитическое нанесение хроматной пленки и лакированно, согласно изобретению, нанесение хроматной пленки ведут при плотности тока 20-40 А/дм² и температуре электролита 30-35^oС, рН электролита 2,4-2,8 из электролита следующего состава, г/л:

Сульфат хрома - 25-100

Сульфат аммония - 30-110

Мочевина - 45-50

Сущность изобретения заключается в том, что при вышеуказанном ведении электролиза на хромовом покрытии формируется хроматная пленка из экологически чистых электролитов. Такое покрытие после нанесения на него пищевого эпокси-фенольного лака, как показали испытания, превосходит материал, полученный способом прототипа, по коррозионной стойкости в пищевых средах. Кроме того, за счет замены в технологическом процессе весьма токсичного и высоко агрессивного электролита на основе Сr(VI) на нетоксичный и менее агрессивный электролит на основе Сr(III) улучшаются условия труда в гальваническом производстве и уменьшается износ технологического оборудования.

Оптимальность заявляемого интервала концентраций сульфата хрома, сульфата аммония и мочевины объясняется тем, что ниже этих концентраций образуется хроматная пленка массой ниже 0,03 мг/дм², что не обеспечивает достаточной адгезии лакового покрытия к поверхности хромированной жести (по ТУ 14-1-2771-85 на "Хромированную жесть" она должна составлять 0,03-0,4 мг/дм²). Применение электролитов с концентрациями выше заявленных экономически нецелесообразно.

Оптимальность заявляемого интервала плотности тока объясняется тем, что при Д_к<20 А/дм² наблюдается значительное снижение ВТ реакции электроосаждения хрома, что приводит к снижению коррозионной стойкости получаемого материала. При Д_к>40 А/дм² ухудшается "товарный вид" покрытия - оно становится неравномерным и изменяет свой цвет от темно-серого до желтого с последующим появлением цветов побежалости.

Оптимальность температурного интервала объясняется тем, что при температурах ниже 35^oС хроматные пленки получаются темными и неравномерными, а при температурах выше 50^oС возникает опасность разложения мочевины, что может привести к нестабильности электролита и ухудшению коррозионных свойств получаемого материала.

Оптимальность предлагаемого интервала по рН раствора объясняется тем, что при рН<2,3 хроматные пленки получаются неравномерными с низкими коррозионными свойствами. При рН>2,9 появляется опасность выпадения гидроокисей хрома, которые, внедряясь в хроматную пленку, снижают адгезию к нему лака и коррозионную стойкость этого покрытия.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующим примером.

Жесть из стали 08кп электролитически обезжиривали в растворе 30 г/л Na₂CO₃+30 г/л Na₃РO₄+10 г/л NaOH при температуре 90^oС и плотности анодного тока 5 А/дм² в течение 2 с. Затем ее промывали в горячей воде, подвергали травлению в 10% растворе серной кислоты при комнатной температуре и плотности тока 5 А/дм² в течение 5 с и промывали в холодной воде. Затем проводили операцию нанесения гальванического покрытия хрома толщиной 0,02-0,05 мкм из электролита 250 г/л СrО₃ при плотности тока 60 А/дм² и температуре 50^oС. Осуществляли промывку в горячей и холодной воде. Затем осуществляли нанесение хроматной пленки из раствора, г/л: 100 (сульфата хрома)+106 (сульфата аммония)+48 (мочевины) при температуре 40^oС, плотности тока 20 А/дм² в течение 2-5 с. Массу хроматной пленки определяли фотокалориметрическим способом, которая составила 0,05-0,3 мг/дм². После нанесения хроматной пленки полученную жесть промывали в холодной воде, высушивали и наносили слой пищевого эпокси-фенольного лака толщиной 6-7 мкм. Толщину лакового покрытия контролировали гравиметрически. Лакированную жесть подвергали испытаниям на адгезионные свойства и пластичность методом удара при нагрузке 50 кг/см и на приборе Эриксена (ГОСТ 10510-80). Адгезионные свойства лака к покрытию определяли визуально (есть отслоения или нет).

Коррозионные испытания проводили в специальных ячейках прижимного типа, имитирующих пищевую тару, путем длительной выдержки испытуемых образцов в модельных средах: 3% растворе NaCl, растворе 2% NaCl+0,5% СН₃СООН и в 2% растворе лимонной кислоты (эти среды утверждены Минздравом в качестве модельных сред, имитирующих пищевые продукты). Скорость коррозии определяли по переходу в раствор ионов Fe⁺² путем анализа раствора.

Заявленный способ позволяет повысить коррозионную стойкость получаемой жести в агрессивных пищевых средах и увеличить адгезию лакового покрытия к ее поверхности.

Кроме того, способ позволяет улучшить условия труда в гальваническом производстве и увеличить срок службы технологического оборудования за счет замены весьма токсичных и высоко агрессивных электролитов на основе соединений Cr(VI) на экологически чистые и менее агрессивные на основе Сr(III).

Источники информации

1. Патент США 4511631, МКИ C 25 D 5/12, НКИ 428/632, опубл. 16.04.85 г. (аналог).

2. Виткин А.И. и др. Получение электролитически хромированной жести. М., Металлургия, 1987, с.121 (прототип).