РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕТИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛИ
SOLUTION FOR OBTAINING MAGNETITE COATINGS ON STEEL

Изобретение относится к защите металлов от коррозии, а именно к растворам для получения на стали магнетитных покрытий (МП), защищающих (после промасливания) металл от атмосферной коррозии.
Известны различные составы растворов для получения на поверхности стали МП [1-3]. Широко распространен, например, состав для щелочного воронения, содержащий нитрит натрия и щелочь (аналог) [1]. Однако его использование требует нагрева раствора до температуры 135-170°C, а образующиеся МП плохо защищают сталь при промасливании.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому раствору является раствор нитрата аммония (прототип) [4]. Его недостатком также является относительно высокая температура процесса (95-100°C) и слабовыраженные антикоррозионные свойства промасленных покрытий.
Задача настоящего изобретения - разработка раствора, позволяющего получить при низких температурах защитное МП, обеспечивающее при промасливании эффективную защиту металла от атмосферной коррозии.
Поставленная задача достигается тем, что состав для получения на поверхности стали МП на основе нитрата аммония дополнительно содержит нитрат металла, амид и серосодержащую соль при следующем соотношении компонентов (вес.%):
нитрат аммония
0.1-5
нитрат металла
0.5-5.0
амид
0.01-5.0
серосодержащая соль
0.005-0.1
вода
остальное
В качестве нитратов металлов используют нитраты щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия, железа, цинка и никеля.
В качестве амида используются карбамид, формамид, диметилформамид, амид олеиновой кислоты.
В качестве серосодержащих солей используют персульфат аммония, сульфат магния, сульфат кальция.
Ниже приводятся примеры конкретных составов предлагаемого конвертирующего раствора и подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность.
Все растворы по примерам 1.01-1.18 готовили растворением компонентов в дистиллированной воде.
Композиция-аналог содержала 75 весовых частей гидроксида натрия, 15 весовых частей нитрита натрия и 10 весовых частей воды.
Композиция-прототип содержала 0.5 весовых частей нитрата аммония и 99.5 весовых частей дистиллированной воды.
МП формировали на пластинах из Ст 3 размером 50×100×3 мм в течение 40 мин при температурах 140°C для состава-аналога, 98°C для состава-прототипа и 50-95°C для остальных растворов. Перед оксидированием стальные образцы обезжиривали этиловым спиртом и декапировали в 15% соляной кислоте в течение 30 с. После оксидирования образцы промывали в воде, сушили горячим воздухом и пропитывали индустриальным маслом И-1 в течение 10 мин при температуре 60°C. Оценку антикоррозионных свойств МП проводили в камере 100%-ной влажности при температуре 40°C. Продолжительность испытаний - 40 суток. В ходе эксперимента фиксировали время до появления на поверхности МП очагов коррозии.
Данные Табл. 1 свидетельствуют, что растворы для получения на стали МП на основе смеси нитрата аммония, нитрата цезия, диметилформамида и сульфата магния при соблюдении указанных соотношений компонентов (примеры 1.02-1.04, 1.07, 1.08, 1.11, 1.12, 1.15-1.16) позволяют формировать при температурах ниже рекомендованных для раствора - аналога и раствора - прототипа покрытия, обеспечивающие после промасливания более эффективную защиту стали, чем покрытия, полученные с помощью растворов аналога и прототипа.
Нарушение указанных соотношений компонентов ведет к невозможности получения МП при температурах ниже рекомендованных для раствора-прототипа (примеры 1.01, 1.06) или резкому (ниже уровня прототипа) снижению защитных свойств промасленного МП (примеры 1.01, 1.05, 1.09, 1.10. 1.13, 1.14, 1.17).
Таблица 1.
Влияние соотношения компонентов предлагаемого раствора для получения МП на минимальную температуру формирования покрытия и защитные свойства промасленного МП.
При-мер
Раствор для получения МП
Температура формирования МП, °C
Время защиты,  сут
Нитрат аммония,%
Нитрат цезия,%
Диметил-формамид,%
Сульфат магния,%
Вода,%
1.01
0.07
2.50
2.50
0.05
94.88
100
20
1.02
0.10
2.50
2.50
0.05
94.85
85
>40
1.03
2.50
2.50
2.50
0.05
92.45
70
>40
1.04
5.00
2.50
2.50
0.05
89.95
60
>40
1.05
5.50
2.50
2.50
0.05
89.45
60
20
1.06
2.50
0.45
2.50
0.05
94.50
98
35
1.07
2.50
0.50
2.50
0.05
94.45
75
>40
1.08
2.50
5.00
2.50
0.05
89.95
60
>40
1.09
2.50
5,50
2.50
0.05
89.45
60
25
1.10
2.50
2.50
0.007
0.05
94.943
70
25
1.11
2.50
2.50
0.01
0.05
94.94
60
>40
1.12
2.50
2.50
5.00
0.05
89.95
60
>40
1.13
2.50
2.50
5.50
0.05
89.45
60
28
1.14
2.50
2.50
2.50
0.001
92.499
80
20
1.15
2.50
2.50
2.50
0.01
92.49
75
>40
1.16
2.50
2.50
2.50
0.10
92.40
70
>40
1.17
2.50
2.50
2.50
0.15
92.35
70
25
Аналог
140
25
Прототип
98
30
Данные Табл. 2 показывают, что при использовании в качестве в составе предлагаемого раствора для получения МП нитратов алюминия (пример 2.1), лития (пример 2.2), натрия (пример 2.3), кальция (пример 2.4), бария (пример 2.5), цинка (пример 2.6), железа (пример 2.7) или никеля (пример 2.8) - в качестве нитратов металлов; карбамида (примеры 2.1, 2.4, 2.5, 2.7, 2.8), диметилформамида (пример 2.6), формамида (пример 2.3), амида олеиновой кислоты (пример 2.2) - в качестве амидов; персульфата аммония (примеры 2.1, 2.4 - 2.6), сульфата магния (пример 2.3), сульфата кальция (примеры 2.2, 2.7, 2.8) - в качестве серосодержащей соли на поверхности стали удается получить покрытия, превосходящие при промасливании покрытия, полученные с использованием растворов - аналога и прототипа. При этом МП формируется при более низких, чем в случае растворов - аналога и прототипа температурах.
Таблица 2
Возможность использования в составе предлагаемого раствора для получения МП различных нитратов металлов, амидов и серосодержащих солей. Состав раствора для получения МП: нитрат аммония 2.5%; нитрат металла - 2.5%; амид - 2.5%; серосодержащая соль - 0.05%; вода - остальное.
Пример
Компоненты
Минимальная температура формирования МП, °C
Время защиты,  сут
нитрат металла
амид
серосодержащая соль
2.1
алюминия
карбамид
персульфат аммония
60
>40
2.2
лития
амид олеиновой кислоты
сульфат кальция
60
>40
2.3
натрия
формамид
сульфат магния
70
>40
2.4
кальция
карбамид
персульфат аммония
70
>40
2.5
бария
карбамид
персульфат аммония
70
>40
2.6
цинка
диметил-формамид
персульфат аммония
60
>40
2.7
железа
карбамид
сульфат кальция
70
>40
2.8
никеля
карбамид
сульфат кальция
60
>40
Аналог
140
25
Прототип
98
30
Таким образом, результаты испытаний свидетельствуют, что предлагаемый раствор для получения магнетитного покрытия на стали превосходит по защитным свойствам раствор - аналог и раствор - прототип.
Использование предлагаемого раствора для получения магнетитного покрытия на стали позволит увеличить сроки службы стальных изделий.
Литература
1. Самарцев А.Г. Оксидные покрытия на металлах. М.: Изд-во АН СССР, 1944. 107 с.
2. Сциборовская Н.Б. Оксидные и цинкофосфатные покрытия металлов. М.: Оборонгиз, 1961. 170 с.
3. Лаварко П.К. Оксидные покрытия металлов. М.: Машгиз, 1963. 186 с.
4. Кузнецов Ю.И., Бардашева Т. И. //Защита металлов. 1992. Т. 28. №4. С.586.