СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ
METHOD OF MANUFACTURE OF PHOSPHATE COATING

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и предназначено для предварительной обработки поверхности металлов под последующее нанесение лакокрасочного покрытия, в частности, методом электрофореза.
Известен способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку металлического изделия водным раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата, хлората и сульфата, и корректирование раствора в процессе выработки, отличающийся тем, что с целью обеспечения стабильности защитных свойств фосфатного покрытия корректирование ведут раствором, содержащим, мас.%:
Zn<sup>2+</sup>
12-14
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
14.4-18.0
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
11.1-13.7
SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>
3.0-4.0
Ni<sup>2+</sup>
0.08-0.1
ClO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.1-0.3
вода
до 100 %
3
Способ получения фосфатного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что корректировка производится добавлением 4-5 г/дм  исходного концентрата.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку поверхности металла раствором, содержащим ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата и хлората, отличающийся тем, что для получения мелкокристаллического коррозионностойкого фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 30-45°С за время от 2-х до 10-ти минут он дополнительно содержит ионы кальция при следующем содержании компонентов, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
1,527-3,225
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
4.347-8.385
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.822-1,935
Ni<sup>2+</sup>
0.023-0.086
СlO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.587-1.505
Са<sup>2+</sup>
0,06-0,157
Недостатком данного способа являются невысокие эксплуатационные характеристики: низкая коррозионная стойкость, невозможность использования комбинированным способом, большое время фосфатирования.
Задачей данного изобретения является создание способа фосфатирования, обеспечивающего получение мелкокристаллического коррозионностойкого фосфатного покрытия комбинированным методом из водного раствора фосфатирования, не содержащего никель, и уменьшение времени фосфатирования.
Поставленная задача достигается тем, что поверхность металла фосфатируют в водном растворе, содержащем ионы цинка, ионы фосфата, ионы нитрата, ионы хлората и ионы кальция, отличается тем, что фосфатирование осуществляют распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35-40°С и дополнительно содержит ионы марганца, фтора и гидроксиламина сернокислого при следующем содержании компонентов, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
1,90-4.32
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
4.82-10.48
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.64-1.64
СlO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.16-0.44
Са<sup>2+</sup>
1.14- 1.73
Мn<sup>2+</sup>
0,06-0,16
F<sup>-</sup>
0.19-0.38
гидроксиламин сернокислый
0.02-0.08
2+
2+
2+
2
5
а соотношение суммы катионов (Zn+Са+Мn) к РО составляет (0.666-1.334):(1.035-2.251).
Применение предлагаемого способа позволяет получить мелкокристаллическое коррозионностойкое фосфатное покрытие комбинированным методом из водного раствора фосфатирования, не содержащего никель, и уменьшить время фосфатирования.
Испытания проводили на образцах холоднокатаной листовой стали 08КП (ГОСТ 16523-97) толщиной 08-09 мм размером 150×70 мм.
Перед фосфатированием поверхность металла обезжиривали, тщательно промывали и подвергали обработке активатором на основе солей титана.
В качестве обезжиривающего препарата использовали моющий препарат Фоскон 200 Л ТУ 2149-179-10964029-2002
щелочность, «точек»
5-10
температура, °С
45-55
время обработки, мин
распыление 2,5 мин
погружение
5 мин
Промывка водопроводной водой распылением
температура, °С
30-40
время обработки, мин
2,1
Активацию металлической поверхности проводили активатором фосфатирования Фоскон 471 ТУ 2149-095-10964029-98, изм.1 методом погружения
концентрация, г/л
1.5
температура, °С
20-40
время обработки, мин
2,5
Фосфатирование металлической поверхности осуществляют распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40-60 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35-40°С, свободная кислотность, «точек» 0.9-1.2.
Промывка деминерализованной водой распылением
температура, °С
35-40
время обработки, мин
1-2
Промывка деминерализованной водой погружением
температура, °С
25-40
время обработки, мин
1-2
Пассивацию проводили пассивирующим концентратом Фоскон 486 ТУ 2149-063-10964029 - изм.1 распылением
концентрация, г/л
0.25
температура, °С
25-45
время обработки, мин
2
Промывка деминерализованной водой
температура, °С
20-30
время обработки, мин
1-2
Сушка
температура, °С
45-55
время обработки, мин
10-20
2
Массу фосфатного покрытия (m), г/м, определяют гравиметрическим методом и вычисляют по формуле:
,
1
где m - масса образца после удаления покрытия, г;
2
m - масса образца с покрытием, г;
2
S - площадь покрытия образца, м.
Внешний вид фосфатного покрытия определяют визуально.
Контроль защитных свойств фосфатных покрытий проводили в сочетании с катофорезным грунтом по ГОСТ 9.401.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.
Пример 1
Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме водным раствором при следующем содержании компонентов, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
1.90
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
4.82
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.64
СlO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.16
Са<sup>2+</sup>
1.14
Мn<sup>2+</sup>
0.06
F<sup>-</sup>
0.19
гидроксиламин сернокислый
0.02
2+
2+
2+
2
5
а соотношение суммы катионов (Zn+Са+Мn) к РОсоставляет 0.666:1.035,
распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 40 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 35°С.
Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета. Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 720 час.
2
Масса фосфатного покрытия 1,5 г/м. Свободная кислотность 0.9 "точек".
Пример 2
Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме водным раствором при следующем содержании компонентов, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
4.32
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
10.48
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1.64
СlO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.44
Са<sup>2+</sup>
1.73
Мn<sup>2+</sup>
0.16
F<sup>-</sup>
0.38
гидроксиламин сернокислый
0.08
2+
2+
2+
2
5
а соотношение суммы катионов (Zn+Са+Мn) к РОсоставляет 1,334:2.251,
распылением водного раствора на поверхность металла в течение 60 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением водного раствора на поверхность металла в течение 60 сек на выходе из ванны фосфатирования, при этом водный раствор имеет температуру 40°С.
Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета. Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 750 час.
2
Масса фосфатного покрытия 1,5 г/м. Свободная кислотность 1,2 "точек".
Пример 3
Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме водным раствором при следующем содержании компонентов, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
3.11
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
7.65
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1.14
СlO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0.30
Cа<sup>2+</sup>
1.435
Мn<sup>2+</sup>
0.11
F<sup>-</sup>
0.285
гидроксиламин сернокислый
0.05
2+
2+
2+
2
5
а соотношение суммы катионов (Zn+Са+Мn) к PO составляет 1.00:1.643,
распылением в течение 50 сек на входе в ванну фосфатирования, погружением на 2,5 мин в ванну фосфатирования и распылением в течение 50 сек на выходе из ванны фосфатирования при температуре 38°С.
Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета. Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 740 час.
2
Масса фосфатного покрытия 1,5 г/м.Свободная кислотность 1.1 "точек".
Пример по прототипу
Фосфатирование проводили фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
3,225
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
8.385
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1.935
Ni<sup>2+</sup>
0.086
ClO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1.505
Са<sup>2+</sup>
0.157
2
Температура фосфатирования 45°С, время фосфатирования 10 мин, масса фосфатного покрытия 5.0 г/м. Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.
Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 445 час.
Таким образом, применение предлагаемого способа получения фосфатного покрытия обеспечивает следующие технико-экономические преимущества.
1. Высокие эксплуатационные характеристики: высокая коррозионная стойкость к коррозионному воздействию.
2. Возможность применения комбинированным способом фосфатирования (распыление, погружение, распыление) перед окраской катодным электроосаждением.
3. Уменьшение времени фосфатирования.
4. Уменьшение температуры фосфатирования.
5. Оптимальные и стабильные показатели массы фосфатного покрытия.
6. Улучшение условий труда и экологической обстановки окружающей среды.
Данное изобретение с успехом применяется при фосфатировании кабин и кузовов легковых и грузовых автомобилей с получением мелкокристаллического коррозионностойкого фосфатного покрытия комбинированным методом перед окраской катодным электроосаждением.