композиция для обработки металлической поверхности

Формула изобретения

Композиция для обработки поверхности металла, содержащая ортофосфорную кислоту, цинк азотнокислый, калий железистосинеродистый, фторуглеродное поверхностно-активное вещество и воду, отличающаяся тем, что она в качестве фторуглеродного поверхностно-активного вещества - ПАВ содержит неионогенное соединение общей формулы

R _FCONH(C₂H₄O) _nН,

где R_F=С ₆F₁₃-, или C₈ F₁₇-, или С₂F ₅OC₃F₆ОС ₂F₄-, n=10-15, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота	45-60
Цинк азотнокислый	2,0-3,5
Калий железистосинеродистый	2,5-4,0
Неионогенное фторуглеродное ПАВ	0,1-0,3
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам для химической обработки поверхности металла, предотвращающим коррозию металла и предназначенным для подготовки поверхности металла к нанесению лакокрасочных покрытий без предварительного удаления продуктов коррозии.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в строительной индустрии, машиностроении, на транспорте, при ремонте бытовой техники.

Известен состав, содержащий ортофосфорную кислоту, спирт алифатический, например изопропиловый, неионогенное углеводородное ПАВ, эмульгатор, например додецилсульфат натрия, окись цинка и/или титана, нитрат цинка, фторид щелочного металла или аммония, триэтаноламин и воду (РФ №2027794, оп. 27.01.95, Бюл. №3). Состав обеспечивает преобразование продуктов коррозии в защитную антикоррозийную пленку. Недостатком его является обязательная предварительная очистка металлических поверхностей от ржавчины и главным недостатком - обработанные поверхности должны быть подвергнуты промывке водой, что делает его применение невозможным для обработки крупногабаритных, сложнопрофильных изделий, особенно при массовом производстве.

Известен состав (РФ №2070945, оп. 27.12.96, Бюл. №36), содержащий ортофосфорную кислоту, изопропиловый спирт, нитрат цинка, этанол и/или бутанол, винную кислоту, триэтаноламин, алкилацетат С ₃-С₇ и/или танин, желтую и/или красную кровяную соль и воду.

Состав также приводит к разрушению продуктов коррозии и образованию защитной пленки. Недостатком является большое число ингредиентов в составе и высокая себестоимость продукта.

Наиболее близким к заявленной композиции по совокупности существенных признаков является композиция для обработки металлической поверхности (патент РФ 2120495, оп. 20.10.1998 г.), содержащая ортофосфорную кислоту, цинк азотнокислый, калий железистосинеродистый, фторуглеродное соединение общей формулы R_F ZQ, где R_F=С₆F ₁₃ ^-, или C₈ F₁₇ ^-, или CF ₃ОС₃F₆ОС ₂F₄ ^-;

Z=-СО-, или -SO₂-,

Q=-NHC ₂H₄OH, или

Основным недостатком композиции, выбранной в качестве прототипа, является неустойчивость фторированных катионных ПАВ в кислых и щелочных средах. В данном растворе, где рН<3, они, по-видимому, претерпевают анионный обмен (переанионированние) с образованием плохорастворимых с низкой поверхностной активностью соединений типа:

Подтверждением превращений фторсодержащих поверхностно-активных веществ является повышение поверхностного натяжения в готовой композиции во времени.

Повышение поверхностного натяжения композиции приводит к уменьшению коэффициента смачивания и времени превращения продуктов коррозии, и соответственно времени обработки поверхностей, снижению эффективности превращения ржавчины, особенно в микротрещинах и на шероховатой поверхности.

Задачей изобретения является увеличения срока эксплуатации металлических изделий, имеющих сварные швы, сложный профиль и т.п., путем обработки поверхности металла составом, преобразующим слой ржавчины в прочную защитную пленку и предотвращающим дальнейшую коррозию металла, в том числе и в микротрещинах, а также увеличение срока хранения композиции при сохранении ее свойств, что позволит в процессе применения не прибегать к различным корректировкам как по времени обработки, так и температуре использования композиции.

Поставленная задача решается тем, что композиция для обработки поверхности металла, содержащая ортофосфорную кислоту, цинк азотнокислый, калий железистосинеродистый, фторуглеродное поверхностно-активное вещество и воду, в качестве фторуглеродного поверхностно-активного вещества (ПАВ) содержит неионогенное соединение общей формулы:

R_FCONH(C₂H ₄O)_nH, где R_F =С₆F₁₃-, или C ₈F₁₇-, или С₂ F₅OC₃F ₆ОС₂F₄-, при n=10-15, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ортофосфорная кислота	45-60
цинк азотнокислый	2,0-3,5
калий железистосинеродистый	2,5-4,0
неионогенное фторсодержащее ПАВ	0,1-0,3
вода	остальное.

Сущность предложенного технического решения состоит в следующем.

Качественный и количественный состав композиции подобраны таким образом, чтобы достичь технического результата, состоящего в следующем: на поверхности образуется защитная пленка, предотвращающая дальнейшее развитие коррозии за постоянное фиксируемое время, и служащая грунтом для лакокрасочных покрытий, сокращается время, необходимое для обработки поверхности металла, а также снижается себестоимость состава за счет пониженного содержания и стоимости неионогенного фторсодержащего поверхностно-активного вещества.

Ортофосфорная кислота в смеси с железистосинеродистым калием является комплексообразователем для растворенных под действием кислоты продуктов коррозии металла, азотнокислый цинк в смеси с ортофосфорной кислотой и железистосинеродистым калием способствует образованию прочной и устойчивой к атмосферному воздействию оксидной и цинкофосфатной пленки. Фторуглеродный неионогенный ПАВ способствует созданию высокого осмотического давления, что приводит к повышению смачивающей способности композиции в том числе проникновения ее в микротрещины.

При этом поверхностное натяжение композиции в течение длительного времени сохраняется постоянным и составляет - 23 мН/м. В условиях хранения композиции эта величина поверхностного натяжения постоянна в течение, по крайней мере, не менее 6 месяцев.

Совместное присутствие каждого из указанных компонентов в заявляемой композиции для обработки поверхности металла обеспечивает высокую коррозийную стойкость обрабатываемых изделий, а также создает условия для последующего нанесения лакокрасочных материалов при полном связывании продуктов коррозии.

Заявляемую композицию готовят путем растворения в воде указанных компонентов при механическом перемешивании и температуре 20-30°С.

При этом используют химические вещества, выпускаемые промышленностью:

ортофосфорная кислота в соответствии с ГОСТ 6552-80

азотнокислый цинк в соответствии с ГОСТ 5106-77

калий железистосинеродистый (желтая кровяная соль) в соответствии с ГОСТ 6816-79

неионогенный фтор, содержащий ПАВ

вода дистиллированная в соответствии с ГОСТ 6709-72

Приготовленную композицию наносят на металлическую поверхность без предварительного удаления продуктов коррозии с помощью тампона, кисти или распылением и затем сушат при температуре 20-40°С.

Для определения эксплутационных характеристик заявляемой композиции были приготовлены три состава с различным содержанием ингредиентов:

Состав 1

ортофосфорная кислота (85%)	45
цинк азотнокислый	2,5
калий железистосинеродистый	2,5
неионогенный фтор - ПАВ
С6F13CONH(С 2Н4O)14Н	0,15
вода	остальное.

Состав 2

ортофосфорная кислота (85%)	50
цинк азотнокислый	3
калий железистосинеродистый	3,5
неионогенный фтор - ПАВ
CF3OC3F 6OC2F4SO 2NH(C2H4O) 11Н	0,2
вода	остальное.

Состав 3

ортофосфорная кислота (85%)	55
цинк азотнокислый	3,5
калий железистосинеродистый	4,0
неионогенный фтор - ПАВ
C8F17CONH(C 2H4O)15H	0,3
вода	остальное.

Каждым из приведенных выше образцов были обработаны 12 пластин (всего - 36) из ст - 20 согласно ГОСТ 16523-70. Исходный слой ржавчины на пластинах составлял до 90 мкм. Сушка осуществлялась в течение 12 часов при 20-30°С, после чего они были помещены в термостаты над парами 3,5% водного раствора хлористого натрия при температуре последнего 80±0,1°C и выдерживали их в течение 400 часов.

Контрольные замеры площади разрушения покрытия через 400 часов показали, что пластины всех трех составов, а метод решетчатых надрезов с единичным квадратом 2×2 мм, согласно ГОСТ 15140-78, показал:

2 балла для состава 1;

1 балл для состава 2;

1 балл для состава 3.

Таким образом видно, что заявляемая композиция для обработки металла обладает существенными преимуществами по сравнению с известными средствами, предназначенными для достижения той же цели, а именно: способностью за короткое время образовывать на поверхности металла высокопрочное антикоррозийное покрытие без предварительного удаления слоя ржавчины. Пленочное покрытие может служить основой для нанесения на них лакокрасочных материалов.