Патент на изобретение №2194090
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СОСТАВ ДЛЯ ХОЛОДНОГО ФОСФАТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к химической обработке металлических поверхностей и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Состав для холодного фосфатирования металлических поверхностей содержит, г/л: кислота фосфорная экстракционная – 503-518 с массовой долей сульфатов в пересчете на SO3 не более 4,5%; цинковый порошок – 40-50, водный раствор щелочной добавки – 10-15; растворитель РФГ – 5-10; вода – остальное. Технический результат – повышение физико-механических показателей и коррозионной стойкости лакокрасочных покрытий, эксплуатирующихся в условиях умеренного и холодного климата. 3 табл. Объектом изобретения является состав для холодного фосфатирования металлических поверхностей с последующим нанесением на них лакокрасочных или других покрытий, который может быть использован в различных отраслях промышленности. Известны составы для холодного фосфатирования металлических поверхностей, содержащие фосфорную кислоту и цинковый порошок. Такие цинк-фосфатные составы при нанесении на металлические поверхности повышают коррозионную стойкость металла под пленкой лакокрасочного покрытия, однако они требуют длительного времени обработки (4-6 сут) и толщина слоя преобразуемой ржавчины ограничена (100-150 мкм). В качестве прототипа изобретения выбран состав для фосфатирования металлических поверхностей (RU 2063475 С1, 6 С 23 С 22/07 от 10.07.1996 г.), включающий 40%-ную ортофосфорную кислоту, цинковый порошок, дополнительно содержащий изопропиловый спирт, ацетилацетон, резорцин, синтанол ДС-10 при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ортофосфорная кислота – 90,6-92,3 Цинковый порошок – 5,4-5,8 Ацетилацетон – 0,8-1,6 Резорцин – 0,45-0,6 Синтанол ДС-10 – 0,06-0,1 Изопропиловый спирт – Остальное Состав предназначен для обработки ржавой поверхности и обладает высокими смачивающими и преобразующими свойствами, а покрытие – повышенной прочностью и коррозионной стойкостью. Недостатки данного состава: 1) процесс приготовления композиции связан с подогревом 40% ортофосфорной кислоты и поддержанием температуры 70-80oС при добавлении цинкового порошка с последующим снижением температуры до 40-50oС для введения растворителей и других компонентов. Такая технология неприменима в производственных условиях, так как связана с дополнительньми энергозатратами и требует соблюдения особых мер техники безопасности и пожарной безопасности. 2) прочность преобразованного слоя оценивалась методом визуального наблюдения при температуре 20-25oС и влажности 60-70% и составила 9 мес, что соответствует условиям эксплуатации в закрытых отапливаемых помещениях с регулируемыми параметрами температуры и влажности, категория 4.2 по ГОСТ 15150. Следовательно, данное покрытие не может быть рекомендовано при эксплуатации в атмосферных условиях умеренного и холодного климата. Задача, решаемая изобретением – получение фосфатирующего состава для очистки металлических поверхностей от окалины и ржавчины с образованием мелкокристаллической структуры фосфатной защитной пленки, обеспечивающей повышение физико-механических показателей и коррозионной стойкости лакокрасочных покрытий, эксплуатирующихся в условиях умеренного и холодного климата. Сущность изобретения заключается в том, что состав для холодного фосфатирования металлических поверхностей, содержащий фосфорную кислоту, цинковый порошок и воду, дополнительно содержит водный раствор щелочной добавки, содержащей в своем составе натрий двууглекислый, натрий углекислый и поверхностно-активные вещества ПАВ – солодковый экстракт, содержащий глицирризин или рафинированный алкиларилсульфонат и перфторолигомерные кислоты, а также дополнительно содержит растворитель РФГ – смесь этилового или изопропилового, бутилового или изобутилового спиртов, а в качестве фосфорной кислоты – фосфорную кислоту экстракционную, содержащую примеси сульфатов при следующем соотношении компонентов, г/л: Кислота фосфорная экстракционная с массовой долей сульфатов в пересчете на SО3 не более 4,5% – 503-518 Цинковый порошок – 40-50 Водный раствор щелочной добавки, содержащий в своем составе, г/л: натрий двууглекислый – 32; натрий углекислый – 11 – 10-15 Поверхностно-активные вещества ПАВ: Солодковый экстракт с содержанием глицирризина – 0,82 или Рафинированный алкиларилсульфонат – 5,8 Перфторолигомерные кислоты – 0,58 Растворитель РФГ, содержащий в своем составе, мас. %: этиловый или изопропиловый спирт – 25; бутиловый или изобутиловый спирт – 75 – 5-10 Вода – Остальное Новым в рецептуре фосфатирующего состава является применение экстракционной фосфорной кислоты, содержащей примеси сульфатов и водного раствора щелочной добавки (отход производства), содержащего щелочные добавки и ПАВ. Фосфорная экстракционная кислота, вступая в реакцию с цинковым порошком, ускоряет процесс получения монофосфата цинка, а также, способствуя разрыхлению окалины и плотных слоев ржавчины, повышает качество очистки металлической поверхности, сокращает время фосфатирования. Водный раствор щелочной добавки способствует получению мелкокристаллической фосфатной пленки, обеспечивающей высокие защитные и физико-механические свойства лакокрасочных покрытий. Входящие в состав водного раствора щелочной добавки ПАВ понижают поверхностное и межфазное натяжение, улучшая смачивание металлических поверхностей. Добавка растворителя РФГ повышает эффективность очистки поверхности от окалины и ржавчины и ускоряет время фосфатирования поверхности. Приготовление состава для холодного фосфатирования металлических поверхностей. Фосфатирующий состав готовится не позднее, чем за сутки до начала работ в кислотостойкой емкости. Объем емкости, в которой готовится состав, должен быть в 3-4 раза больше, чем объем смешиваемых компонентов, т. к. реакция взаимодействия кислоты с цинковым порошком сопровождается пенообразованием. Приготовление состава осуществляется следующим образом. В кислотостойкую емкость вливают требуемое количество экстракционной фосфорной кислоты, разведенной водой согласно рецептуре, и в нее небольшими порциями добавляют цинковый порошок. Для уменьшения пенообразования после добавления каждой порции цинка раствор необходимо перемешивать. Реакция взаимодействия экстракционной фосфорной кислоты с цинковым порошком продолжается 3-5 ч при температуре (20  5)oС до прекращения выделения водорода. В результате реакции образуется кислый раствор монофосфата цинка, в осадок выпадает незначительное количество фосфорно-кислого цинка, который необходимо отфильтровать.
К отфильтрованному составу добавляют водный раствор щелочной добавки, тщательно перемешивают и вводят растворитель РФГ.
Водный раствор щелочной добавки – отход производства и представляет собой раствор щелочной части заряда марки А, Б к огнетушителям ОХП-10 ГОСТ 16097.
При отсутствии отходов водный раствор щелочной добавки готовят растворением составляющих компонентов в воде при температуре 18-30oС по следующей рецептуре (см. табл.1).
Состав для холодного фосфатирования металлических поверхностей – прозрачная жидкость с незначительным фиолетовым оттенком.
Плотность приготовленного состава должна быть 1,30-1,35 г/см3.
Срок хранения фосфатирующего состава в плотно закрытой таре в условиях складского хранения не ограничен.
Перед применением фосфатирующий состав разбавляют холодной водой в соотношении 1:2 по объему и перемешивают.
Применение фосфатирующего состава.
Фосфатирующий состав может быть использован при температуре от минус 5 до плюс 30oC. Наличие влаги на металлической поверхности не является препятствием для нанесения на нее фосфатирующего состава.
Толщина слоя преобразуемой ржавчины 100-300 мкм.
При наличии на поверхности пластовой и рыхлой ржавчины или слоя отстающей старой краски их необходимо предварительно удалить с помощью скребков или стальных щеток и протереть ветошью, смоченной водой.
Наносить фосфатирующий состав на ржавую поверхность следует тонким слоем, втиранием кистью методом двойной (вдоль и поперек) растушевки.
Образующийся шлам смыть водой. На влажную поверхность нанести небольшое количество фосфатирующего состава и высушить.
При наличии окалины металлическую поверхность необходимо протереть влажной ветошью с целью удаления пыли и грязи и нанести фосфатирующий состав аналогично обработке ржавых поверхностей.
Поверхность, обработанная фосфатирующим составом, имеет серый или темно-серый цвет, характерный для фосфатной пленки.
После высыхания обработанной металлической поверхности, но не позднее, чем через двое суток, на нее наносятся штатные лакокрасочные покрытия.
Расход фосфатирующего состава 50-90 г/м2.
В табл. 1 дана рецептура состава для приготовления водного раствора щелочной добавки.
В табл. 2 дана рецептура состава для холодного фосфатирования металлических поверхностей.
В табл. 3 представлены данные по физико-механическим и защитным свойствам лакокрасочных покрытий, нанесенных на фосфатирующие составы 1-6.
Технико-экономический эффект при использовании предложенного состава заключается в повышении коррозионной стойкости фосфатного покрытия в комплексе с лакокрасочным, увеличении срока службы лакокрасочных покрытий в условиях умеренного и холодного климата, снижении затрат на капитальный ремонт металлических конструкций.
Формула изобретения
Кислота фосфорная экстракционная с массовой долей сульфатов в пересчете на SO3, не более 4,5% – 503-518 Цинковый порошок – 40-50 Водный раствор щелочной добавки, содержащий в своем составе, г/л: натрий двууглекислый – 32; натрий углекислый – 11 – 10-15 Поверхностно-активные вещества ПАВ: Солодковый экстракт с содержанием глицирризина – 0,82 или Рафинированный алкиларилсульфонат – 5,8 Перфторолигомерные кислоты – 0,58 Растворитель РФГ, содержащий в своем составе, мас.% этиловый или изопропиловый спирт – 25; бутиловый или изобутиловый спирт – 75 – 5-10 Вода – Остальноеа РИСУНКИ
PD4A – Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Адрес для переписки:
Извещение опубликовано: 10.03.2009 БИ: 07/2009
|
||||||||||||||||||||||||||
