хроматирующий состав
Классы МПК: | C23C22/30 содержащих также соединения трехвалентного хрома C23C22/33 содержащих также фосфаты |
Автор(ы): | Гагауз Игорь Анатольевич (KZ), Чумаевский Олег Викторович (RU), Мякишева Елена Алексеевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое Акционерное Общество "ФК" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-01-30 публикация патента:
10.09.2013 |
Изобретение относится к области обработки поверхности металлов, в частности к хроматированию оцинкованной стали. Хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали содержит, г/л: ионы СrО 3 10,0-15,0, ионы Сr3+ 4,0-6,0, ионы РO 4 -2 10,8-12,0, полиакрилат аммония 6,0-7,0, ОП-10 0,5-1,0, моноэтаноламид 1,0-2,0, вода - остальное. Использование предложенного хроматирующего состава обеспечивает эффективную защиту оцинкованной стали от белой ржавчины и почернения. 2 табл., 4 пр.
Формула изобретения
Хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали, содержащий ионы хрома шестивалентного, ионы хрома трехвалентного, фосфат ионы, полиакрилат аммония, ОП-10 и моноэтаноламид при следующем соотношении компонентов, г/л: ионы СrО3 10,0-15,0, ионы Сr3+ 4,0-6,0, ионы РО4 -2 10,8-12,0, полиакрилат аммония 6,0-7,0, ОП-10 0,5-1,0, моноэтаноламид 1,0-2,0, вода - остальное.
Описание изобретения к патенту
Область техники
Настоящее изобретение относится к технической обработке поверхности металлов, в частности к хроматированию оцинкованной стали и может быть использовано в металлургии и машиностроении.
Существующий уровень техники
Уже длительное время для обработки поверхности металлов используются составы на основе шестивалентного хрома и его солей. Один из таких составов описан в ГОСТ 9-305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические».
Состав содержит
Натрия или калия бихромат технический | 150 /дм3 |
Кислота серная | 8-12 г/дм3 |
Но поскольку шестивалентный хром вреден для человеческого организма и окружающей среды, в последнее время для обработки металлов стали применять хроматирующие растворы на основе трехвалентного хрома или на основе композиции трех и шестивалентного хрома. Ввиду того что трехвалентный хром уступает по коррозионной защите шестивалентному, в такие составы вводят антикоррозионные добавки такие как фториды и силикаты.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному хроматирующему составу является состав, описанный в патенте RU 2425911 «Хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности».
Состав содержит:
51,0-90,0 г/л - ионов CrO 3
1,0-1,5 г/л - ионов Cr3+
102,0-120,0 г/л - ионов фосфата
0,1-0,4 - ионов фтороцирконата
3,0-6,0 г/л - полиакрилата аммония
Причем в качестве восстановителя используется фосфиновая кислота.
Состав прототипа эффективен при защите оцинкованной стали от поражения белой ржавчиной.
Однако если оцинкованная поверхность содержит в сплаве даже небольшой % алюминия, коррозия на поверхности металла наблюдается не только в виде белой ржавчины, но и в виде почернения металла. Почернению металла способствуют добавки фторидов и силикатов, содержащихся в хроматирующих составах.
Задачей заявляемого изобретения является создание эффективного хроматирующего состава для защиты оцинкованной стали от белой ржавчины и почернения.
Суть настоящего изобретения
В настоящем изобретении предлагается хроматирующий состав для обработки оцинкованной стали, применение которого эффективно защищает от появления белой ржавчины и почернения.
Поставленная задача достигается за счет того, что заявляемый хроматирующий состав содержит ионы хрома шестивалентного, ионы хрома трехвалентного, фосфат ионы, полиакрилат аммония, ОП-10 и моноэтаноламид при следующем соотношении компонентов, г/л: ионы CrO3 10,0-15,0, ионы Cr 3+ 4,0-6,0, ионы PO4 -2 10,8-12,0, полиакрилат аммония 6,0-7,0, ОП-10 0,5-1,0, моноэтаноламид 1,0-2,0, вода - остальное.
В качестве ионов CrO3 используется хромовый ангидрид либо отработанный хромсодержащий электролит. В качестве ионов РO4 2- используется ортофосфорная кислота, либо экстракционная фосфорная кислота. Cr3+ получается в результате восстановления шестивалентного хрома восстановителем формалином.
ОП-10 поверхностно-активное вещество, представляет собой продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена и обладает отличными смачивающими свойствами.
Добавка его в хроматирующий состав снижает поверхностное натяжение на границе хроматирующего раствора и металла и обеспечивает равномерное проникновение хроматирующего раствора по всей поверхности металла и во все его поры.
Моноэтаноламид представляет собой продукт конденсации моноэтаноламина и жирных кислот кокосового масла и обладает отличными смачивающими свойствами.
Добавка его в хроматирующий состав позволяет увеличить коррозионную стойкость получаемого хроматного покрытия.
Состав не содержит фтористых соединений ввиду того что, входя в состав хроматного покрытия они в агрессивной и влажной среде способствуют почернению металла.
Способ получения состава (примеры)
Пример 1
В стакан наливали 400-500 мл воды, затем засыпали 14 г хромого ангидрида, 14 г ортофосфорной кислоты (75% концентрации) и добавляли 0,4 г формалина для частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный. По истечении реакции восстановления добавляли 6 г полиакрилата аммония и 0,5 г ОП-10 в любой последовательности. После перемешивания компонентов добавляют воды до литра.
Пример 2
В стакан наливали 400-500 мл воды, затем засыпали 17,5 г хромого ангидрида, 15,7 г ортофосфорной кислоты (75% концентрации) и добавляли 0,5 г формалина для частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный. По истечении реакции восстановления добавляли 6,5 г полиакрилата аммония и 0,75 г ОП-10 в любой последовательности. После перемешивания компонентов добавляли воды до литра.
Пример 3
В стакан наливали 400-500 мл воды, засыпали 21 г хромого ангидрида, 16,5 г ортофосфорной кислоты (75% концентрации) и добавляли 0,6 г формалина для частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный. По истечении реакции восстановления добавляли 7 г полиакрилата аммония и 1 г ОП-10 в любой последовательности. После перемешивания компонентов добавляли воды до литра.
Пример 4 (по прототипу)
Для приготовления состава смешивали 282 г отработанного хромсодержащего электролита с содержанием CrO3 250 г/л, 158 г экстракционной фосфорной кислоты (72%-ной концентрации) и 546 г воды. Смесь перемешивали и нагревали до 70°С. Затем, не прекращая перемешивания добавляли 3,75 г фосфиновой кислоты в качестве восстановителя с целью частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный до получения 1 г/л ионов Cr3+. По истечении реакции восстановления в раствор добавляли 5,2 г гексафторциркониевой кислоты (40%-ной концентрации) и 4,5 г полиакрилата аммония. Перемешивали смесь до полного растворения компонентов. Перед использованием хроматирующий состав охлаждали до комнатной температуры.
Содержания компонентов в г/л в примерах заявляемого состава и прототипа приведены в таблице 1.
Таблица 1 | |||
Компоненты | содержание, г/л | | |
1 | 2 | 3 | |
| |||
CrO3 | 10,0 | 12,5 | 15,0 |
Cr3+ | 4,0 | 5,0 | 6,0 |
PO4 | 10,8 | 11,4 | 12,0 |
ZrF6 | - | - | - |
Полиакрилат аммония | 6 | 6,5 | 7 |
ОП-10 | 0,5 | 0,75 | 1,0 |
Моноэтаноламид | 1,5 | 1,5 | 2,0 |
Образцы оцинкованной стали марки Z 140 размером 70×150×0,5 обрабатывали в течение 1-3 секунд в описанных составах при комнатной температуре и далее сушили в сушильном шкафу при температуре 120°С.
По истечении 24 часов выдержки образцы оцинкованной стали с хроматным покрытием подвергали испытаниям на коррозионную стойкость, которую оценивали по поражению белой ржавчиной и почернения.
Испытания на поражение белой ржавчиной проводили в камере солевого тумана и водном растворе 50 г/л NaCl+3 г/л H2O 2, используя по 5 образцов каждого примера.
В камере солевого тумана оценивали поражения площади образцов каждого примера.
В водном растворе 50 г/л NaCl+3 г/л H2O2 оценивали % поражения площади образцов белой ржавчиной по истечению 3 часов выдержки.
Испытание на стойкость к почернению проводили в камере влажности, используя по 20 образцов каждого примера: образцы складывали стопой и сжимали между двумя прямоугольными пластинами из прочного металла с болтовыми отверстиями в каждом из четырех углов, скрепляя гайками на болтах с усилием и ставили в камеру влажности на 120 часов.
Результаты коррозионных испытаний данных составов приведены в таблице 2.
Таблица 2 | ||
Примеры составов | Испытания на стойкость к появлению белой ржавчины, % поражения | |
в камере солевого тумана | в водном растворе 50 г/л NaCl+3 г/л H2O2 | |
1 | 0 | 0,2 |
2 | 0 | 0,2 |
3 | 0 | 0,3 |
4 | 5 | 1,2 |
Из приведенных примеров видно, что использование заявляемого хроматирующего состава эффективно защищает оцинкованную сталь от поражения белой ржавчиной и почернения.
Литература
1. ГОСТ 9-305-84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические».
2. Патент RU 2425911 «Хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности».
Класс C23C22/30 содержащих также соединения трехвалентного хрома
Класс C23C22/33 содержащих также фосфаты