RU2143012C1 - Composition for amorphous phosphatization of metal surfaces - Google Patents
Composition for amorphous phosphatization of metal surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143012C1 RU2143012C1 RU98106995A RU98106995A RU2143012C1 RU 2143012 C1 RU2143012 C1 RU 2143012C1 RU 98106995 A RU98106995 A RU 98106995A RU 98106995 A RU98106995 A RU 98106995A RU 2143012 C1 RU2143012 C1 RU 2143012C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- phosphating
- coating
- succinic
- phosphate
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 32
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 235000011044 succinic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 150000002913 oxalic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- 150000003444 succinic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 37
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical class [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 55
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 48
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 14
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 abstract description 14
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 12
- 239000011701 zinc Substances 0.000 abstract description 12
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 39
- 239000000047 product Substances 0.000 description 34
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 28
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 27
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 6
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 6
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 5
- HFVMEOPYDLEHBR-UHFFFAOYSA-N (2-fluorophenyl)-phenylmethanol Chemical compound C=1C=CC=C(F)C=1C(O)C1=CC=CC=C1 HFVMEOPYDLEHBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000219095 Vitis Species 0.000 description 4
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 4
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 4
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 4
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- VSOYJNRFGMJBAV-UHFFFAOYSA-N N.[Mo+4] Chemical compound N.[Mo+4] VSOYJNRFGMJBAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 239000004254 Ammonium phosphate Substances 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 2
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 2
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 2
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 2
- 229910000148 ammonium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019289 ammonium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Natural products OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940024464 emollients and protectives zinc product Drugs 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N phenolphthalein Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2C(=O)O1 KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 2
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 2
- RVEZZJVBDQCTEF-UHFFFAOYSA-N sulfenic acid Chemical compound SO RVEZZJVBDQCTEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 5-aminoisoindole-1,3-dione Chemical compound NC1=CC=C2C(=O)NC(=O)C2=C1 PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical class [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical class CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical class OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910000318 alkali metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Polymers 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical class [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N manganese zinc Chemical compound [Mn].[Zn] WJZHMLNIAZSFDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- CKRORYDHXIRZCH-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;dihydrate Chemical class O.O.OP(O)(O)=O CKRORYDHXIRZCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Inorganic materials [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 description 1
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011008 sodium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- IUTCEZPPWBHGIX-UHFFFAOYSA-N tin(2+) Chemical compound [Sn+2] IUTCEZPPWBHGIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в частности к концентрированным композициям, которые используются при приготовлении растворов для одновременного обезжиривания и аморфного фосфатирования сталей, цветных металлов (цинк, алюминий и их сплавы). The invention relates to chemical surface treatment of metals, in particular to concentrated compositions that are used in the preparation of solutions for the simultaneous degreasing and amorphous phosphating of steels, non-ferrous metals (zinc, aluminum and their alloys).
Интенсификация процессов, увеличение срока действия оборудования, улучшение качества продукции требуют усовершенствования методов обработки металлических поверхностей. Одним из таких методов является фосфатирование, широко используемое в настоящее время для получения твердого покрытия из нерастворимого фосфата, которое хорошо взаимодействует с металлической поверхностью и отличается более высокими адгезионными свойствами, чем поверхность металла. Intensification of processes, increasing the life of equipment, improving product quality require improved methods of processing metal surfaces. One of these methods is phosphating, which is widely used at present to obtain a solid coating of insoluble phosphate, which interacts well with a metal surface and has higher adhesive properties than a metal surface.
Предварительная химическая обработка металлических изделий фосфатирующими растворами, содержащими фосфаты металлов, позволяет увеличить коррозийную стойкость, улучшить противозадирные свойства, повысить антифрикционные свойства и адгезию лакокрасочных материалов, снизить расход металла при его обработке. Preliminary chemical treatment of metal products with phosphating solutions containing metal phosphates can increase corrosion resistance, improve extreme pressure properties, increase antifriction properties and adhesion of paints and varnishes, and reduce metal consumption during its processing.
Фосфатирующие и защитные фосфатные составы применяются в машиностроении, металлообработке, строительстве, приборостроении, самолетостроении, металлургии, метизной, электротехнической и ряде других отраслей промышленности. Наиболее широко они применяются в производствах автомобилей, морских и прогулочных судов, авиации, в оборонной промышленности. Phosphating and protective phosphate compounds are used in mechanical engineering, metalworking, construction, instrument making, aircraft manufacturing, metallurgy, hardware, electrical and a number of other industries. They are most widely used in the production of automobiles, marine and pleasure craft, aviation, and in the defense industry.
Наиболее распространенной разновидностью фосфатирования является цинкофосфатное фосфатирование. Цинкофосфатное фосфатирование - создание на поверхности металла мелкокристаллической пленки, состоящей из фосфатов цинка, для придания фосфатным покрытиям специальных свойств. Основным, используемым для этих целей сырьем является оксид цинка. The most common type of phosphating is zinc phosphate phosphating. Zinc phosphate phosphating is the creation of a fine-crystalline film consisting of zinc phosphates on the metal surface to impart special properties to phosphate coatings. The main raw material used for these purposes is zinc oxide.
С целью замены дорогостоящего и дефицитного оксида цинка на более дешевое и доступное сырье, в последнее время получил развитие метод фосфатирования растворами фосфатов щелочных и щелочноземельных металлов - составы для аморфного фосфатирования. In order to replace expensive and scarce zinc oxide with cheaper and more affordable raw materials, the method of phosphating with solutions of phosphates of alkali and alkaline earth metals - compositions for amorphous phosphating has recently developed.
Область его применения: черные металлы, стальная лента, низкоуглеродистая сталь, изделия из меди, цинка, алюминия и их сплавов. Its scope: ferrous metals, steel tape, low carbon steel, products from copper, zinc, aluminum and their alloys.
К таким составам предъявляются определенные требования в соответствии с ГОСТами: "Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием" (ГОСТ 9 - 402 - 80 или СТ СЭВ 5732 - 86 М, 1992 г.) и "Покрытия металлические и неметаллические, неорганические. Технические требования, правила приемки и методы контроля" (ГОСТ 9.301 - 88, ГОСТ 9.302 - 88), а именно:
1. Фосфатирование можно проводить с одновременным обезжириванием. В этом случае для фосфатирования необходимо применять слабозагрязненные изделия (1-ая степень зажиренности - ГОСТ 9.402-80, с. 2, п. 1 - 4, табл. N 1). При более глубоком загрязнении необходимо проводить операцию обезжиривания дополнительно.Such formulations are subject to certain requirements in accordance with GOST: "A unified system of protection against corrosion and aging. Varnish-and-paint coatings. Preparation of metal surfaces before painting" (GOST 9 - 402 - 80 or ST SEV 5732 - 86 M, 1992) and " Metallic and non-metallic, inorganic coatings. Technical requirements, acceptance rules and control methods "(GOST 9.301 - 88, GOST 9.302 - 88), namely:
1. Phosphating can be carried out with simultaneous degreasing. In this case, for phosphating, it is necessary to use slightly contaminated products (the first degree of fat content is GOST 9.402-80, p. 2, p. 1 - 4, tab. N 1). In case of deeper contamination, an additional degreasing operation is necessary.
2. При фосфатировании покрытие должно иметь аморфную плотную упаковку, равномерно распределенную по поверхности металла (ГОСТ 9.402-80, п. 5.9). 2. When phosphating, the coating should have an amorphous dense packaging uniformly distributed over the metal surface (GOST 9.402-80, paragraph 5.9).
3. Поверхностная плотность аморфного покрытия не должна превышать 0,2 - 1 г/м2 (толщина 0,2 - 0,6 мкм) с. 41, п. 5 - 7.3. The surface density of the amorphous coating should not exceed 0.2 - 1 g / m 2 (thickness 0.2 - 0.6 μm) s. 41, p. 5 - 7.
4. Покрытие должно иметь достаточную сплошность (для стали ГОСТ 9.402, п. 5. 10, с. 43; для алюминия и цинка - ГОСТ 9.302-88, табл. 15. с. 31) и коррозионную стойкость (ГОСТ 9.302 - 88, с. 11, табл. 3). 4. The coating should have sufficient continuity (for steel GOST 9.402,
5. Потери металла (травление) при фосфатировании должно быть незначительными. 5. Loss of metal (etching) during phosphating should be negligible.
6. При проведении фосфатирования методом распыления величина пены не должна превышать 4 - 5 см. Величину пены определяют: берут 250 мл рабочего раствора (10 - 20 г/дм3), помещают в цилиндр и встряхивают.6. When phosphating by spraying, the size of the foam should not exceed 4 - 5 cm. The size of the foam is determined: take 250 ml of the working solution (10 - 20 g / dm 3 ), place in the cylinder and shake.
7. Обезжиривание после фосфатирования должно соответствовать первой степени (время разрыва пленки воды при стекании с металлической пластинки - 30 и более секунд) ГОСТ 9.402 - 80, п. 5.5.2. 7. Degreasing after phosphating should correspond to the first degree (time of tearing of a film of water when draining from a metal plate - 30 seconds or more) GOST 9.402 - 80, paragraph 5.5.2.
8. Цвет покрытия: на стали - радужный с преобладанием синего; на алюминии - радужно-желтый; на цинке - серовато-радужный (ГОСТ 9.301 - 88, с. 9, табл. 1, п. 26). 8. Coating color: on steel - rainbow with a predominance of blue; on aluminum - rainbow yellow; on zinc - grayish-rainbow (GOST 9.301 - 88, p. 9, table. 1, p. 26).
Анализ патентно-технической литературы позволяет сделать выводы о том, что актуальность проблемы совершенствования процессов фосфатирования и создание новых составов (композиций) не вызывает сомнений. Об этом свидетельствует большой комплекс научно-исследовательских работ, направленных как на совершенствование процессов фосфатирования, разработку оборудования, так и на синтез новых фосфатирующих составов. Особенно интенсивно такие работы проводятся в Японии, США, Великобритании, Франции и Германии. The analysis of patent technical literature allows us to conclude that the urgency of the problem of improving the processes of phosphating and the creation of new compositions (compositions) is not in doubt. This is evidenced by a large range of research projects aimed both at improving phosphating processes, developing equipment, and at synthesizing new phosphating compounds. Especially intensively, such work is carried out in Japan, the USA, Great Britain, France and Germany.
При синтезе новых составов исследователи отходят от традиционных составов на основе цинка, марганца и заменяют их на более экологически чистые - фосфаты щелочных металлов или на органические полимерные сложные фосфорные соединения. Органические добавки выполняют роль поверхностно-активных веществ (ПАВ), снижают поверхностное натяжение, обеспечивая большую подвижность ионов на границе раздела фаз, улучшают кристаллизацию фосфатов, а также влияют на растворимость отдельных компонентов. In the synthesis of new compounds, researchers move away from traditional zinc-manganese-based compounds and replace them with more environmentally friendly ones — alkali metal phosphates or organic polymer complex phosphorus compounds. Organic additives play the role of surface-active substances (SAS), reduce surface tension, providing greater ion mobility at the phase boundary, improve phosphate crystallization, and also affect the solubility of individual components.
Все более широкое распространение получают универсальные составы, совмещающие несколько операций, например, обезжиривание и фосфатирование, очистку от загрязнений и активацию и т.д. Universal formulations combining several operations, for example, degreasing and phosphating, purification from pollution and activation, etc., are becoming more widespread.
Все большее распространение получают сухие (порошковые) и жидкие фосфатирующие концентраты - КЦПФ, КФА - 11, КФА - 8, АБФК (алюмофосфатные), имеющие ряд преимуществ перед неконцентрированными составами. Они более транспортабельны, более гибки при применении, имеют меньший удельный расход и лучшие качественные показатели покрытия (Трофимов Ю.М., Судаков А.Г., Чумаевский В. А. и Капралов А.В. "Метод исследования процесса формирования аморфных фосфатных покрытий", сб. "Технология и защита производства сульфитных солей и фосфорсодержащих продуктов", Л., 1986, с. 30 - 37). Dry (powder) and liquid phosphating concentrates — KCPF, KFA-11, KFA-8, ABPK (aluminophosphate), which have several advantages over non-concentrated formulations, are becoming more widespread. They are more transportable, more flexible in use, have lower specific consumption and better quality coatings (Trofimov Yu.M., Sudakov A.G., Chumaevsky V.A. and Kapralov A.V. "Method for studying the formation of amorphous phosphate coatings ", Sat." Technology and protection of the production of sulfite salts and phosphorus-containing products ", L., 1986, S. 30 - 37).
Известен фосфатирующий раствор, имеющий pH 5,5 - 6,5, следующего состава (г/л): 0,1 - 50 фосфат-ионов в виде кислых солей фосфатов щелочных металлов, 0,01 - 0,5 ионов олова (II) и в 2 - 12 раз больше ионов фтора, чем олова (Патент США N 4220486, Опубл. 06.07.79). Состав позволяет получить аморфное покрытие с улучшенной коррозийной стойкостью. Known phosphating solution having a pH of 5.5 to 6.5, the following composition (g / l): 0.1 to 50 phosphate ions in the form of acid salts of phosphates of alkali metals, 0.01 to 0.5 ions of tin (II) and 2 to 12 times more fluorine ions than tin (US Patent No. 4220486, Publ. 06.07.79). The composition allows to obtain an amorphous coating with improved corrosion resistance.
Известен раствор для фосфатирования металлической поверхности, имеющий следующий состав (мас.%): дигидрофосфат натрия - 1,2 - 1,6, молибдат натрия или аммония в пересчете на Mo6+ - 0,005 - 0,008, фторид или бифторид натрия или калия 0,03 - 0,05, виноградная или щавелевая кислота - 0,021 - 0,056, эфиры кислот - 0,046 - 0,124 или смеси натриевых солей алкилбензолсульфокислот C12-C18 - 0,00093 - 0,0250 (Авт. свид. N 1229237, БИ. N 17, 1985 г.).A known solution for phosphating a metal surface, having the following composition (wt.%): Sodium dihydrogen phosphate - 1.2 - 1.6, sodium or ammonium molybdate in terms of Mo 6+ - 0.005 - 0.008, sodium or potassium fluoride or bifluoride 0, 03 - 0.05, grape or oxalic acid - 0.021 - 0.056, acid esters - 0.046 - 0.124 or a mixture of sodium salts of alkylbenzenesulfonic acids C12-C18 - 0.00093 - 0.0250 (Auth. Certificate N 1229237, BI.
Общим недостатком этих составов является то, что они одержат токсичные фториды натрия или калия и олово. A common disadvantage of these formulations is that they contain toxic sodium or potassium fluorides and tin.
Известно, что с целью улучшения обработки поверхности стали используют фосфатирующий раствор следующего состава (г/л): водный раствор фосфата натрия и фосфата аммония - 1 - 15, ароматические нитросоединения > 1,0. Величина pH 3,0 - 6,5, температура 40 - 55oC (Патент США N 4181539, опубл. 01.01.80).It is known that in order to improve the surface treatment of steel, a phosphating solution of the following composition (g / l) is used: an aqueous solution of sodium phosphate and ammonium phosphate - 1-15, aromatic nitro compounds> 1.0. The pH value of 3.0 - 6.5, a temperature of 40 - 55 o C (US Patent N 4181539, publ. 01.01.80).
Недостатком известного состава является его ограниченное применение - только для сталей. A disadvantage of the known composition is its limited use - only for steels.
Известен раствор для одновременного обезжиривания и фосфатирования, содержащий (мас. %): дигидрофосфат натрия (NaH2PO4) - 0,6 - 1,3, молибден - 0,002 - 0,006, фосфамин - 0,046 - 0,095, ДС-10, ДС-7 - 0,0093 - 0,0140, виноградная или щавелевая кислота - 0,021 - 0,092 (Авт. свид. N 1114711, БИ N 35, 1984 г.).A known solution for simultaneous degreasing and phosphating, containing (wt.%): Sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ) - 0.6 - 1.3, molybdenum - 0.002 - 0.006, phosphamine - 0.046 - 0.095, DS-10, DS- 7 - 0.0093 - 0.0140, grape or oxalic acid - 0.021 - 0.092 (Auth. Certificate N 1114711, BI N 35, 1984).
Присутствие фосфамина и ДС - 10, ДС - 7 в растворе способствует обезжириванию изделий, повышению коррозийной стойкости и уменьшению шламообразования, но применение вышеуказанных ПАВов вызывает значительное пенообразование. Высота пены находится на уровне 8 - 10 см, что является существенным недостатком известного состава. The presence of phosphamine and DS-10, DS-7 in the solution contributes to the degreasing of products, increase corrosion resistance and reduce sludge formation, but the use of the above surfactants causes significant foaming. The height of the foam is at the level of 8 - 10 cm, which is a significant drawback of the known composition.
Известен раствор для фосфатирования сталей, алюминия, цинка, содержащий (г/дм3): H3PO4 - 5 - 10,3, Na2CO3 - 1,4 - 2,8, (NH4)2•Mo7O24• 4H2O - 0,05 - 0,09, сульфанол - 0,1 - 0,2, фосфамин - 0,4 - 0,8, виноградная кислота - 0,2 - 0,4.Known solution for phosphating steels, aluminum, zinc, containing (g / dm 3 ): H 3 PO 4 - 5 - 10.3, Na 2 CO 3 - 1.4 - 2.8, (NH 4 ) 2 • Mo 7 O 24 • 4H 2 O - 0.05 - 0.09, sulfanol - 0.1 - 0.2, phosphamine - 0.4 - 0.8, grape acid - 0.2 - 0.4.
Данный фосфатирующий состав получают путем растворения 18,4 - 20 г/л фосфатирующего концентрата для аморфного фосфатирования КФА - 8, имеющего состав, соответствующий ТУ 113 - 08 - 0581 - 86, а именно (мас.%): H3PO4 - 27 - 29, Na2CO3 - 7,25 - 8,0, (NH4)2•Mo7O24•4H2O - 0,17 - 0,23, сульфанол - 0,53 - 0,56, фосфамин - 2,1-2,2, виноградная кислота - 1,08 - 1,15.This phosphating composition is obtained by dissolving 18.4 - 20 g / l of phosphating concentrate for amorphous phosphating of CFA-8, having a composition corresponding to TU 113 - 08 - 0581 - 86, namely (wt.%): H 3 PO 4 - 27 - 29, Na 2 CO 3 - 7.25 - 8.0, (NH 4 ) 2 • Mo 7 O 24 • 4H 2 O - 0.17 - 0.23, sulfanol - 0.53 - 0.56, phosphamine - 2.1-2.2, grape acid - 1.08 - 1.15.
Недостаток этого состава заключается в относительно высоком содержании кислоты и для поддержания необходимого pH раствора - 4,5 - 5,0 необходимо вводить дополнительно раствор едкого натра (20%) - 7,0 - 9,0 г/дм3.The disadvantage of this composition is the relatively high acid content and to maintain the required pH of the solution - 4.5 - 5.0, it is necessary to introduce an additional sodium hydroxide solution (20%) - 7.0 - 9.0 g / dm 3 .
Известна фосфатная композиция, которая используется для обработки стали, цинка, алюминия, магния и их сплавов. Композиция содержит дигидратфосфаты одновалентного металла (Na, K, NH4), кислую активирующую добавку (H2SO4) и ПАВ (мас.%): NaH2PO4 - 90 - 20, NH4H2PO4 - 0 - 68, H2SO4 - 4 - 3, ПАВ - 6 - 3.Known phosphate composition, which is used for the treatment of steel, zinc, aluminum, magnesium and their alloys. The composition contains monovalent metal dihydrate phosphates (Na, K, NH 4 ), an acid activating additive (H 2 SO 4 ) and surfactant (wt.%): NaH 2 PO 4 - 90 - 20, NH 4 H 2 PO 4 - 0 - 68 , H 2 SO 4 - 4 - 3, surfactant - 6 - 3.
Для приготовления фосфатирующего раствора берут 5 - 80 г композиции и растворяют в 1 литре воды (Патент Великобритании N 1360266, опубл. 1970 г.). To prepare a phosphating solution take 5 to 80 g of the composition and dissolve in 1 liter of water (UK Patent N 1360266, publ. 1970).
Недостатком известного состава является то, что он содержит сильную серную кислоту, которая вызывает значительное травление металлов при их фосфатировании. A disadvantage of the known composition is that it contains strong sulfuric acid, which causes significant etching of metals during their phosphation.
Наиболее близким к предлагаемому составу по технической сущности и достигаемому результату является фосфатная композиция, защищенная Патентом Великобритании N 1338468, опубл. 1970 г., которая содержит однозамещенные соли щелочного металла или аммония фосфорной кислоты (MeH2PO4 - где Me - K, Na, NH4), окислители и ПАВ при следующем соотношении компонентов (мас.%): PO4 - 75 - 95 или в пересчете на P2O5 - 34,1 - 43,2, винная или лимонная или яблочная кислота - 0,4 - 6,0, фосфорная кислота - 0,5 - 3,0, ПАВ - 0 - 15, окислители (нитрат или нитрит или хлорат натрия) - 0 - 10.Closest to the proposed composition by technical nature and the achieved result is a phosphate composition protected by British Patent N 1338468, publ. 1970, which contains monosubstituted salts of an alkali metal or ammonium phosphoric acid (MeH 2 PO 4 - where Me - K, Na, NH 4 ), oxidizing agents and surfactants in the following ratio of components (wt.%): PO 4 - 75 - 95 or in terms of P 2 O 5 - 34.1 - 43.2, tartaric or citric or malic acid - 0.4 - 6.0, phosphoric acid - 0.5 - 3.0, surfactant - 0 - 15, oxidizing agents (nitrate or nitrite or sodium chlorate) - 0 - 10.
Для приготовления фосфатирующего раствора растворяют 50 - 90 г композиции в 1 л воды. Процесс проводят при температуре 45 - 65oC и значении pH раствора 3,0 - 4,2. В качестве окислителей используют ионы: NO3, NO2 и ClO3, а активирующей добавки - молибдат аммония. В качестве ПАВ можно применять высокомолекулярные жирные спирты, полиоксиэтилированные алкилфенолы, сополимеры оксидов этилена и пропилена.To prepare a phosphating solution, 50 to 90 g of the composition is dissolved in 1 liter of water. The process is carried out at a temperature of 45 - 65 o C and a pH of a solution of 3.0 - 4.2. As oxidizing agents, ions are used: NO 3 , NO 2 and ClO 3 , and the activating additive is ammonium molybdate. As surfactants, high molecular weight fatty alcohols, polyoxyethylated alkyl phenols, copolymers of ethylene and propylene oxides can be used.
Недостатки прототипа заключаются в том, что в качестве окислителей используют нитриты и хлораты, загрязняющие окружающую среду, поэтому имеются требования общественных организаций на ограничение их применения, а также то, что проводят фосфатирование при pH 3,0 - 4,2. Это вызывает потери металла за счет травления. Потери металла, в зависимости от условий фосфатирования, составляют 2,4 - 2,1 г/м2.The disadvantages of the prototype are that nitrites and chlorates that pollute the environment are used as oxidizing agents, therefore there are requirements of public organizations to limit their use, as well as the fact that they carry out phosphating at pH 3.0 - 4.2. This causes metal loss due to etching. Loss of metal, depending on the phosphating conditions, is 2.4 - 2.1 g / m 2 .
Кроме того, введение значительного количества ПАВ (до 15%) ухудшает работу оборудования из-за повышенного пенообразования. In addition, the introduction of a significant amount of surfactants (up to 15%) impairs the operation of the equipment due to increased foaming.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является создание высококонцентрированной фосфатной композиции, обеспечивающей в процессе фосфатирования получение аморфного покрытия высокого качества с одновременным обезжириванием фосфатируемых изделий, а также расширение номенклатуры фосфатируемых металлических изделий (сталь, цинк, алюминий и их сплавы), снижение пено- и шламообразования без нарушения современных экологических требований. The technical problem solved by the invention is the creation of a highly concentrated phosphate composition, which provides a high-quality amorphous coating in the process of phosphating while degreasing phosphated products, as well as expanding the range of phosphated metal products (steel, zinc, aluminum and their alloys), reducing foam and sludge formation without violating modern environmental requirements.
Технический результат достигается за счет того, что в известное техническое решение - композицию для фосфатирования, содержащую дигидрофосфаты щелочных металлов (K, Na) или аммония, молибдат, ПАВ, кислую активирующую добавку внесены некоторые изменения и дополнения. The technical result is achieved due to the fact that in the well-known technical solution - a composition for phosphating, containing dihydrogen phosphates of alkali metals (K, Na) or ammonium, molybdate, surfactant, an acid activating additive, some changes and additions are made.
В качестве активирующей добавки вводят смесь янтарной и щавелевой кислот при их соотношении 0,1 : 0,8, при общем содержании смеси в композиции 1,0 - 6,0 мас.%, а также при следующем содержании в композиции других компонентов (мас. %): фосфаты (в пересчете на P2O5) - 40 - 58, молибдат (в пересчете на Mo6+) - 0,1 - 2,0, ПАВ - 0,33 - 3,3.As an activating additive, a mixture of succinic and oxalic acids is introduced at a ratio of 0.1: 0.8, with a total mixture content of 1.0 to 6.0 wt.%, As well as the following other components in the composition (wt. %): phosphates (in terms of P 2 O 5 ) - 40 - 58, molybdate (in terms of Mo 6+ ) - 0.1 - 2.0, surfactant - 0.33 - 3.3.
В качестве дигидрофосфата аммония можно использовать некондиционный продукт производства аммофоса. В соответствии с ГОСТ 18918 - 85 (СТ СЭВ 3372-81), некондиционным является аммофос с гранулометрическим составом менее 1 мм. As ammonium dihydrogen phosphate, you can use a substandard product of the production of ammophos. In accordance with GOST 18918 - 85 (ST SEV 3372-81), ammophos with a particle size distribution of less than 1 mm is substandard.
Введение смеси янтарной (этан 1,2 дикарбоновая - HOOCCH2COOH) и щавелевой (HOCOCOOH) кислот оказывает существенное влияние на формирование аморфного фосфатного покрытия.The introduction of a mixture of succinic (
Щавелевая и янтарная кислоты образуют с ионами Fe3+ и Fe2+ комплексные соединения и при этом снижают окислительно- восстановительный потенциал системы Fe3+/Fe2+, что создает термодинамические условия для интенсивного окисления Fe2+ кислородом воздуха до Fe3+, т.е. до FePO4, что формирует аморфное покрытие, которое имеет хорошую сплошность, антикоррозийные свойства и радужный с преобладанием синего цвета (на стали). Щавелевая кислота дает более прочные комплексы с ионами железа и в большей степени снижает окислительно-восстановительный потенциал системы Fe3+/Fe2+, что способствует более интенсивному окислению ионов Fe2+, причем образуется не только фосфат Fe3+, но и гидроокись Fe(OH)3, которая снижает качество пленки и придает ей некондиционный желтый оттенок (на стали).Oxalic and succinic acids form complex compounds with Fe 3+ and Fe 2+ ions and at the same time reduce the redox potential of the Fe 3+ / Fe 2+ system , which creates thermodynamic conditions for the intense oxidation of Fe 2+ with air oxygen to Fe 3+ , those. to FePO 4 , which forms an amorphous coating that has good continuity, anti-corrosion properties and rainbow with a predominance of blue (on steel). Oxalic acid gives stronger complexes with iron ions and to a greater extent reduces the redox potential of the Fe 3+ / Fe 2+ system , which contributes to a more intense oxidation of Fe 2+ ions , and not only Fe 3+ phosphate but also Fe hydroxide is formed (OH) 3 , which reduces the quality of the film and gives it a substandard yellow tint (on steel).
Это имеет место при соотношении янтарной и щавелевой кислот менее 0,1, поэтому, чтобы избежать ухудшения качества пленки и в достаточной степени снизить потенциал системы Fe3+/Fe2+ и окислить ионы Fe2+ с образованием FePO4 соотношение янтарной и щавелевой кислот не должно быть менее 0,1.This occurs when the ratio of succinic and oxalic acids is less than 0.1, therefore, in order to avoid deterioration of the film quality and sufficiently reduce the potential of the Fe 3+ / Fe 2+ system and oxidize Fe 2+ ions with the formation of FePO 4, the ratio of succinic and oxalic acids must not be less than 0.1.
При возрастании этого соотношения до значения, большего 0,8, снижение окислительно-восстановительного потенциала системы Fe3+/Fe2+ незначительно, что приводит к неинтенсивному окислению ионов Fe2+ и, как следствие, к большому содержанию Fe3(PO4)2 в составе фосфатной пленки и к снижению ее защитных свойств.When this ratio increases to a value greater than 0.8, the decrease in the redox potential of the Fe 3+ / Fe 2+ system is insignificant, which leads to a non-intense oxidation of Fe 2+ ions and, as a consequence, to a high content of Fe 3 (PO 4 ) 2 in the composition of the phosphate film and to reduce its protective properties.
Оптимальное содержание смеси янтарной и щавелевой кислоты в композиции, учитывая некоторые отличия влияния их на структуру образования защитной пленки и некоторые качественные показатели покрытия, были определены эмпирическим путем. При уменьшении смеси этих кислот ниже 1 мас.% процесс фосфатирования с одной стороны замедлялся, а с другой ухудшаются такие показатели, как масса покрытия, сплошность, коррозийная стойкость. The optimal content of a mixture of succinic and oxalic acid in the composition, taking into account some differences in their influence on the structure of formation of the protective film and some qualitative indicators of the coating, were determined empirically. With a decrease in the mixture of these acids below 1 wt.%, The phosphating process on the one hand slowed down, and on the other hand deteriorated indicators such as coating weight, continuity, and corrosion resistance.
При увеличении содержания смеси янтарной и щавелевой кислот выше 6 мас.% качество покрытия ухудшается и несколько изменяется его цвет. With an increase in the content of the mixture of succinic and oxalic acids above 6 wt.%, The coating quality deteriorates and its color changes somewhat.
Фосфатную композицию в зависимости от содержания P2O5 в ней и назначения (изделия из какого материала подвергаются фосфатированию) получают двумя способами.The phosphate composition, depending on the content of P 2 O 5 in it and the purpose (products from which material are phosphated), are obtained in two ways.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами. The essence of the invention is illustrated by the following examples.
Первый способ - получение сухой композиции. The first method is to obtain a dry composition.
Кристаллический или порошковый дигидрофосфат натрия измельчают в дробилке с получением однородного по гранулометрическому составу продукта. Для приготовления 100 кг композиции взвешивают измельченный дигидрофосфат натрия - 90 кг, загружают в барабанный смеситель, прибавляют 2,3 кг аммония молибденовокислого и перемешивают. После смешения подают смесь янтарной и щавелевой кислот - 3,5 кг, причем янтарной - 1,09 кг, а щавелевой 2,41 кг, т. е. соотношение янтарной/щавелевой составляет - 0,45. Смесь перемешивают в барабанном смесителе в течение ~ 10 мин. Отдельно приготавливают суспензию неонола (ПАВ), для чего 1,8 кг неонола смешивают с 1,86 дм3 горячей воды и тщательно перемешивают до растворения. Полученную суспензию с помощью форсунки разбрызгивали в барабан - смеситель.Crystalline or powder sodium dihydrogen phosphate is crushed in a crusher to obtain a product with a uniform particle size distribution. To prepare 100 kg of the composition, chopped sodium dihydrogen phosphate - 90 kg is weighed, loaded into a drum mixer, 2.3 kg of ammonium molybdenum acid are added and mixed. After mixing, a mixture of succinic and oxalic acids is supplied - 3.5 kg, with succinic acid - 1.09 kg, and oxalic acid 2.41 kg, i.e., the ratio of succinic / oxalic is 0.45. The mixture is stirred in a drum mixer for ~ 10 minutes. Separately, a suspension of neonol (surfactant) is prepared, for which 1.8 kg of neonol is mixed with 1.86 dm 3 of hot water and thoroughly mixed until dissolved. The resulting suspension was sprayed with a nozzle into a mixer drum.
Полученную смесь перемешивают в течение 30 мин. Готовую композицию анализировали на содержание P2O5 и на условно - общую щелочность. (Количество миллилитров 0,1 М NaOH, пошедшее на титрование 1 г композиции. В качестве индикатора применяют фенолфталеин).The resulting mixture was stirred for 30 minutes. The finished composition was analyzed for the content of P 2 O 5 and for conditionally total alkalinity. (The number of milliliters of 0.1 M NaOH, which went to titration of 1 g of the composition. Phenolphthalein is used as an indicator).
Композиция имела следующий состав (мас.%): P2O5 - 40, Mo6+ - 1,2, неонол (ПАВ) - 1,8, смесь янтарной и щавелевой кислот - 3,5, при соотношении янтарная щавелевая - 0,45. Щелочность композиции - 67 точек.The composition had the following composition (wt.%): P 2 O 5 - 40, Mo 6+ - 1.2, neonol (surfactant) - 1.8, a mixture of succinic and oxalic acids - 3.5, with a ratio of amber oxalic - 0 , 45. The alkalinity of the composition is 67 points.
Неонол - неионогенный ПАВ, оксиэтилированный моноалкилфенол состава R - C6H4O(C2H4O)n•H, где n = 10 - 12, а R - углеводородный радикал, имеющий 9 атомов углерода.Neonol is a nonionic surfactant, ethoxylated monoalkylphenol of the composition R - C 6 H 4 O (C 2 H 4 O) n • H, where n = 10 - 12, and R is a hydrocarbon radical having 9 carbon atoms.
Композиция применима для фосфатирования изделий из стали, цинка, алюминия и их сплавов. Рабочие растворы фосфатирования приготавливают путем растворения 10 г (для стали), 15 г (для цинка), 20 г (для алюминия) композиции в 1 л воды. The composition is applicable for phosphating products from steel, zinc, aluminum and their alloys. Working phosphate solutions are prepared by dissolving 10 g (for steel), 15 g (for zinc), 20 g (for aluminum) of the composition in 1 liter of water.
Пример 1: Фосфатирование изделий из стали. Example 1: Phosphating of steel products.
10 г сухой композиции, имеющий следующий состав (мас.%): фосфат - 40, молибдат (Mo6+) - 1,2, неонол - 1,8, смесь янтарной и щавелевой кислот - 3,5 и отношение кислот янтарная/щавелевая - 0,45 растворяют в 1 л воды, получают рабочий раствор фосфатирования со следующим соотношением компонентов (г/л): фосфаты (в пересчете на P2O5) - 4,0, молибден (ион Mo6+) - 0,12, неонол (ПАВ) - 0,18, смесь янтарной и щавелевой кислот - 0,35, соотношение кислот янтарная/щавелевая - 0,45.10 g of a dry composition having the following composition (wt.%): Phosphate - 40, molybdate (Mo 6+ ) - 1.2, neonol - 1.8, a mixture of succinic and oxalic acids - 3.5, and the ratio of succinic / oxalic acids - 0.45 is dissolved in 1 liter of water, a working phosphating solution is obtained with the following ratio of components (g / l): phosphates (in terms of P 2 O 5 ) - 4.0, molybdenum (Mo 6+ ion) - 0.12 , neonol (surfactant) - 0.18, a mixture of succinic and oxalic acids - 0.35, the ratio of succinic / oxalic acids - 0.45.
Фосфатирование проводят погружением. Раствор нагревают до 50 - 60oC, а затем изделия погружают в ванну фосфатирования. Продолжительность - 10 мин. Отфосфатированные изделия промывают водой и сушат при температуре 90 - 110oC.Phosphating is carried out by immersion. The solution is heated to 50-60 ° C, and then the products are immersed in a phosphating bath. Duration - 10 minutes. The phosphated products are washed with water and dried at a temperature of 90 - 110 o C.
По данным микроскопического анализа - покрытие аморфное, равномерное, цвет - радужно-синий. Поверхностная плотноть - 0,6 г/м2 (толщина 0,4 мкм), сплошность 20 сек, коррозионная стойкость составляет более 220 часов, количество шлама - 0,6 г/м2, степень обезжиривания - более 30 сек, пенообразующая способность - 4 см. Потеря металла при фосфатировании за счет травления - 0,4 г/м2. Пример приведен в таблице N 1 под номером 1.According to microscopic analysis, the coating is amorphous, uniform, the color is rainbow blue. Surface plotnot - 0.6 g / m 2 (thickness 0.4 mm), the continuity of 20 sec, the corrosion resistance of over 220 hours, the amount of sludge - 0.6 g / m 2, the amount of defatting - more than 30 seconds, the foaming ability - 4 cm. Loss of metal during phosphating due to etching - 0.4 g / m 2 . An example is shown in
Другие примеры реализации предлагаемых композиций для фосфатирования изделий из стали приведены в таблице N 1 под NN 2 - 20. Здесь же приводятся результаты микроскопического анализа. Other examples of the implementation of the proposed compositions for phosphating steel products are shown in
Пример 21 - фосфатирование изделий из цинка и его сплавов. Example 21 - phosphating products from zinc and its alloys.
Для приготовления рабочего раствора берут 15 г сухой композиции (состав ее аналогичен примеру 1) и растворяют в 1 л воды. В результате получают раствор со следующим содержанием компонентов (мас.%): фосфаты (в пересчете на P2O5) - 6,0, молибден (Mo6+) - 0,18, ПАВ (неонол) - 0,27. Смесь янтарной и щавелевой кислоты - 0,52, при их соотношении - 0,45.To prepare the working solution take 15 g of dry composition (its composition is similar to example 1) and dissolved in 1 liter of water. The result is a solution with the following content of components (wt.%): Phosphates (in terms of P 2 O 5 ) - 6.0, molybdenum (Mo 6+ ) - 0.18, surfactant (neonol) - 0.27. A mixture of succinic and oxalic acid is 0.52, with a ratio of 0.45.
Изделия из цинка фосфатируют погружением в рабочий раствор или распылением в аппарате струйного типа. Температура раствора 50 - 60oC, продолжительность обработки: при погружении - 15 мин; при распылении - 3 мин. Отфосфатированные изделия промывают водопроводной водой и сушат при температуре 90 - 100oC.Zinc products are phosphated by immersion in a working solution or by spraying in a jet-type apparatus. The temperature of the solution is 50 - 60 o C, the processing time: when immersed - 15 min; when spraying - 3 minutes The phosphated products are washed with tap water and dried at a temperature of 90 - 100 o C.
По данным микроскопического анализа, поверхность готовых изделий имеет аморфную структуру, цвет покрытия - серовато- радужный, поверхностная плотность покрытия - 0,35 г/м2 (толщина - 0,5 мкм), сплошность 120 сек, коррозионная стойкость соответствует ГОСТу. Шлам при фосфатировании цинковых изделий практически не накапливается. Его количество - 0,085 г/м2, степень обезжиривания - 30 сек, травление незначительно - 0,035 г/м2.According to microscopic analysis, the surface of the finished products has an amorphous structure, the color of the coating is grayish iridescent, the surface density of the coating is 0.35 g / m 2 (thickness - 0.5 μm), the continuity is 120 seconds, and the corrosion resistance corresponds to GOST. Sludge during phosphating of zinc products practically does not accumulate. Its amount is 0.085 g / m 2 , the degree of degreasing is 30 seconds, etching is negligible - 0.035 g / m 2 .
Пример 22 - фосфатирование изделий из алюминия и его сплавов. Example 22 - phosphating products from aluminum and its alloys.
Для формирования оптимального по качеству фосфатного покрытия, рабочий фосфатирующий раствор готовят путем растворения 20 г сухой композиции (состав ее аналогичен приведенному в примере 1) в 1 л воды. Полученный раствор имеет следующее содержание основных компонентов (г/л): фосфаты (в пересчете на P2O5) - 8,0, молибден (Mo6+) - 0,24, ПАВ (неонол) 0,36, смесь янтарной и щавелевой кислот - 0,70, при их соотношении - 0,45.To form a phosphate coating of optimum quality, a working phosphating solution is prepared by dissolving 20 g of a dry composition (its composition is similar to that shown in Example 1) in 1 liter of water. The resulting solution has the following content of the main components (g / l): phosphates (in terms of P 2 O 5 ) - 8.0, molybdenum (Mo 6+ ) - 0.24, surfactant (neonol) 0.36, a mixture of amber and oxalic acid - 0.70, with a ratio of 0.45.
Рабочий фосфатирующий раствор нагревают до 50 - 60oC и наносят на изделия из алюминия распылением в аппарате струйного типа. Продолжительность обработка 3 - 5 мин. Отфосфатированные алюминиевые изделия промывают водопроводной водой и сушат при 90 - 110oC.The working phosphating solution is heated to 50-60 ° C and applied to aluminum products by spraying in a jet type apparatus. Processing time 3 - 5 min. Phosphated aluminum products are washed with tap water and dried at 90 - 110 o C.
По данным микроскопического анализа фосфатирующий слой готовых изделий имеет аморфную структуру, цвет покрытия серовато-радужный с желтоватым оттенком. Поверхностная плотность - 0,75 г/м2, сплошность фосфатного покрытия - 120 сек. Коррозионная стойкость соответствует ГОСТу. Шламообразование имеет место, но незначительное, количество шлама - 0,31 г/м2. Травление алюминия составляет 0,4 г/м2.According to microscopic analysis, the phosphating layer of the finished product has an amorphous structure, the color of the coating is grayish-iridescent with a yellowish tint. The surface density is 0.75 g / m 2 , the phosphate coating continuity is 120 sec. Corrosion resistance complies with GOST. Sludge formation takes place, but insignificant, the amount of sludge is 0.31 g / m 2 . Etching of aluminum is 0.4 g / m 2 .
Пример 23 - фосфатирование изделий из стали при использовании сухой композиции на основе аммония фосфорнокислого однозамещенного. Example 23 - phosphating steel products using a dry composition based on ammonium phosphate monosubstituted.
Композиция имеет следующий состав и соотношение компонентов (мас.%):
NH4H2PO4 - 91 (в пересчете на P2O5 - 50), (NH4)6•Mo7O24• 4H2O - 2,2 (в пересчете на Mo6+ - 1,2), ПАВ (неонол) - 3,0, смесь янтарной и щавелевой кислот - 3,8, при их соотношении - 0,45.The composition has the following composition and ratio of components (wt.%):
NH 4 H 2 PO 4 - 91 (in terms of P 2 O 5 - 50), (NH 4 ) 6 • Mo 7 O 24 • 4H 2 O - 2.2 (in terms of Mo 6+ - 1.2) , Surfactant (neonol) - 3.0, a mixture of succinic and oxalic acids - 3.8, with a ratio of 0.45.
Рабочий фосфатирующий раствор готовят растворением 10 г сухой фосфатной композиции в 1 л воды. В результате получают раствор со следующим содержанием компонентов (г/л): фосфат (P2O5) - 5,0, молибден (Mo6+) - 0,12, ПАВ - 0,3, смесь янтарной и щавелевой кислот - 0,38 при их соотношении 0,45.A working phosphating solution is prepared by dissolving 10 g of a dry phosphate composition in 1 l of water. The result is a solution with the following components (g / l): phosphate (P 2 O 5 ) - 5.0, molybdenum (Mo 6+ ) - 0.12, surfactant - 0.3, a mixture of succinic and oxalic acids - 0 , 38 with a ratio of 0.45.
Рабочий фосфатирующий раствор нагревают до 50 - 60oC и фосфатируют изделия из стали методом погружения. Продолжительность фосфатирования - 10 мин. Отфосфатированные изделия промывают водой и сушат при температуре 90 - 110oC.The working phosphating solution is heated to 50-60 ° C and the steel products are phosphated by immersion. The duration of phosphating is 10 minutes. The phosphated products are washed with water and dried at a temperature of 90 - 110 o C.
По данным микроскопического анализа, слой покрытия - равномерный, аморфный, цвет радужный с синевой. Поверхностная плотность покрытия - 1,3 г/м2 (толщина - 0,9 мкм), сплошность - 15 сек, коррозионная стойкость - 200 час. Количество шлама - ≈ 0,80 г/л, травление металла ≈ 0,42 г/м2.According to microscopic analysis, the coating layer is uniform, amorphous, the color is rainbow with blue. The surface density of the coating is 1.3 g / m 2 (thickness - 0.9 μm), the continuity is 15 seconds, and the corrosion resistance is 200 hours. The amount of sludge is ≈ 0.80 g / l, metal etching ≈ 0.42 g / m 2 .
Пример 18 - фосфатирование изделий из стали при использовании сухой композиции на основе некондиционного аммофоса. Example 18 - phosphating steel products using a dry composition based on substandard ammophos.
Для приготовления сухой композиции использовали некондиционный продукт производства аммофоса (гранулометрический состав - менее 1 мм), причем все 100% этого компонента были размером менее 1 мм (порошкообразный). To prepare the dry composition, a substandard product of ammophos production was used (particle size distribution - less than 1 mm), and all 100% of this component was less than 1 mm in size (powdery).
Сухая композиция приготавливалась аналогично описанному выше способу приготовления сухой композиции. В результате композиция содержит (мас.%): порошкообразный аммофос (частицы менее 1 мм) - 90,5, что в пересчете на P2O5 составляет - 42,6, аммоний молибденовокислый - 3,0 (в пересчете на Mo6+ - 1,6), ПАВ (неонол) - 3,3, смесь янтарной и щавелевой кислот - 3,2, при соотношении - 0,3.The dry composition was prepared similarly to the method described above for preparing the dry composition. As a result, the composition contains (wt.%): Powdered ammophos (particles less than 1 mm) - 90.5, which in terms of P 2 O 5 is - 42.6, ammonium molybdenum acid - 3.0 (in terms of Mo 6+ - 1.6), surfactant (neonol) - 3.3, a mixture of succinic and oxalic acids - 3.2, with a ratio of 0.3.
Рабочий фосфатирующий раствор готовят растворением 10 г сухой композиции в 1 л воды и получают раствор со следующим содержанием компонентов (г/л): фосфаты (в пересчете на P2O5) - 4,2, молибден (Mo6+) - 0,16, ПАВ - 0,33, смесь янтарной и щавелевой кислот 0,32, при их соотношении - 0,3.A working phosphating solution is prepared by dissolving 10 g of the dry composition in 1 l of water and a solution is obtained with the following components (g / l): phosphates (in terms of P 2 O 5 ) - 4.2, molybdenum (Mo 6+ ) - 0, 16, surfactant - 0.33, a mixture of succinic and oxalic acids 0.32, with a ratio of 0.3.
Рабочий фосфатирующий раствор нагревают до 50 - 60oC и фосфатируют изделия из стали методом распыления. Продолжительность фосфатирования - 3 мин. Отфосфатированные изделия промывают водой и сушат при 90 - 110oC. Цвет покрытия радужный с синевой. По данным микроскопического анализа, покрытие аморфное, равномерное. Поверхностная плотность покрытия - 1 г/м2 (толщина - 0,6 мкм). Сплошность - 30 сек, коррозионная стойкость - соответствует ГОСТу - выдерживает испытание в течение 150 час. Количество шлама в пределах - 2,3 г/м2 (это связано с тем, что аммофос содержит нерастворимый остаток). Травление металла - 0,3 г/м2. В таблице N 1 этот пример соответствует примеру 18.The working phosphating solution is heated to 50-60 ° C and the steel products are phosphated by spraying. The duration of phosphating is 3 minutes. The phosphated products are washed with water and dried at 90 - 110 o C. The color of the coating is rainbow with blue. According to microscopic analysis, the coating is amorphous, uniform. The surface density of the coating is 1 g / m 2 (thickness - 0.6 μm). Continuity - 30 seconds, corrosion resistance - complies with GOST - withstands the test for 150 hours. The amount of sludge in the range of 2.3 g / m 2 (this is due to the fact that ammophos contains an insoluble residue). Metal etching - 0.3 g / m 2 . In table No. 1, this example corresponds to example 18.
Второй способ - получение жидких растворов без предварительного сухого смешения. Этот способ приготовления растворов рекомендуется тем потребителям, которые имеют все компоненты сухой композиции и нет необходимости ее транспортировки на значительные расстояния. Сущность способа заключается в следующем. The second method is to obtain liquid solutions without prior dry mixing. This method of preparing solutions is recommended for those consumers who have all the components of the dry composition and there is no need for its transportation over significant distances. The essence of the method is as follows.
В реактор с механическим перемешиванием загружают 33 кг 74% фосфорной кислоты и разбавляют ее водой (20 дм3) и небольшими порциями при постоянном перемешивании загружают кальцинированную соду (Na2CO3) - 4,65 кг, в течение 30 - 40 минут. Полученный раствор дигидрофосфата натрия тщательно перемешивают до полного растворения соды и затем вводят смесь щавелевой (0,81 кг) и янтарной (0,36 кг) кислот, т.е. их суммарное количество 1,17 кг, соотношение янтарной к щавелевой - 0,45. Затем загружают водную суспензию аммония молибденовокислого (1 л воды и 0,5 кг соли) при механическом перемешивании. Отдельно приготавливают водную суспензию неонола (0,6 кг неонола и 2 л воды). После полного растворения добавляют 38 дм3 воды для корректировки плотности раствора, которая должна быть в пределах 1,2 - 1,25 г/см3.33 kg of 74% phosphoric acid are loaded into the reactor with mechanical stirring and diluted with water (20 dm 3 ) and calcined soda (Na 2 CO 3 ) of 4.65 kg is loaded in small portions with constant stirring for 30 to 40 minutes. The resulting sodium dihydrogen phosphate solution is thoroughly mixed until the soda is completely dissolved and then a mixture of oxalic (0.81 kg) and succinic (0.36 kg) acids, i.e. their total amount is 1.17 kg, the ratio of amber to oxalic is 0.45. Then load an aqueous suspension of ammonium molybdenum (1 l of water and 0.5 kg of salt) with mechanical stirring. Separately, an aqueous suspension of neonol is prepared (0.6 kg of neonol and 2 l of water). After complete dissolution, add 38 dm 3 of water to adjust the density of the solution, which should be in the range of 1.2 - 1.25 g / cm 3 .
В пересчете на сухой продукт, композиция имеет следующий состав (мас.%): P2O5 - 50, Mo6+ - 0,8, ПАВ (неонол) - 1,8, смесь янтарной и щавелевой кислот - 3,5, их соотношение - 0,45.In terms of dry product, the composition has the following composition (wt.%): P 2 O 5 - 50, Mo 6+ - 0.8, surfactant (neonol) - 1.8, a mixture of succinic and oxalic acids - 3.5, their ratio is 0.45.
Приготовленный рабочий раствор содержит (г/л): фосфаты (в пересчете на P2O5) 3,5, молибден (Mo) - 0,048, ПАВ (неонол) - 0,11, смесь янтарной и щавелевой кислот - 0,24, при их соотношении - 0,45.The prepared working solution contains (g / l): phosphates (in terms of P 2 O 5 ) 3.5, molybdenum (Mo) - 0.048, surfactant (neonol) - 0.11, a mixture of succinic and oxalic acids - 0.24, when their ratio is 0.45.
Этим раствором обрабатывают изделия из стали. Фосфатирование проводят при температуре - 50 - 60oC методом распыления. Продолжительность процесса - 3 мин. Профосфатированные изделия промывают водой и сушат при 90 - 110oC.Steel products are treated with this solution. Phosphating is carried out at a temperature of - 50 - 60 o C by spraying. The duration of the process is 3 minutes. Profosphated products are washed with water and dried at 90 - 110 o C.
По данным микроскопического анализа фосфатное покрытие имеет аморфную структуру, равномерно распределено. Цвет радужно-синий. Масса покрытия - 0,286 г/м2. Сплошность покрытия - 25 сек. Коррозионная стойкость в растворе NaCl - 100 часов. Количество шлама - 2,0 г/м2. Степень обезжиривания - > 30 сек. Пенообразующая способность раствора - 3,0 - 4,0 см. Потери металла ≈ 1,2 г/м2. Пример приведен в таблице N 1, как пример 6.According to microscopic analysis, the phosphate coating has an amorphous structure and is evenly distributed. The color is rainbow blue. The coating weight is 0.286 g / m 2 . Coating continuity - 25 sec. Corrosion resistance in NaCl solution - 100 hours. The amount of sludge is 2.0 g / m 2 . Degreasing rate -> 30 sec. The foaming ability of the solution is 3.0 - 4.0 cm. Metal loss ≈ 1.2 g / m 2 . An example is shown in
В таблице N 1 приведены составы сухих и жидких (в пересчете на сухой) композиций и показатели качества фосфатных покрытий, полученных при фосфатировании в рабочих растворах на основе этих композиций.
Из анализа таблицы N 1 можно сделать вывод, что соотношение янтарной и щавелевой кислот в пределах 0,1 - 0,8 выбрано правильно, т.к. обеспечивает получение высококачественного фосфатного покрытия, при этом сплошность покрытия высокая и составляет - 41 - 20 сек. Коррозионная стойкость изделий после фосфатирования в растворе поваренной соли (NaCl) соответствует требованиям ГОСТа 9.402-80 и ГОСТа 9.302-88 в примерах, где содержание компонентов соответствует заявляемым параметрам. From the analysis of table No. 1, we can conclude that the ratio of succinic and oxalic acids in the range of 0.1 - 0.8 is chosen correctly, because provides high-quality phosphate coatings, while the continuity of the coating is high and is - 41 - 20 sec. The corrosion resistance of products after phosphating in a solution of sodium chloride (NaCl) meets the requirements of GOST 9.402-80 and GOST 9.302-88 in the examples, where the content of the components corresponds to the claimed parameters.
Состав для фосфатирования обеспечивает высокую работоспособность ванны, т. к. количество образующегося шлама незначительно и находится в пределах - 1,5 - 2,4 г/м2.The composition for phosphating provides a high efficiency bath, because the amount of sludge formed is negligible and is in the range of 1.5 - 2.4 g / m 2 .
При уменьшении соотношения кислот янтарная/щавелевая ниже 0,1, например - 0,08 (пример 17), несмотря на умеренное шламообразование, структура покрытия ухудшается. Это приводит к резкому уменьшению сплошности покрытия до 3 сек и снижению коррозионной стойкости. With a decrease in the succinic / oxalic acid ratio below 0.1, for example, 0.08 (Example 17), despite moderate sludge formation, the coating structure deteriorates. This leads to a sharp decrease in the continuity of the coating up to 3 seconds and a decrease in corrosion resistance.
Уменьшение соотношения янтарной кислоты к щавелевой приводит к резкому уменьшению окислительно- восстановительного потенциала системы Fe3+/Fe2+, поэтому начинает преобладать процесс, который обуславливает интенсивное окисление железа (II) с образованием Fe(OH)2, и качество покрытия снижается.A decrease in the ratio of succinic acid to oxalic leads to a sharp decrease in the redox potential of the Fe 3+ / Fe 2+ system ; therefore, the process that causes intense oxidation of iron (II) to form Fe (OH) 2 begins to dominate, and the quality of the coating decreases.
При увеличении соотношения кислот янтарная/щавелевая больше 0,8 (пример 19) также ухудшается качество покрытия, т.к. происходит неинтенсивное окисление железа (II) и, как следствие, к большому содержанию Fe3(PO4)2 в покрытии. Меняется цвет покрытия на желтый, сплошность ниже 1 сек. Заметны следы коррозии и т.д.With an increase in the ratio of succinic / oxalic acids to more than 0.8 (Example 19), the quality of the coating also deteriorates, because non-intense oxidation of iron (II) occurs and, as a result, to a high content of Fe 3 (PO 4 ) 2 in the coating. The color of the coating changes to yellow, the continuity is below 1 second. Signs of corrosion, etc. are noticeable.
При уменьшении содержания смеси янтарной и щавелевой кислоты < 1% (пример 13) - процесс фосфатирования замедляется и качественные показатели ухудшаются. Это относится к таким показателям, как масса покрытия, сплошность, коррозионная стойкость. Цвет - желтый. With a decrease in the content of the mixture of succinic and oxalic acid <1% (example 13) - the phosphating process slows down and the quality indicators deteriorate. This applies to indicators such as coating weight, continuity, and corrosion resistance. Yellow color.
При содержании в композиции смеси янтарной и щавелевой кислот более 6% (пример 16) происходит ухудшение качества фосфатного покрытия. Нарушается процесс формирования сплошного тонкого покрытия, структура его неупорядочена. Несмотря на то, что масса покрытия увеличивается, нарушаются требования по цветности - появляется много желтых участков. When the content in the composition of the mixture of succinic and oxalic acids is more than 6% (Example 16), a deterioration in the quality of the phosphate coating occurs. The formation of a continuous thin coating is disrupted, its structure is disordered. Despite the fact that the coating mass increases, the color requirements are violated - many yellow areas appear.
При уменьшении содержания фосфатов (пример 2) изменяется цвет покрытия, появляются желтые пятна, что свидетельствует о наличии очагов коррозии. Значительно уменьшается масса покрытия (≈ в 6 раз), что снижает коррозионную стойкость фосфатного слоя до 6 сек. With a decrease in the phosphate content (Example 2), the color of the coating changes, yellow spots appear, which indicates the presence of foci of corrosion. The coating mass is significantly reduced (≈ 6 times), which reduces the corrosion resistance of the phosphate layer to 6 seconds.
При увеличении содержания фосфатов (пример 4) возрастает масса покрытия, что увеличивает расход концентрата и увеличивает количество шлама (5 г/м2). Условия работы оборудования нарушаются, т.к. возрастает необходимость в частоте отстоя и фильтрации раствора для фосфатирования.With an increase in the phosphate content (Example 4), the coating mass increases, which increases the consumption of concentrate and increases the amount of sludge (5 g / m 2 ). The operating conditions of the equipment are violated, as the need for sludge and filtration of the phosphate solution increases.
При уменьшении содержания ионов Mo6+ < 0,1 (пример 5) ухудшается качество фосфатного покрытия: сплошность падает, что свидетельствует об ухудшении процесса кристаллизации фосфатов железа. Коррозионная стойкость покрытия недостаточна (80 часов).With a decrease in the content of Mo 6+ ions <0.1 (Example 5), the quality of the phosphate coating deteriorates: the continuity decreases, which indicates a deterioration in the crystallization of iron phosphates. Corrosion resistance of the coating is insufficient (80 hours).
При увеличении содержания ионов Mo6+ > 2,5 (пример 8) резко изменяется процесс формирования фосфатного покрытия. Избыток ионов Mo6+ способствует науглероживанию фосфатируемой поверхности. Появляется черный осадок, легко удаляемый механическим путем. Кроме того, снижается сплошность, коррозионная стойкость покрытия (75 часов).With an increase in the content of Mo 6+ ions> 2.5 (Example 8), the process of phosphate coating formation changes dramatically. Excess Mo 6+ ions contribute to the carbonization of the phosphated surface. A black precipitate appears that is easily removed mechanically. In addition, the continuity, corrosion resistance of the coating (75 hours) is reduced.
При уменьшении содержания ПАВ (неонола) в композиции ниже 0,33% (пример 9) ухудшается обезжиривание фосфатируемой поверхности и степень обезжиривания не соответствует требованиям ГОСТ 9.402-80, т.е. не всегда можно использовать полученный состав для фосфатирования и одновременно для обезжиривания. With a decrease in the surfactant (neonol) content in the composition below 0.33% (Example 9), the degreasing of the phosphated surface deteriorates and the degree of degreasing does not meet the requirements of GOST 9.402-80, i.e. it is not always possible to use the resulting composition for phosphating and at the same time for degreasing.
При увеличении содержания ПАВ (неонола) более 3,3% (пример 12) возрастает пенообразование (10 см) фосфатируемого раствора. With an increase in the surfactant (neonol) content of more than 3.3% (Example 12), foaming (10 cm) of the phosphated solution increases.
В примере, помещенном в таблице 1 под номером 24, приведен состав и показатели процесса фосфатирования по прототипу. Сравнительный анализ подтверждает относительно низкую коррозионную стойкость покрытия (82 часа) и высокую степень пенообразования (высота пены составляет 15 см). Образуется значительное количество шлама - 1,8 г/м2, высокое травление металла - 2,65 г/м2. Из-за более высокой поверхностной плотности - 1,6 г/м2, расход фосфатирующего раствора в два раза выше.In the example placed in table 1 under number 24, the composition and indicators of the phosphating process according to the prototype are given. A comparative analysis confirms the relatively low corrosion resistance of the coating (82 hours) and a high degree of foaming (foam height is 15 cm). A significant amount of sludge is formed - 1.8 g / m 2 , high etching of the metal - 2.65 g / m 2 . Due to the higher surface density of 1.6 g / m 2 , the consumption of the phosphating solution is twice as high.
Использование предлагаемой композиции обеспечивает повышение коррозионной стойкости фосфатного покрытия (до 250 часов), значительно уменьшает количество шлама при фосфатировании металлических поверхностей. Покрытие имеет хорошую сплошность покрытия и упорядоченную структуру. Using the proposed composition provides an increase in the corrosion resistance of the phosphate coating (up to 250 hours), significantly reduces the amount of sludge when phosphating metal surfaces. The coating has good coating continuity and an ordered structure.
Композиция является универсальной как с точки зрения расширения ассортимента металлов для фосфатирования (сталь, цинк, алюминий и их сплавы), так и с точки зрения потребителя - она может поставляться в сухом (порошкообразном виде) и в жидком виде, в зависимости от желания потребителя. The composition is universal both from the point of view of expanding the range of metals for phosphating (steel, zinc, aluminum and their alloys), and from the point of view of the consumer - it can be supplied in dry (powder form) and in liquid form, depending on the desire of the consumer.
Производство предлагаемой композиции для фосфатирования металлических поверхностей будет организовано в 1998 г. у Заявителя. Production of the proposed composition for phosphating metal surfaces will be organized in 1998 at the Applicant.
Claims (1)
Фосфаты (в пересчете на P2O5) - 40 - 58
Молибдат (в пересчете на Mo6+) - 0,1 - 2,0
ПАВ - 0,33 - 3,3
Смесь янтарной и щавелевой кислот - 1,0 - 6,0
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве дигидрофосфата аммония может быть использован некондиционный продукт производства аммофоса.1. Composition for amorphous phosphating of metal surfaces, including monovalent alkali metal or ammonium dihydrogen phosphates, molybdate, surfactants and acidic activating additive, characterized in that as an activating additive it contains a mixture of succinic and oxalic acids at a ratio of 0 , 1 - 0.8 and the following content of components, wt.%:
Phosphates (in terms of P 2 O 5 ) - 40 - 58
Molybdate (in terms of Mo 6+ ) - 0.1 - 2.0
Surfactant - 0.33 - 3.3
A mixture of succinic and oxalic acids - 1.0 - 6.0
2. The composition according to claim 1, characterized in that the substandard product of the production of ammophos can be used as ammonium dihydrogen phosphate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98106995A RU2143012C1 (en) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Composition for amorphous phosphatization of metal surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98106995A RU2143012C1 (en) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Composition for amorphous phosphatization of metal surfaces |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2143012C1 true RU2143012C1 (en) | 1999-12-20 |
Family
ID=20204755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98106995A RU2143012C1 (en) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Composition for amorphous phosphatization of metal surfaces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2143012C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194799C2 (en) * | 2000-11-13 | 2002-12-20 | Закрытое акционерное общество "ФК" | Solution for simultaneous degreasing and phosphatizing |
| RU2249506C2 (en) * | 2002-07-19 | 2005-04-10 | Новиков Василий Васильевич | Method to increase corrosion resistance of rolling stock wheelsets |
| RU2358035C2 (en) * | 2002-12-24 | 2009-06-10 | Шеметалл Гмбх | Procedure for forming thin corrosion inhibiting coating on metal surface |
| RU2697558C2 (en) * | 2017-05-22 | 2019-08-15 | Иван Иванович Пилипченко | Method of producing powdered pigment-rust converter (embodiments) |
| RU2848003C2 (en) * | 2022-04-06 | 2025-10-16 | Ниппон Стил Корпорейшн | Electrotechnical steel sheet with oriented grain structure (variations) and method for forming an insulating coating |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1338468A (en) * | 1970-10-30 | 1973-11-21 | Pyrene Chemical Services Ltd | Phosphating compositions and process |
| GB1360266A (en) * | 1970-10-30 | 1974-07-17 | Pyrene Chemical Services Ltd | Phosphating compositions and process |
| WO1993010278A1 (en) * | 1991-11-15 | 1993-05-27 | Instituttet For Produktudvikling - Ipu | A method for post-treatment of an article with a metallic surface as well as a treatment solution to be used in the method |
| RU2044802C1 (en) * | 1992-12-15 | 1995-09-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "ФК" | Solution for phosphating metallic surface |
-
1998
- 1998-04-15 RU RU98106995A patent/RU2143012C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1338468A (en) * | 1970-10-30 | 1973-11-21 | Pyrene Chemical Services Ltd | Phosphating compositions and process |
| GB1360266A (en) * | 1970-10-30 | 1974-07-17 | Pyrene Chemical Services Ltd | Phosphating compositions and process |
| WO1993010278A1 (en) * | 1991-11-15 | 1993-05-27 | Instituttet For Produktudvikling - Ipu | A method for post-treatment of an article with a metallic surface as well as a treatment solution to be used in the method |
| RU2044802C1 (en) * | 1992-12-15 | 1995-09-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "ФК" | Solution for phosphating metallic surface |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194799C2 (en) * | 2000-11-13 | 2002-12-20 | Закрытое акционерное общество "ФК" | Solution for simultaneous degreasing and phosphatizing |
| RU2249506C2 (en) * | 2002-07-19 | 2005-04-10 | Новиков Василий Васильевич | Method to increase corrosion resistance of rolling stock wheelsets |
| RU2358035C2 (en) * | 2002-12-24 | 2009-06-10 | Шеметалл Гмбх | Procedure for forming thin corrosion inhibiting coating on metal surface |
| RU2697558C2 (en) * | 2017-05-22 | 2019-08-15 | Иван Иванович Пилипченко | Method of producing powdered pigment-rust converter (embodiments) |
| RU2848003C2 (en) * | 2022-04-06 | 2025-10-16 | Ниппон Стил Корпорейшн | Electrotechnical steel sheet with oriented grain structure (variations) and method for forming an insulating coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2373996C (en) | Process and solution for providing a conversion coating on a metallic surface i | |
| JP2806531B2 (en) | Zinc phosphate aqueous solution for surface treatment of iron or iron alloy material and treatment method | |
| JP3267979B2 (en) | Zinc phosphate coating composition containing oxime accelerator | |
| EP1115566B1 (en) | Conditioning metal surfaces before phosphating them | |
| CA2837729C (en) | Zirconium-based coating compositions and processes | |
| JP3348856B2 (en) | Nickel free phosphating method | |
| US10767265B2 (en) | Inorganic phosphate corrosion resistant coatings | |
| JPS63190178A (en) | Formation of phosphate film | |
| JP2006528280A (en) | Method and solution for coating metal surfaces with a phosphating solution containing hydrogen peroxide, manufactured metal article and use of the article | |
| AU2012272820A1 (en) | Zirconium-based coating compositions and processes | |
| RU2143012C1 (en) | Composition for amorphous phosphatization of metal surfaces | |
| PL104976B1 (en) | METHOD OF PREPARING PHOSPHATE COATINGS SPRAY METHOD ON IRON AND STEEL | |
| CN103451645A (en) | Magnesium alloy coating agent | |
| CN104862707A (en) | Stable metal surface treatment agent | |
| US6231688B1 (en) | Composition and process for zinc phosphate conversion coating | |
| CA1206852A (en) | Process and composition for phosphating metal surfaces | |
| WO2007128807A1 (en) | Method and composition for forming a coloured coating on a metallic surface | |
| US3870573A (en) | Scale modifier for phosphate solutions | |
| US6461450B1 (en) | Method for controlling the coating weight for strip-phosphating | |
| US5888315A (en) | Composition and process for forming an underpaint coating on metals | |
| US2514941A (en) | Process for increasing the corrosion-resistance of metals | |
| CA2591141C (en) | Iron phosphating process that reduces laser scale resulting in improved paint adhesion | |
| US6168674B1 (en) | Process of phosphatizing metal surfaces | |
| EP0055615B1 (en) | A method for forming a conversion coating on a metal surface | |
| US5932292A (en) | Zinc phosphate conversion coating composition and process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140416 |