цинкохроматное покрытие на стали (варианты)

Формула изобретения

1. Цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора, г/дм³ :

CrO2	8
HNO3	4
Na 2SO4	12
Cr2(SO 4)3·18Н2 O	5
Na 2SnO3·3H2 O	8

2. Цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора, г/дм³:

CrO3	8
Na2SO 4	12
Cr 2(SO4)3·18Н 2O	5
In(NO 3)3	6

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты стальных изделий от коррозии с помощью многослойных покрытий.

Защитная способность цинкохроматных покрытий при удачном сочетании цинкового и внешнего хроматного покрытия определяется в основном стойкостью последнего, см. Тезисы докладов к зональной конференции «Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике», Пенза, 1990 г., с.7.

Известны широко применяемые в промышленности цинкохроматные покрытия на стали, см. RU Патент 2223478, МПК G01N 17/00, 2004.

Недостатком их является не очень высокая защитная способность. Значения ее (t_с) для самых удачных покрытий различаются между собой не более чем в 1,2 раза, см. там же, таблица 4, значения t_с для покрытий «2-1», «1-1», «3-3».

Наиболее близким по технической сущности является цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, получаемый из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, см. RU Патент 2223478, МПК G01N 17/00, 2004, таблица 4, покрытие «2-1».

Недостатком данного покрытия является его недостаточно высокая защитная способность.

Задачей изобретения является создание цинкохроматного покрытия на стали, обладающего повышенными защитными свойствами.

Техническая задача решается тем, что цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, в цинковом слое дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора (г/дм³ ): CrO₃ - 8, HNO₃ - 4, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄) ₃·18Н₂O - 5, Na ₂SnO₃·3H₂ O - 8.

Техническая задача решается также тем, что цинкохроматное покрытие на стали, содержащее цинковый слой, полученный из сульфатного электролита, и внешний хроматный слой, в цинковом слое дополнительно содержит внутренний токопроводящий хроматный слой, полученный из раствора (г/дм³): CrO ₃ - 8, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄) ₃·18H₂O - 5, In(NO ₃)₃ - 6.

Решение технической задачи позволяет повысить защитную способность цинкохроматного покрытия на стали в среднем в 2 раза.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример по прототипу.

Цинкохроматное покрытие толщиной 20 мкм, цинковый слой в котором получают из сульфатного электролита (г/дм³): ZnSO₄·7Н ₂О - 215, Na₂SO₄ ·10Н₂О - 50, Al₂ (SO₄)₃·18Н ₂O - 30 при рН 3,8, температуре 20°С, плотности тока 1,5 А/дм² (см. ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получения покрытий. Карта 30, состав 2), а внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³ ): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂ SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с (см., ГОСТ 9.305-84, Карта 81), подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми), см. Журнал «Коррозия: материалы, защита», 2005 г., №9, с.27.

Защитная способность покрытия, которую выражают значением времени появления первого очага коррозии стали (t ₃), составляет 7 суток.

Примеры по заявляемому объекту.

Пример 1 по первому варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм ³): ZnSO₄·7H ₂O - 215, Na₂SO₄ ·10H₂O - 50, Al₂ (SO₄)₃·18Н ₂O - 30 при рН 3,8, температуре 20°С, плотности тока 1,5 А/дм² (см. ГОСТ 9.305-84, Карта 30, состав 2), внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм ³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H ₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм³): CrO ₃ - 8, HNO₃ - 4, Na ₂SO₄ - 12, Cr₂ (SO₄)₃·18Н ₂O - 5, Na₂SnO₃ ·3H₂O - 8 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 12 суток, что в 1,7 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

Пример 2 по первому варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм ³): ZnSO₄·7H ₂O - 190, НВО₃ - 22, (NH ₄)₂SO₄ - 25, ДХТИ-102А - 90, ДХТИ-102Б - 5 при рН 4,8 температуре 20°С, рабочей плотности тока 1,5 А/дм² (см. ГОСТ 9.305-84, Карта 30, состав 7), внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм ³): CrO₃ - 8, HNO ₃ - 4, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄) ₃·18H₂O - 5, Na ₂SnO₃·3H₂ O - 8 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 11 суток, что в 1,6 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

Пример 3 по второму варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм ³): ZnSO₄·7Н ₂О - 215, Na₂SO₄ ·10H₂O - 50, Al₂ (SO₄)₃·18H ₂O - 30 при рН 3,8, температуре 20°С, плотности тока 1,5 А/дм², внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм ³): CrO₃ - 8, Na₂ SO₄ - 12, Cr₂(SO ₄)₃ - 18, Н₂ O - 5, In(NO₃)₃ - 6 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 16 суток, что в 2,3 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

Пример 4 по второму варианту.

Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм: цинковые слои по 10 мкм получают из сульфатного электролита (г/дм ³): ZnSO₄·7Н ₂O - 190, НВО₃ - 22, (NH ₄)₂SO₄ - 25, ДХТИ-102А - 90, ДХТИ-102Б - 5 при рН 4,8 температуре 20°С, рабочей плотности тока 1,5 А/дм², внешний хроматный слой получают из раствора (г/дм³ ): Ликонда 1Б - 0,1, Ликонда 2А - 70, H₂ SO₄ - 3 при температуре 20°С в течение 21 с, а внутренний хроматный слой между цинковыми слоями получают из раствора (г/дм³): CrO ₃ - 8, Na₂SO₄ - 12, Cr₂(SO₄) ₃·18Н₂O - 5, In(NO ₃)₃ - 6 при температуре 20°С в течение 1 минуты. Цинкохроматное покрытие Ц10. Хр. Ц10. Хр. общей толщиной 20 мкм подвергают коррозионным испытаниям методом переменного погружения в искусственную морскую воду, имитирующим приморскую атмосферу субтропиков (г. Батуми).

Защитная способность покрытия составляет 14 суток, что в 2 раза больше, чем у известного покрытия, при их одинаковой общей толщине.

На чертеже приведены значения защитной способности (t ₃) цинкохроматных покрытий по прототипу и заявляемому объекту для покрытий, приведенных в примерах 1 и 3.

Цинкохроматное покрытие на стали по заявляемому объекту и прототипу с одинаковой толщиной 20 мкм испытывают на прочность сцепления методом изгиба, см. ГОСТ 9.302-79. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Технические требования, правила приемки и методы контроля. При 3-кратном изгибе стальных образцов с покрытиями на угол 90° трещины до основного металла имеют гладкие стенки, отслаивание и шелушение покрытия не наблюдается, что соответствует требованиям стандарта. Такие же покрытия, нанесенные на стальные пластинки, испытывают на хрупкость методом изгиба с использованием прибора Н.Д.Томашова, см. Книгу Ваграмян А.Т., Соловьева З.А. Методы исследования процессов электроосаждения металлов, М., Из-во АН СССР, 1955, с.171-172. Близость значений углов изгиба (около 39°) при появлении трещин в покрытиях свидетельствует о том, что наличие внутреннего хроматного слоя не приводит к снижению эластичных свойств цинкохроматного покрытия.

Таким образом, как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемое цинкохроматное покрытие на стали по сравнению с прототипом обладает в среднем в 2 раза большей защитной способностью и сохраняет при этом важнейшие для гальванических покрытий физико-механические свойства.