способ производства белой жести с повышенной коррозионной стойкостью
Классы МПК: | C25D5/40 никель; хром |
Автор(ы): | Урцев В.Н., Хабибулин Д.М., Капцан А.В., Штоль В.Ю. |
Патентообладатель(и): | Урцев Владимир Николаевич, Хабибулин Дим Маратович, Капцан Анатолий Виленович, Штоль Вадим Юрьевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-04-16 публикация патента:
27.03.2003 |
Изобретение относится к производству холоднокатаной жести с нанесением электрохимическими методами коррозионно-стойкого покрытия и может быть использовано при получении тароупаковочного материала в консервной, пищевой и химической промышленности. Способ производства белой жести с повышенной коррозионной стойкостью включает обезжиривание и травление основы, электролитическое нанесение оловянного покрытия массой не более 2 г/м2, оплавление и последующее нанесение на оловянное покрытие пассивной пленки в виде хромоникелевого покрытия из электролитического раствора с рН 2,3-2,9, содержащего, г/л: бихромат натрия 20-40, никель сернокислый 20-30, борную кислоту 20-30 при температуре 30-45oС и плотности тока 10-20 А/дм2. Достигаемый технический результат - повышение штампуемости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытия за счет оптимального соотношения толщины промежуточного диффузионного слоя к минимальной толщине оловянного покрытия с пассивной пленкой высокой прочности и пластичности.
Формула изобретения
Способ производства белой жести с повышенной коррозионной стойкостью, включающий обезжиривание и травление основы, электролитическое нанесение оловянного покрытия, оплавление и последующее нанесение пассивной пленки в электролитическом растворе, содержащем бихромат натрия, отличающийся тем, что пассивную пленку в виде хромоникелевого покрытия наносят на оловянное покрытие массой не более 2 г/м2 при температуре 30-45oС, плотности тока 10-20 А/дм2 из электролитического раствора с рН 2,3-2,9, содержащего, г/л:Бихромат натрия - 20-40
Никель сернокислый - 20-30
Борная кислота - 20-30
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к производству холоднокатаного проката с нанесением электрохимическими методами коррозионно-стойкого покрытия и может быть использовано при получении тароупаковочного материала в консервной, пищевой и химической промышленности. Известен способ производства белой жести, включающий электролитическое нанесение пассивной пленки на оловянное покрытие путем катодной обработки в растворе, содержащем 20-30 г/л бихромата натрия (Na2Cr2C7) при плотности тока 3-5 А/дм2, температуре 46-52oС и рН 4-6 (Виткин В.И., Галкин Д.П., Берлин Б. И. "Основы теории и технологии производства белой жести", М., "Металлургия", 1995, с.231). Белая жесть, полученная известным способом, характеризуется значительной массой покрытия: слоя олова массой 10,72-21,112 г/м2 и хроматной пленки 0,016-0,043 г/м2. Значительная масса оловянного слоя и его низкая твердость приводят к преждевременному выходу из строя технологической оснастки, нарушению сплошности слоя в процессе изготовления тароупаковочного материала и его транспортировки. Покрытие, полученное известным способом, обладает низкой коррозионной стойкостью и штампуемостью, а также низкой адгезией лакового покрытия. Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ получения белой жести, включающий обезжиривание и травление основы, электролитическое нанесение оловянного покрытия, оплавление и последующее нанесение пассивной пленки путем хроматирования в электролитическом растворе, содержащем 20-30 г/л бихромата натрия при плотности тока 5 А/дм2, температуре электролитического раствора 50oС и рН 4-6 (Итоги науки и техники. Электрохимия. Т. 16, ВИНИТИ, М., 1980, с.128). В результате получают материал, представляющий собой жесть с многослойным покрытием, состоящим из слоя олова массой 2,8-8,4 г/м2 и пассивной пленки в виде хроматного слоя массой 0,01-0,02 г/м2, характеризующегося наличием труднорастворимых хроматов, являющихся эффективными пассиваторами оловянных покрытий в растворах хромовой кислоты или ее соли. У потребителя такой материал в большинстве случаев лакируют пищевым эпоксидно-фенольным лаком. Признаки наиболее близкого аналога, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения: обезжиривание и травление основы, электролитическое нанесение оловянного покрытия, оплавление и последующее нанесение пассивной пленки в электролитическом растворе, содержащем бихромат натрия. Известный способ не обеспечивает получения требуемого технического результата по следующим причинам. Между основой и оловянным покрытием образуется промежуточный диффузионный слой FeSn2, который предопределяет пористость оловянного покрытия и имеет только то число пор, которое выявилось в промежуточном слое. Пористость промежуточного слоя растет ближе к поверхности раздела промежуточный слой - оловянное покрытие и зависит от соотношения толщины промежуточного слоя и толщины оловянного покрытия. При деформации жести в процессе изготовления тароупаковочного материала хрупкий промежуточный слой дает трещины, вскрываются его потенциальные поры, усиливается коррозия основы, что требует увеличения толщины пищевого эпоксидно-фенольного лакового покрытия. При оплавлении оловянного покрытия массой 2,8-8,4 г/м2 происходит каплеобразование по всей оплавленной поверхности, а при высокой пористости промежуточного слоя при последующем нанесении пассивной пленки не устраняются участки покрытия без перекрытия пор диффузионного слоя, что приводит к получению покрытия с низкой коррозионной стойкостью и низкой износостойкостью. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства белой жести с повышенной коррозионной стойкостью, в котором за счет оптимального соотношения толщины промежуточного диффузионного слоя к минимальной толщине оловянного покрытия с пассивной пленкой высокой прочности и пластичности обеспечивается повышение штампуемости, износостойкости и коррозионной стойкости покрытия. Поставленная задача решается тем, что в способе производства белой жести с повышенной коррозионной стойкостью, включающем обезжиривание и травление основы, электролитическое нанесение оловянного покрытия, оплавление и последующее нанесение пассивной пленки в электролитическом растворе, содержащем бихромат натрия, по изобретению пассивную пленку в виде хромоникелевого покрытия наносят на оловянное покрытие массой не более 2 г/м2 при температуре 30-45oС, плотности тока 10-20 А/дм2 из электролитического раствора с рН 2,3-2,9, содержащего, г/л:бихромат натрия - 20 - 40
никель сернокислый - 20 - 30
борная кислота - 20 - 30
Получение сплошного диффузионного промежуточного слоя низкой пористости обеспечивается соотношением его толщины к толщине оловянного покрытия, нанесенного массой не более 2 г/м2. С другой стороны, тонкое оловянное покрытие с низкой твердостью сильно подвержено механическим повреждениям и нуждается в надежной защите. Снижение диффузионной пористости при оплавлении и последующей деформации жести без вскрытия внутренних пор обеспечивается при толщине оловянного покрытия массой не более 2 г/м2 и получении комбинированной хромоникелевой пассивной пленки. Получаемое покрытие после нанесения на него пищевого эпоксидно-фенольного лака обладает высокой пластичностью и коррозионной стойкостью в пищевых средах. Способ осуществляют следующим образом. Холоднокатаную рулонную жесть подвергают электролитическому обезжириванию и последующему травлению в 10% растворе серной кислоты при температуре 20oС. Подготовленную таким образом полосу задают в ванну электролитического оловянирования, где наносят оловянное покрытие массой, не превышающей 2 г/м2. Затем производят контактное оплавление оловянного покрытия за счет выделения тепла при пропускании через полосу переменного тока. Для защиты покрытия от коррозии, придания ему необходимой твердости, износостойкости и необходимого товарного вида его подвергают электролитической пассивации при температуре 30-45oС, плотности тока 10-20 А/дм2 в электролитическом растворе, содержащем бихромат натрия, никель сернокислый и борную кислоту, рН электролита поддерживают в пределах 2,3-2,9. При этом увеличивается коррозионная стойкость покрытия за счет получения комбинированной хромоникелевой пассивной пленки, в состав которой входят соединения оксидов хрома, хром-никелевые соединения и металлический никель, массой 1-5 мг/м2 (толщиной 0,56



Жесть из стали марки 08пс толщиной 0,22-0,25 мм подвергали электролитическому обезжириванию в растворе, содержащем, г/л: Nа3РO4 - 15, NaOH - 15 при температуре 90oС и плотности тока 5 А/дм2 в течение 2 секунд. После промывки в горячей воде при температуре 90oС проводили травление в 10% растворе серной кислоты при температуре 20oС с последующей промывкой в холодной воде при температуре 20oС. Нанесение гальванического оловянного покрытия массой 1,4 г/м2 (толщиной 0,19 мкм) проводили из сульфаминового электролита (олово в виде Sn2+ - 20-35 г/л, сульфаминовая кислота - 50-70 г/л) при плотности тока 15 А/дм2 и температуре 40oС. Последующее контактное оплавление оловянного покрытия проводили за счет выделения тепла при пропускании через полосу переменного тока промышленной частоты. Сила тока, подаваемая на полосу, - 2,0-9,0 кА. Нанесение пассивной пленки на оплавленное оловянное покрытие осуществляли в электролитическом растворе, содержащем, г/л: бихромат натрия 20-40, никель сернокислый 20-30, борную кислоту 20-30 при температуре 30-45oС, плотности тока 10-20 А/дм2 и рН 2,3-2,9 в течение 2-5 секунд. Содержание металлического никеля в пассивной пленке определяли микрорентгеноспектральным анализом, масса которого составила 1-5 мг/м2 (толщина 0,56
