Патент на изобретение №2240378

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности. Способ включает обработку поверхности металла водным раствором, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата, никеля и хлората, при этом для получения мелкокристаллического коррозионно-стойкого фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 30-45°С за время от 2-х до 10-ти минут, водный раствор дополнительно содержит ионы кальция при следующем содержании компонентов, г/л: Zn²⁺ 1,527-3,225; Р₂O₅ 4,347-8,385; NO^–₃ 0,822-1,935; Ni²⁺ 0,023-0,086; ClO^–₃ 0,587-1,505; Са²⁺ 0,06-0,157. Технический результат: снижение температуры, времени фосфатирования, снижение поверхностной плотности покрытия, уменьшение расхода фосконцентрата, не требуется применение корректирующего раствора. Данное изобретение с успехом применяется при фосфатировании кабин, кузовов легковых и грузовых автомобилей с получением мелкокристаллического коррозионно-стойкого покрытия.

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Известен способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку в растворе, содержащем ионы цинка, никеля, фосфата, нитрата и нитрита при мольном отношении катионов к ионам фосфата 0,10-0,18, и корректирование раствора в процессе выработки раствором, дополнительно содержащим натрий фосфорно-кислый (орто) при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись цинка 9,8-10,8; ортофосфорная кислота 34,3-40,3; никель азотнокислый (в пересчете на шестиводный) 5,1-6,2; натрий фосфорно-кислый (орто) 4,4-8,2; вода – остальное.

Недостатком данного изобретения является необходимость применения корректирующего раствора, высокая температура фосфатирования, необходимость дополнительного использования натрия фосфорно-кислого для регулирования свободной кислотности в необходимом интервале рН.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является 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

Р₂О₅ 14,4-18,0

NO^–₃ 11,1-13,7

SО^2-₄ 3,0-4,0

Ni²⁺ 0,08-0,1

СlO^–₃ 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.

Недостатком данного способа является высокая температура фосфатирования, продолжительное время, необходимое для образования фосфатной пленки, высокая поверхностная плотность покрытия, а также сложность техпроцесса, заключающаяся в дополнительном применении корректирующего состава.

Задачей данного изобретения является получение коррозионно-стойкого мелкокристаллического фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 30-45°С за время от 2-х до 10-ти минут, с поверхностной плотностью покрытия от 1,5 до 5,0 г/м².

Поставленная задача достигается тем, что поверхность металла обрабатывают водным раствором, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата, никеля 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, водный раствор дополнительно содержит ионы кальция при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn²⁺ 1,527-3,225

Р₂O₅ 4,347-8,385

NO^–₃ 0,822-1,935

Ni²⁺ 0,023-0,086

СlO^–₃ 0,587-1,505

Са²⁺ 0,06-0,157

Применение предлагаемого способа получения фосфатного покрытия позволяет снизить температуру фосфатирования; уменьшить время фосфатирования; снизить поверхностную плотность покрытия – уменьшить расход фосконцентрата. Технологичность использования – не требует дополнительного применения корректирующего раствора.

Раствор наносили на поверхность металла различными методами (окунание или распыление).

Испытания проводили на образцах холоднокатаной листовой стали 08КП (ГОСТ 16523-70) толщиной 0,8-0,9 мм размером 150×70 мм.

Фосфатирование проводили по следующей схеме:

1. Обезжиривание моющим препаратом ПТС-5 ТУ 2149-067-10964029-97

Концентрация, г/л 5-35

Температура, °С 55-65

Время обработки, мин 2-15

2. Промывка водопроводной водой

Температура, °С 20-35

Время обработки, мин 1-2

3. Активация активатором фосфатирования АС-01 ТУ 2149-095-10964029-98

Концентрация, г/л 0,5-1,5

Температура, °С 20-40

Время обработки, мин 1-2

4. Фосфатирование

Концентрация, г/л 23,5-43

Температура, °С 30-45

Время обработки, мин 2-10

Свободная кислотность, точек 0,8-1,5

5. Промывка водопроводной водой

Температура, °С 20-35

Время обработки, мин 1-2

6. Пассивация в растворе СrO₃ окунанием

Концентрация, г/л 0,25

Температура, °С 40

Время обработки, мин 2

рН раствора 4,2

7. Сушка

Температура, °С 110

Время обработки, мин 10

Определение поверхностной плотности фосфатного покрытия.

Поверхностную плотность покрытия (m), г/м, определяют весовым методом и вычисляют по формуле:

где m₁ – масса образца после удаления фосфатного покрытия, г;

m₂ – масса образца после фосфатирования, г;

S – площадь образца, м².

Внешний вид фосфатного покрытия определяют визуально.

Коррозионную стойкость фосфатного покрытия в сочетании с однослойным анофорезным грунтом определяют при испытании в камере соляного тумана до появления ширины поражения от надреза не более чем на 2 мм (ГОСТ 9308-85).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами:

Пример 1

Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn²⁺ 1,527

Р₂О₅ 4,347

N₃O^– 0,822

СlO^–₃ 0,587

Ni²⁺ 0,023

Са²⁺ 0,06

Температура фосфатирования 30°С, время фосфатирования 2 мин, поверхностная плотность покрытия 1,5 г/м².

Внешний вид фосфатного покрытия – мелкокристаллическое, светло-серого цвета.

Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 425 час.

Пример 2

Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn²⁺ 3,225

Р₂О₅ 8,385

NO^–₃ 1,935

СlO^–₃ 1,505

Ni²⁺ 0,086

Са²⁺ 0,157

Температура фосфатирования 45°С, время фосфатирования 10 мин, поверхностная плотность покрытия 5,0 г/м².

Внешний вид фосфатного покрытия – мелкокристаллическое, светло-серого цвета.

Коррозионная стойкость фосфатного покрытия 445 час.

Пример 3

Образцы подготавливались и фосфатировались по вышеуказанной схеме фосфатирующим раствором следующего состава, г/л:

Zn²⁺ 2,376

Р₂О₅ 6,366

NО^–₃ 1,378

СlO^–₃ 1,046

Ni²⁺ 0,054

Са²⁺ 0,108

Температура фосфатирования 35°С, время фосфатирования 5 мин, поверхностная плотность 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, мас.%:

Zn²⁺ 11,8

P₂O₅ 14,0

NO^–₃ 10,9

SО^2-₄ 2,8

Ni²⁺ 0,065

СlO^–₃ 0,08

Вода До 100%

Температура фосфатирования 75-80°С, время фосфатирования 10-15 мин, поверхностная плотность покрытия 23,0 г/м². Внешний вид покрытия – темное крупнокристаллическое.

Таким образом применение предлагаемого способа получения фосфатного покрытия обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:

снижение температуры фосфатирования;

уменьшение времени фосфатирования;

снижение поверхностной плотности покрытия – уменьшение расхода фосконцентрата;

технологичность применения, не требующая применения корректирующего раствора.

Данное изобретение с успехом применяется при фосфатировании кабин и кузовов легковых и грузовых автомобилей с получением мелкокристаллического коррозионно-стойкого покрытия перед окраской анодным электроосаждением.

Формула изобретения

Способ получения фосфатного покрытия, включающий обработку поверхности металла водным раствором, содержащим ионы цинка, фосфата, нитрата, никеля и хлората, отличающийся тем, что для получения мелкокристаллического коррозионно-стойкого фосфатного покрытия при температуре фосфатирования 30-45°С за время от 2 до 10 мин, водный раствор дополнительно содержит ионы кальция при следующем содержании компонентов, г/л:

Zn²⁺ 1,527-3,225

P₂O₅ 4,347-8,385

NO^– ₃0,822-1,935

Ni²⁺ 0,023-0,086

СlO^–₃ 0,587-1,505

Са²⁺ 0,06-0,157