способ нанесения фосфатирующего состава

Формула изобретения

Способ нанесения фосфатирующего состава, включающий обработку поверхности металла раствором, содержащим ионы цинка, марганца, фосфата, нитрата, гидроксиламин сернокислый и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:

Zn²⁺ 1,5-3,6

Mn²⁺ 0,45-0,7

Р₂O₅ 7,8-16,8

NO₃ 1,1-1,8

Гидроксиламин сернокислый 3,1-3,6

причем перед обработкой поверхности металла раствором проводят корректировку раствора по свободной кислотности до 0,7-2,3 “точек”.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической обработке поверхности металла на основе железа (путем нанесения фосфатного покрытия), имеющей сложные конфигурации, и оцинкованной стали перед нанесением лакокрасочных покрытий (ЛКП). Данное изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности: машиностроении, электро- и радиотехнике и т.д.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу является “Способ фосфатирования стальных полос” - патент WO 98/13534 А2, С 23 С 22/00, опубл. 02.04.1998.

Раствор для фосфатирования содержит 1-4 г/л ионов цинка, 0,8-3,5 г/л ионов марганца, 10-30 г/л ионов фосфата, 0,1-3 г/л гидроксиламина в свободном или связанном виде, а также 0,8-3,5 г/л ионов никеля, 0,002-0,2 г/л ионов меди, до 0,8 г/л фторида в свободном или комплексносвязанном виде, причем процесс ведут при температуре от 40 до 70С, содержание свободной кислотности от 0,4 до 4 пунктов.

Недостатком данного способа является сложность приготовления фосфатирующего раствора из-за необходимости дополнительного использования ионов никеля, меди и фторидов, которые ухудшают условия труда и экологическую обстановку окружающей среды.

Задачей данного изобретения является разработка способа нанесения фосфатирующего состава, обеспечивающего получение фосфатного покрытия с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией при низкой себестоимости состава, улучшение условий труда и экологической обстановки окружающей среды.

Поставленная задача достигается тем, что способ нанесения фосфатирующего состава, включающий обработку поверхности металла раствором, содержит ионы цинка, марганца, фосфата, нитрата, гидроксиламин сернокислый и воду при следующем соотношении компонентов, г/л:

Zn²⁺ 1,5-3,6

Mn²⁺ 0,45-0,7

Р₂O₅ 7,8-16,8

NO₃ 1,1-1,8

Гидроксиламин сернокислый 3,1-3,6

причем перед обработкой поверхности металла раствором проводят корректировку раствора по свободной кислотности до 0,7-2,3 “точек”. Поверхностная плотность получаемого фосфатного покрытия от 1,5 до 5 г/м².

Ионы цинка вводят в фосфатирующий раствор в виде цинксодержащего сырья, фосфаты с фосфорной кислотой, нитраты с азотной кислотой, ионы марганца в виде марганецсодержащего сырья (предпочтительно в виде фосфата марганца). Рабочий состав готовят из расчета разбавления деминерализованной водой 20-60 кг концентрата фосфатирования до 1м³.

Выбранное соотношение компонентов позволяет получить за 1-5 мин светло-серое мелкокристаллическое покрытие, имеющее адгезию в 1 балл, высокую коррозионную стойкость фосфатного покрытия в комплексе с ЛКП.

Испытания проводили на образцах листовой стали 08КП или 08ПС толщиной 0,8-0,9 мм, размером 150х75 мм.

Фосфатирование проводили по следующей схеме:

1. Обезжиривание техническим моющим средством ПТС-5 ТУ 2149-067-10964029-97

Концентрация, г/л 20

Температура, С 65

Время обработки, мин 15

2. Промывка водой

Температура, С 35

Время обработки, мин 1,5

3. Промывка водой

Температура, С 35

Время обработки, мин 0,5

4. Фосфатирование методом погружения

Концентрация, г/л 20-60

Температура, С 46-48

Время обработки, мин 5

Свободная кислотность, точек 0,7-2,3

5. Промывка водой

Температура, С 35

Время обработки, мин 2

6. Промывка дистиллированной водой

Время обработки, мин 5

7. Сушка

Температура, С 100

Время обработки, мин 10

Внешний вид оценивали визуально.

Поверхностную плотность фосфатного покрытия определяют по ГОСТ

9.402-80.

Адгезию определяли в баллах в соответствии с ГОСТ 15140-78 методом решетчатых надрезов.

Коррозионную стойкость определяют в часах по ГОСТ 9.401-91.

Сущность предлагаемого изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

Образцы стали 0,8 ПС подготавливались к фосфатированию и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn²⁺ 1,5

Mn²⁺ 0,45

Р₂O₅ 7,8

NO₃ 1,1

Гидроксиламин сернокислый 3,1

Температура 46С, время обработки 5 мин, свободная кислотность 0,7 “точек”, поверхностная плотность фосфатного покрытия 1,5 г/м².

В результате получено светло-серое, мелкокристаллическое покрытие, имеющее адгезию 1 балл, коррозионную стойкость 450 ч.

Пример 2.

Образцы стали 0,8 ПС подготавливались к фосфатированию и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn²⁺ 3,6

Mn²⁺ 0,7

P₂O₅ 16,8

NO₃ 1,8

Гидроксиламин сернокислый 3,6

Температура 48С, время обработки 5 мин, свободная кислотность 2,3 “точки”, поверхностная плотность фосфатного покрытия 5 г/м².

В результате получено светло-серое, мелко-кристаллическое покрытие, имеющее адгезию 1 балл, коррозионную стойкость 470 ч.

Пример по прототипу.

Образцы холоднокатаной стали подготавливались к фосфатированию и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn²⁺ 2,2

Mn²⁺ 2,2

Р₂О₅ 16,0

NО₃ 0,3

Гидроксиламин сернокислый 0,4

Никель 2,2

Фторид 0,2

Температура 65С, время обработки 5 с, свободная кислота 2,1 мл, поверхностная плотность фосфатного покрытия 1,6 г/м².

Таким образом, как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ нанесения фосфатирующего состава позволяет получить фосфатное покрытие с высокой коррозионной стойкостью и хорошей адгезией при низкой себестоимости состава, улучшение условий труда и экологической обстановки окружающей среды.