СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ
METHOD OF RECEIVING 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
P<sub>2</sub>O<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 коррозионно-стойкого 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>O<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
ClO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0,587-1,505
Са<sup>2+</sup>
0,06-0,157
Недостатком данного способа является наличие в составе раствора никеля, присутствие которого как и его соединений является нежелательным с точки зрения гигиены рабочих мест и защиты окружающей среды от загрязнений.
2+
2+
Задачей данного изобретения является создание способа фосфатирования металлов, с помощью которого можно получать фосфатные пленки, не уступающие по качеству и коррозионной стойкости пленкам на основе Zn-Ni и в то же время не имеющие недостатков, связанных с присутствием в составе никеля и его соединений.
Поставленная задача достигается тем, что поверхность металла обрабатывают водным раствором фосфатирования, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата и хлората, отличается способ тем, что обработку поверхности металла осуществляют при температуре 35-40°С за время от 2-х до 5-ти минут водным раствором фосфатирования, дополнительно содержащим ионы марганца при следующем содержании компонентов, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
2,00-3,15
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
3,80-7,14
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1,10-1,95
ClO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0,18-0,51
Mn<sup>2+</sup>
0,002-0,21
2
3
причем до начала обработки водный раствор фосфатирования корректируют при температуре 20-25°С, по значению свободной кислотности до 0,4-0,9 «точек» добавлением NaOH или NaСО.
Применение предлагаемого способа позволяет получить фосфатное покрытие, равноценное по своим качественным показателям и по коррозионной стойкости, но более экономичное и соответствующее экологическим требованиям, в частности не содержащее никеля.
В соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» Министерства здравоохранения РФ:
3
- величина ПДК никеля соли в виде гидроаэрозоля 0.005 мг/м, класс опасности 1 - чрезвычайно опасный, особенности действия на организм человека К - канцерогены, А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях.
3
- величина ПДК марганец нитрат гексагидрат 1,5/0,5 мг/м, класс опасности 2 - высокоопасный, особенности действия на организм человека А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях.
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» Министерства здравоохранения РФ:
- величина ПДК никеля 0.05 мг/л, класс опасности 2.
- величина ПДК марганца 0.1 мг/л, класс опасности 3.
Предлагаемый способ фосфатирования может осуществляться путем распыления.
Испытания проводили на образцах холоднокатаной листовой стали 08КП (ГОСТ 16523-97) толщиной 08-09 мм размером 150×70 мм.
Подлежащую обработке поверхность металла перед операцией фосфатирования обезжиривали, тщательно промывали и подвергали обработке активатором на основе солей титана.
В качестве обезжиривающего препарата использовали моющий препарат Фоскон 205 ТУ 2149-067-10964029-97, изм.1,
концентрация, г/л
5-12
температура, °С
55-65
время обработки, мин
2-5
Промывка водопроводной водой
температура, °С
20-35
время обработки, мин
1-2
Активацию металлической поверхности проводили активатором фосфатирования Фоскон 471 ТУ 2149-095-10964029-98, изм.1
концентрация, г/л
0,5-1,5
температура, °С
20-40
время обработки, мин
1-2
Фосфатирование металлической поверхности
температура, °С
35-40
время обработки, мин
2-5
свободная кислотность, «точек»
0,4-0,9
Промывка водопроводной водой
температура, °С
20-35
время обработки, мин
1-2
3
Для увеличения коррозионной стойкости желательно проводить пассивацию в растворе CrO погружением
концентрация, г/л
0.25
температура, °С
40
время обработки, мин
2
рН раствора
4.2
Сушка
температура, °С
110
время обработки, мин
10
Определение массы фосфатного покрытия, приходящейся на единицу площади поверхности.
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 проводят только в сочетании с лакокрасочным покрытием по ГОСТ 9.401.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами:
Пример 1
Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
2,00
Р<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
3,80
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1,10
ClO<sub>3</sub>
0,18
Mn<sup>2+</sup>
0,002
Фосфатирующий раствор корректировали при 20°С добавлением NaOH до значения свободной кислотности 0,4 точки.
2
Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 2 мин, масса фосфатного покрытия 1,5 г/ м.
Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.
Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 427 час.
Пример 2
Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
3,15
Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>
7,14
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1,95
ClO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0,75
Mn<sup>2+</sup>
0,15
Фосфатирующий раствор корректировали при 25°С добавлением NaOH до значения свободной кислотности 0,9 "точек".
2
Температура фосфатирования 40°С, время фосфатирования 5 мин, масса фосфатного покрытия 5,0 г/м.
Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.
Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 450 час.
Пример 3
Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
2,46
Р<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
5,47
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1,53
ClO<sub>3</sub><sup>-</sup>
0,45
Mn<sup>2+</sup>
0,10
2
3
Фосфатирующий раствор корректировали при 22,5°С добавлением NaСО до значения свободной кислотности 0,65 "точек".
2
Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 3,5 мин, масса фосфатного покрытия 3,0 г/м.
Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.
Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 435 час.
Пример по прототипу
Фосфатирование проводили фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:
Zn<sup>2+</sup>
2,376
Р<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
6.366
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1.378
Ni<sup>2+</sup>
0.054
ClO<sub>3</sub><sup>-</sup>
1.046
Са<sup>2+</sup>
0.108
2
Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 5 мин, масса фосфатного покрытия 3.0 г/м. Внешний вид фосфатного покрытия - мелкокристаллическое, светло-серого цвета.
Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 435 час.
Таким образом, применение предлагаемого способа получения фосфатного покрытия обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
1. Улучшение гигиены рабочего места;
2. Защита окружающей среды от загрязнений;
3. Снижение себестоимости фосконцентрата;
4. Высокая коррозионная стойкость фосфатного покрытия в комплексе с ЛКП.
Данное изобретение с успехом применяется при фосфатировании кабин и кузовов легковых и грузовых автомобилей с получением мелкокристаллического коррозионно-стойкого фосфатного покрытия перед окраской анодным электроосаждением.
Литература
1. Патент РФ 2070617 «Способ получения фосфатного покрытия».
2. Патент РФ 2240378 «Способ получения фосфатного покрытия» (прототип).