ХРОМАТИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ
CHROMATING COMPOSITION FOR TREATING ZINC-PLATED STEEL

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, в частности к хроматированию оцинкованной стали, и может быть использовано в металлургии и машиностроении.
Известен состав для обработки, описанный в патенте № Р-39432 «Растворы для хроматирования» (1)
Состав содержит, г/л:
10-100 - хромовой кислоты;
3+
1-21 - ионов Cr;
0,1-4 - ионов фосфата;
0,1-4 - ионов фтороцирконата
Причем соотношение массовых долей хрома (VI) и хрома (111) составляет от 1,5:1 до 5:1, соотношение массовых долей хромовой кислоты и ионов фтороцирконата составляет от 5:1 до 100:1 и соотношение массовых долей ионов фосфата и ионов фтороцирконата составляет от 0,5:1 до 2:1.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому хроматирующему составу является хроматирующий состав, описанный в патенте RU 2425911 C1 «Хроматирующий состав для обработки оцинкованной поверхности» (2), содержащий, г/л:
3
51,0-90,0 ионов CrO
3+
1,0-1,5 ионов Cr
102,0-120,0 ионов фосфата
0,1-4,0 ионов фтороцирконата
3,0-6,0 полиакрилата аммония
3
3
В качестве ионов CrO используется отработанный хромсодержащий раствор электролита для хромирования поршневых колец с содержанием CrO 200-300 г/л.
В качестве ионов фосфата используется экстракционная фосфорная кислота с концентрацией 72%, а в качестве ионов фтороцирконата используется гексафторциркониевая кислота концентрации 40%.
6+
Недостатками данного состава является высокое содержание экологически вредного Cr, многокомпонентность и сложность изготовления состава.
6+
Целью данного изобретения является разработка хроматирующего состава обеспечивающего высокую коррозионную стойкость оцинкованной стали с минимальным содержанием ионов Cr, оптимальным количеством компонентов и простоте изготовления состава.
6+
3+
6+
2
5
2
5
Поставленная задача достигается тем, что хроматирование оцинкованной стали проводят хроматирующим составом, содержащим, г/л: ионы Cr 3,744-6,318, ионы Cr 0,01-0,09, ионы PO 13,60-22,95, диамид тиоугольной кислоты 0,10-0,12, вода остальное, причем соотношение ионов Cr к ионам PO составляет 0,275.
6+
Применение данного состава обеспечивает высокую коррозионную стойкость оцинкованной стали при обработке скоростным методом в течение 3 сек, соответствует современным экологическим требованиям - содержит оптимальное содержание Cr.
6+
3
В соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны «Министерство здравоохранения РФ»: - величина ПДК хромовой кислоты (в пересчете на Cr) 0,03/0,01 мг/м.
6+
В соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования «Министерство здравоохранения РФ»: - величина ПДК Cr 0,05 мг/л.
2
5
В качестве ионов PO используется ортофосфорная кислота с концентрацией 85%.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.
Пример 1
Образцы оцинкованной стали обрабатывают при температуре от 20 до 40°C в течение 1-3 сек методом погружения в составе следующего содержания, г/л:
6+
ионы Cr 3,744;
3+
ионы Cr 0,01;
2
5
ионы PO 13,60;
диамид тиоугольной кислоты 0,10;
вода остальное.
6+
2
5
Причем соотношение ионов Cr к ионам PO составляет 0,275.
Для приготовления данного состава в емкость объемом 1000 мл с предварительно установленным перемешивающим устройством, наливают 500 мл воды, засыпают 90,0 г хромового ангидрида, перемешивают 10-15 мин, добавляют 276,0 г ортофосфорной кислоты, перемешивают 10-15 мин, добавляют 0,10 г диамид тиоугольной кислоты, перемешивают 10 мин и доливают оставшееся количество воды 133,9 мл до общей массы 1 кг. Далее 80 г приготовленного состава растворяют в 920 мл деминерализованной воды. Перемешивают 10-15 мин.
После нанесения хроматирующего покрытия в данном составе, его излишки удаляют отжимными гуммированными роликами и сушат при температуре 100-120°C.
Пример 2
Образцы оцинкованной стали обрабатывают при температуре от 20 до 40°C в течение 1-3 сек методом погружения в составе следующего содержания, г/л:
6+
ионы Cr 6,318;
3+
ионы Cr 0,09;
2
5
ионы PO 22,95;
диамид тиоугольной кислоты 0,12;
вода остальное.
6+
2
5
Причем соотношение ионов Cr к ионам PO составляет 0,275.
Для приготовления данного состава в емкость объемом 1000 мл с предварительно установленным перемешивающим устройством, наливают 500 мл воды, засыпают 130,0 г хромового ангидрида, перемешивают 10-15 мин, добавляют 357,2 г ортофосфорной кислоты, перемешивают 10-15 мин, добавляют 0,12 г диамид тиоугольной кислоты, перемешивают 10 мин и доливают оставшееся количество воды 12,68 мл до общей массы 1 кг. Далее 135 г приготовленного состава растворяют в 865 мл деминерализованной воды. Перемешивают 10-15 мин.
После нанесения хроматирующего покрытия в данном составе, его излишки удаляют отжимными гуммированными роликами и сушат при температуре 100-120°C.
Пример 3
Образцы оцинкованной стали обрабатывают при температуре от 20 до 40°C в течение 1-3 сек методом погружения в составе следующего содержания, г/л:
6+
ионы Cr 5,031;
3+
ионы Cr 0,050;
2
5
ионы PO 18,275;
диамид тиоугольной кислоты 0,11;
вода остальное.
6+
2
5
Причем соотношение ионов Cr к ионам PO составляет 0,275.
Для приготовления данного состава в емкость объемом 1000 мл с предварительно установленным перемешивающим устройством наливают 500 мл воды, засыпают 110,0 г хромового ангидрида, перемешивают 10-15 мин, добавляют 316,6 г ортофосфорной кислоты, перемешивают 10-15 мин, добавляют 0,11 г диамид тиоугольной кислоты, перемешивают 10 мин и доливают оставшееся количество воды 73,29 мл до общей массы 1 кг. Далее 107,5 г приготовленного состава растворяют в 892,5 мл деминерализованной воды. Перемешивают 10-15 мин.
После нанесения хроматирующего покрытия в данном составе, его излишки удаляют отжимными гуммированными роликами и сушат при температуре 100-120°C.
Обработку оцинкованной стали в заявляемом хроматирующем составе можно осуществлять способом погружения, способом распыления, способом нанесения валками.
Испытания предлагаемого изобретения проводили на образцах горячекатаной оцинкованной стали.
Пример 4 (по прототипу)
Образцы оцинкованного проката размером 150×200 мм обрабатывали способом напыления при комнатной температуре в течение 1-3 секунд в составе следующего содержания:
3
90,0 г/л ионов CrO;
3+
1,5 г/л ионов Cr;
120,0 г/л ионов фосфата;
4 г/л ионов фторцирконата;
6,0 г/л полиакрилата аммония.
3
3+
Для приготовления состава смешивали 360 г отработанного хромсодержащего электролита с содержанием CrO 250 г/л, 172 г экстракционной фосфорной кислоты и 448 г воды. Смесь перемешивали и нагревали до 70°C. Затем, не прекращая перемешивания, добавляли 4,5 г фосфиновой кислоты в качестве восстановителя с целью частичного восстановления хрома шестивалентного в хром трехвалентный до получения 1,5 г/л ионов Cr. По истечении часа (окончания реакции восстановления) в раствор добавляли 10 г гексафторциркониевой кислоты и 6,0 г полиакрилата аммония. Перемешивали смесь до полного растворения компонентов. Перед использованием хроматирующий состав охлаждали до комнатной температуры.
После нанесения покрытия удаляли избыток хроматирующего состава роликами и сушили образцы при температуре 100-120°C.
По истечении 24 часов выдержки образцы оцинкованной стали с хроматирующим покрытием подвергают испытаниям на коррозионную стойкость, которую оценивают по площади поражения поверхности оцинкованной стали белой ржавчиной.
Испытания на коррозионную стойкость проводят в камере соляного тумана по ГОСТ 9.308-85 по показателям: начало коррозии (первые точки), час; окончание испытаний, час; доля пораженной поверхности, %.
Результаты коррозионных испытаний данных составов приведены в таблице
Таблица 1
Примеры составов
Испытания на стойкость к появлению белой ржавчины,% поражения
Начало коррозии, час
Окончание испытаний, час
Доля пораженной поверхности, %
1
39
148
82.3
2
41
150
79.4
3
40
147
81.8
4
35
96
87.4
Из приведенных примеров видно, что использование заявляемого хроматирующего состава обеспечивает высокую коррозионную стойкость оцинкованной стали при обработке скоростным методом в течение 3 сек.
Литература
1. Патент № Р-39432 «Растворы для хроматирования».
2. Патент RU 2425911 C1.