ХРОМАТИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОЦИНКОВАННОГО ПРОКАТА И ОЦИНКОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ
CHROMATING COMPOSITION FOR PROCESSING OF ZINC CURTAIN AND ZINC WIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к области металлургии и может использоваться для обработки оцинкованной поверхности проката и проволоки.
Существующий уровень техники
Начиная с 20-х годов прошлого века хроматирующие составы широко используются для обработки оцинкованной поверхности.
Первоначально все хроматирующие составы использовались не только для повышения коррозионной стойкости, но и для улучшения декоративного вида оцинкованной поверхности. Такие составы были подкислены серной кислотой в большей или меньшей мере, что способствовало получению хроматных пленок разных цветов и оттенков, таких как черных, желто-зеленых, синевато-золотистых и других. Например, пассивирующий состав на основе шестивалентного хрома, описанный в книге Грачева М.Н. «Гальванотехника при изготовлении предметов бытового назначения», содержащий, г/л:
хромовый ангидрид
10
серная кислота (плотностью = 1,84)
0,9
муравьиная кислота (плотностью = 1,3-1,4)
24
позволяет получить хроматную пленку с повышенной коррозионной стойкостью, выдерживающей 56 суток в камере влажности. Цвет хроматной пленки получается радужный, синевато-золотисто-коричневых тонов.
Цветные пленки, конечно же, облегчают работу с хроматирующими составами, так как их наличие и сплошность пленки видны невооруженным глазом. Но в настоящее время для обработки оцинкованного проката и оцинкованной проволоки не допускается наличие цветовых оттенков пленок. Недостатком состава является также наличие шестивалентного хрома.
В настоящее время к хроматным пленкам для обработки оцинкованного проката и оцинкованной проволоки предъявляются следующие требования:
- бесцветный внешний вид;
- отсутствие шестивалентного хрома;
- высокая коррозионная стойкость.
Наиболее близким к заявляемому составу является состав, описанный в патенте RU 2010147566. «Пассивирующие вещества на основе трехвалентного хрома для обработки оцинкованной стали».
Состав содержит, г/л:
ионы Cr<sup>3+</sup>
1-75
фосфат-ионы
2-400
ионы фторметаллата
0,5-60
ингибитор
0,001-2
вода
остальное
Причем соотношение фосфат-ионов к ионов хрома составляет от 0,1:1 до 7,5:1.
Состав не содержит шестивалентный хром и содержит гидроксиорганическую кислоту.
В составе ингибитор представляет собой четвертичное соединение аммония, включающее по меньшей мере одно азотсодержащее кольцо с количеством атомов углерода в кольце от 5 до 14 и включающее арилхинолина галогенид или гидроксид.
Состав содержит также свободные ионы фтора, добавку из растворенного неорганического соединения металла и органическую композицию для восстановления ионов шестивалентного хрома, упомянутую ранее как гидроксиорганическая кислота.
Данный состав не содержит шестивалентный хром, обеспечивает получение бесцветной без цветовых оттенков хроматной пленки, но не позволяет получить высокую коррозионную стойкость хроматного покрытия.
Задачей заявляемого изобретения является создание хроматирующего состава для обработки оцинкованного проката и оцинкованной проволоки, обеспечивающего бесцветную, без шестивалентного хрома хроматную пленку с высокой коррозионной стойкостью.
Суть настоящего изобретения
Поставленная задача достигается за счет того, что заявляемый хроматирующий состав содержит ионы трехвалентного хрома, ионы титана, ионы нитрата, ингибитор, в следующем соотношении, г/л:
ионы Cr<sup>3+</sup>
50-70
фосфат-ионы
200-280
ионы титана
5-10
ионы нитрата
23-46
ингибитор
1-2
вода
остальное
при этом в качестве ингибитора он содержит 50%-ный спиртовой раствор хлорида алкилметиламмония, а в качестве ионов титана и нитрата - отработанный травильный раствор от производства титановых труб, содержащий ионов нитрата - 16%, ионов титана - 3,5%.
В качестве ионов фосфата используется термическая фосфорная кислота концентрацией 85%.
В качестве восстановителя шестивалентного хрома используется глюконат натрия.
Описание изобретения
Для иллюстрации заявляемого изобретения образцы оцинкованного проката размером 210×300 мм обрабатывали в хроматирующих составах способом разбрызгивания при комнатной температуре в течение 3 секунд.
Примеры изобретения
Пример 1
Образцы оцинкованного проката обрабатывали в составе следующего содержания, г/л:
ионы Cr<sup>3</sup>
50
ионы фосфата
200
ионы нитрата
23
ионы титана
5
ингибитор
1
вода
остальное
Способ приготовления состава
Для приготовления 1 кг хроматирующего состава в 720 мл воды растворяли при перемешивании последовательно 50 г хромового ангидрида и 240 г термической фосфорной кислоты.
Затем в полученном растворе восстанавливали шестивалентный хром глюконатом натрия, добавляя его небольшими порциями по 3-5 г. Всего глюконата натрия добавляли примерно 40 г.
В процессе восстановления периодически проверяли окончание процесса восстановления реакцией с деффенилкарбазидом, добавляя 0,1-0,3 г дефенилкарбазида к пробе состава объемом 10-20 мл. При присутствии шестивалентного хрома проба приобретает красно-малиновый цвет, а при завершении процесса восстановления, при отсутствии шестивалентного хрома, окрашивание пробы не наблюдается.
После завершения реакции восстановления добавляли 142 г раствора азотнокислого титана и 1 г ингибитора. Состав тщательно перемешивали и после охлаждения добавляли воду до 1 кг, т.к. в результате приготовления происходило испарение воды.
pH полученного состава составил 1,3.
Пример 2
Образцы оцинкованного проката обрабатывали, в составе следующего содержания, г/л:
ионы Cr<sup>3+</sup>
60
ионы фосфата
240
ионы нитрата
35
ионы титана
7,5
ингибитор
1,5
вода
остальное
Способ приготовления состава
Для приготовления 1 кг состава в 650 мл воды растворяли при перемешивании последовательно 60 г хромового ангидрида, 290 г термической фосфорной кислоты.
Затем в полученном растворе восстанавливали шестивалентный хром глюконатом натрия, добавляя его небольшими порциями по 3-5 г. Всего глюконата натрия добавляли примерно 40 г. Окончание процесса восстановления шестивалентного хрома проверяли, как в примере 1.
После завершения реакции восстановления добавляли 213 г раствора азотнокислого титана и 1,5 г ингибитора. Состав тщательно перемешивали и добавляли воду, как в примере 1.
pH полученного состава составил 1,5.
Пример 3
Образцы оцинкованного проката обрабатывали, в составе следующего содержания, г/л:
ионы Cr<sup>3+</sup>
70
ионы фосфата
280
ионы нитрата
-46
ионы титана
10
ингибитор
2
вода
остальное
Способ приготовления состава
Для приготовления 1 кг состава в 590 мл воды (количество воды берется избыточное с учетом испарения в процессе приготовления) растворяли при перемешивании последовательно 70 г хромового ангидрида, 340 г термической фосфорной кислоты.
Затем в полученном растворе восстанавливали шестивалентный хром глюконатом натрия, добавляя его небольшими порциями по 3-5 г. Всего добавляли примерно 40 г глюконата натрия. Окончание процесса восстановления шестивалентного хрома проверяли, как в примерах 1 и 2.
После завершения реакции восстановления добавляли 284 г раствора азотнокислого титана и 2 г ингибитора. Состав тщательно перемешивали и добавляли воду, как в примерах 1,2.
pH полученного состава составил 1,8.
Пример 4 (по прототипу)
Образцы оцинкованного проката обрабатывали, в составе следующего содержания, г/л:
ионы Cr<sup>3+</sup>
38
ионы фосфата
285
ионы фторметаллата
30
ингибитор
2
вода
остальное
Способ приготовления состава
Для приготовления 1 кг состава в 600 мл воды растворяли при перемешивании последовательно 38 г хромового ангидрида и 290 г термической фосфорной кислоты.
Затем в полученном растворе восстанавливали шестивалентный хром гидроксиорганической кислотой. В качестве ее использовали щавелевую кислоту, добавляя ее небольшими порциями по 3-5 г. Всего на восстановление хрома требуется 30 г щавелевой кислоты. Окончание процесса восстановления проверяли, как в примерах 1, 2, 3.
После завершения реакции восстановления добавляли 41 г гексафторцирконата калия и 2 г ингибитора алкилметиламмоний хлорида, 50%-ного спиртового раствора. Состав тщательно перемешивали и добавляли воду, как в примерах 1, 2, 3.
pH полученного состава составил 2,1.
Содержание компонентов в г/л в примерах заявляемого водного состава (примеры 1, 2, 3) и водного состава прототипа (пример 4) приведены в таблице 1.
Цвет хроматной пленки определяли визуально. Коррозионную стойкость определяли в камере солевого тумана по ГОСТ 9.308-85. Осматривали образцы на предмет степени поражения «белой ржавчиной» по истечении 96 часов и 120 часов.
Полученные результаты коррозионной стойкости приведены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что заявляемый хроматирующий состав позволяет получить бесцветную хроматную пленку с хорошей коррозионной стойкостью.
Литература
1 М.Н. Грачев. «Гальванотехника при изготовлении предметов бытового назначения». 1970 г.
2 Патент RU №2010147566. «Пассивирующие вещества на основе трехвалентного хрома для обработки оцинкованной стали».