способ получения фосфатного покрытия

Формула изобретения

Способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку поверхности металла водным раствором фосфатирования, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата и хлората, отличающийся тем, что обработку поверхности металла осуществляют при температуре 35-40°С за время от 2 до 5 мин водным раствором фосфатирования, дополнительно содержащим ионы марганца при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn2+	2,00-3,15
P2 O5	3,80-7,14
NO3 -	1,10-1,95
ClO3 -	0,18-0,51
Mn2+	0,002-0,21

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 Na₂СО₃.

Описание изобретения к патенту

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.%:

Zn2+	12-14
P2 O5	14,4-18,0
NO3 -	11,1-13,7
SO4 2-	3,0-4,0
Ni2+	0,08-0,1
ClO3 -	0,1-0,3
вода	до 100%

Способ получения фосфатного покрытия по п.1, отличающийся тем, что корректировка производится добавлением 4-5 г/дм³ 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:

Zn2+	1,527-3,225
Р2 O5	4,347-8,385
NO3 -	0,822-1,935
Ni2+	0,023 - 0,086
ClO3 -	0,587-1,505
Са2+	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.

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 Zn²⁺-Ni²⁺ 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:

Zn2+	2,00-3,15
P2 O5	3,80-7,14
NO3 -	1,10-1,95
ClO3 -	0,18-0,51
Mn2+	0,002-0,21

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 Na₂СО₃.

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:

- величина ПДК никеля соли в виде гидроаэрозоля 0.005 мг/м³, класс опасности 1 - чрезвычайно опасный, особенности действия на организм человека К - канцерогены, А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях.

- величина ПДК марганец нитрат гексагидрат 1,5/0,5 мг/м³, 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

Для увеличения коррозионной стойкости желательно проводить пассивацию в растворе CrO₃ 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.

Массу фосфатного покрытия (m), г/м², определяют гравиметрическим методом и вычисляют по формуле

,

где m₁ - масса образца после удаления покрытия, г;

m₂ - масса образца с покрытием, г;

S - площадь покрытия образца, м².

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:

Zn2+	2,00
Р2 O5	3,80
NO3 -	1,10
ClO3	0,18
Mn2+	0,002

Фосфатирующий раствор корректировали при 20°С добавлением NaOH до значения свободной кислотности 0,4 точки.

Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 2 мин, масса фосфатного покрытия 1,5 г/ м².

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:

Zn2+	3,15
Р2 О5	7,14
NO3 -	1,95
ClO3 -	0,75
Mn2+	0,15

Фосфатирующий раствор корректировали при 25°С добавлением NaOH до значения свободной кислотности 0,9 "точек".

Температура фосфатирования 40°С, время фосфатирования 5 мин, масса фосфатного покрытия 5,0 г/м².

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:

Zn2+	2,46
Р2 O5	5,47
NO3 -	1,53
ClO3 -	0,45
Mn2+	0,10

Фосфатирующий раствор корректировали при 22,5°С добавлением Na₂СО₃ до значения свободной кислотности 0,65 "точек".

Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 3,5 мин, масса фосфатного покрытия 3,0 г/м².

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:

Zn2+	2,376
Р2 O5	6.366
NO3 -	1.378
Ni2+	0.054
ClO3-	1.046
Са2+	0.108

Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 5 мин, масса фосфатного покрытия 3.0 г/м². 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).