[go: up one dir, main page]

RU2137861C1 - Electrolyte for black chromatizing of zinc - Google Patents

Electrolyte for black chromatizing of zinc Download PDF

Info

Publication number
RU2137861C1
RU2137861C1 RU97103037A RU97103037A RU2137861C1 RU 2137861 C1 RU2137861 C1 RU 2137861C1 RU 97103037 A RU97103037 A RU 97103037A RU 97103037 A RU97103037 A RU 97103037A RU 2137861 C1 RU2137861 C1 RU 2137861C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
zinc
black
nitrate
solar
Prior art date
Application number
RU97103037A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97103037A (en
Inventor
М.Ф. Руденко
Е.Е. Кравцов
С.А. Идиатулин
Н.А. Макарова
В.И. Черкасов
М.В. Кудяков
Original Assignee
Руденко Михаил Федорович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Руденко Михаил Федорович filed Critical Руденко Михаил Федорович
Priority to RU97103037A priority Critical patent/RU2137861C1/en
Publication of RU97103037A publication Critical patent/RU97103037A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2137861C1 publication Critical patent/RU2137861C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metal coatings. SUBSTANCE: invention relates to applying black chromium-containing films on zinc and galvanized steel to use them as protection-decorative coatings and as absorbing surfaces of solar-plant heating elements. Electrolyte of invention contains, g/l: chromic anhydride 20-60, sodium sulfate 15-20, sodium nitrate 5-10, copper acetate 15-25, lead nitrate 0.2-0.9, and compound with formula

Description

Изобретение относится к области получения черных конверсионных хроматированных пленок на цинке, обладающих антикоррозионными и декоративными свойствами. Пленка пригодна для применения в машиностроении как защитно-декоративное покрытие, а также в гелиотехнике для повышения поглощения солнечной радиации поверхностью нагревательных элементов гелиоприемных устройств. The invention relates to the field of production of black conversion chromated films on zinc with anticorrosive and decorative properties. The film is suitable for use in mechanical engineering as a protective and decorative coating, as well as in solar technology to increase the absorption of solar radiation by the surface of the heating elements of solar receiving devices.

Известно черное хроматирование цинка, обеспечивающее получение глубокого черного цвета (патент ГДР, кл. C 23 F 7/26, 1979, N 136979, "Черное хроматирование цинка". Но покрытия, полученные в указанном электролите, не отличаются высоким защитным действием. Кроме того, сам процесс получения пленки сложен, а электролит недостаточно стабилен. Black chromation of zinc is known to provide a deep black color (GDR patent, class C 23 F 7/26, 1979, N 136979, “Black chromation of zinc.” But the coatings obtained in said electrolyte do not have a high protective effect. In addition , the process of obtaining a film is complicated, and the electrolyte is not stable enough.

Наиболее близким к предлагаемому электролиту по технической сущности и полученным результатам является состав, описанный и способе черного хроматирования цинка и кадмия (авторское свидетельство Народной республики Болгарии N 18990, кл. C 23 F 7/26, 1978). Покрытия, полученные по данному способу отличаются повышенными защитными и адгезионными свойствами, по сравнению с покрытиями по указанному ниже германскому патенту. Однако хроматные пленки (патент НРБ) все недостаточно коррозионно-устойчивы и не дают необходимого защитного действия. Они также не обеспечивают высокой поглотительной способности по отношению к солнечной радиации. Кроме того, при получении покрытий применяется дорогостоящее и дефицитное вещество - нитрат серебра. The closest to the proposed electrolyte in technical essence and the obtained results is the composition described in the method for black chromating of zinc and cadmium (copyright certificate of the People's Republic of Bulgaria N 18990, class C 23 F 7/26, 1978). The coatings obtained by this method are characterized by increased protective and adhesive properties, compared with coatings according to the following German patent. However, chromate films (NRB patent) are all insufficiently corrosion-resistant and do not provide the necessary protective effect. They also do not provide a high absorption capacity with respect to solar radiation. In addition, when obtaining coatings, an expensive and scarce substance is used - silver nitrate.

Цель данного предлагаемого изобретения состоит в разработке электролита для черного хроматирования цинка, из которого - электролит - исключено дорогостоющее вещество - нитрат серебра, и в котором на цинке или оцинкованной стали образуется черное хромосодержащее покрытие, обладающее высокими антикоррозионными свойствами и хорошо поглащающее солнечную радиацию. The purpose of this invention is to develop an electrolyte for the black chromation of zinc, from which — an electrolyte — an expensive substance — silver nitrate — is excluded, and in which a black chromium-containing coating is formed on zinc or galvanized steel, which has high anticorrosive properties and well-absorbed solar radiation.

Для достижения указанной цели в электролит, содержащий хромовый ангидрид соли натрия и меди, серную кислоту, а также соль тяжелого металла, металлизирующего образование черного покрытия, дополнительно вводят соединение, имеющее структурную формулу I

Figure 00000002

а в качестве соли тяжелого металла применяют нитрат свинца при следующем соотношении компонентов, г/л:
хромовый ангидрид - 20 - 60
сульфат натрия - 15 - 30
нитрат натрия - 5 -10
ацетат меди - 15 - 25
нитрат свинца - 0,2 - 0,9
соединение формулы (I) - 0,1 - 0,5,
серная кислота - до pH 1 - 1,5
Электролит готовят путем сливания растворов серная кислота, предварительно растворенных в небольших объемах воды. В последнюю очередь к электролиту добавляют раствор нитрата свинца и затем доводят его до требуемого pH, приливая серную кислоту. Для ускорения приготовления электролита можно навеску соединения формулы (I) предварительно растворить в 2 - 3 мл этанола или ацетона.To achieve this goal, a compound having the structural formula I is additionally introduced into an electrolyte containing chromic anhydride of sodium and copper salts, sulfuric acid, and also a heavy metal salt that metallizes the formation of a black coating.
Figure 00000002

and as a salt of a heavy metal, lead nitrate is used in the following ratio of components, g / l:
chromic anhydride - 20 - 60
sodium sulfate - 15 - 30
sodium nitrate - 5-10
copper acetate - 15 - 25
lead nitrate - 0.2 - 0.9
the compound of formula (I) - 0.1 to 0.5,
sulfuric acid - up to pH 1 - 1.5
An electrolyte is prepared by draining sulfuric acid solutions previously dissolved in small volumes of water. Lastly, a solution of lead nitrate is added to the electrolyte and then adjusted to the desired pH by adding sulfuric acid. To accelerate the preparation of the electrolyte, a weighed portion of the compound of formula (I) can be pre-dissolved in 2 to 3 ml of ethanol or acetone.

Обезжиренный образец цинка или оцинкованной стали опускают в хроматирующий раствор и выдерживают в нем при температуре 30 - 70oC в течение 3 - 6 мин. Затем образец промывают в проточной воде и сушат при температуре 60 - 80oC.A defatted sample of zinc or galvanized steel is dipped in a chromating solution and kept in it at a temperature of 30 - 70 o C for 3 to 6 minutes. Then the sample is washed in running water and dried at a temperature of 60 - 80 o C.

Хроматированные образцы подвергались испытаниям на пористость покрытия, на защитное (антикоррозионное) действие его, на способность к поглощению солнечной радиации. Chromed samples were tested for coating porosity, for its protective (anticorrosive) effect, and for the ability to absorb solar radiation.

Пористость определялась на стальных образцах, покрытых цинком при его электролитическом осаждении (на толщину 3 мкм). Для осаждения брался известный электролит цинкования, содержащий сульфит цинка 300 г/л, сульфат натрия 100 г/л, борную кислоту 30 г/л, декотрин 10 г/л. Porosity was determined on steel samples coated with zinc during its electrolytic deposition (to a thickness of 3 μm). The known galvanizing electrolyte containing zinc sulfite 300 g / l, sodium sulfate 100 g / l, boric acid 30 g / l, decotrin 10 g / l was taken for precipitation.

После катодного осаждения цинка образец промывался в горячей воде (60 - 70oC) и сушился теплым воздухом. Затем образец хроматировался, снова промывался, сушился, а затем на него накладывалась фильтровальная бумага, смоченная раствором, в котором были растворены 40 г/л железосинеродистого калия и 2 г/л сернокислого натрия. На бумагу помещалась алюминиевая пластина, которая прижималась к ней грузом в 1 кг. Образец подключался к положительному полюсу источника постоянного тока, а катодом служил алюминий. Через пять минут ток прерывался и на бумаге подсчитывалось число синих точек, образующихся там, где в покрытии была пора. Число пор относили к площади 1 дм2.After cathodic deposition of zinc, the sample was washed in hot water (60 - 70 o C) and dried with warm air. Then the sample was chromatographed, washed again, dried, and then filter paper moistened with a solution in which 40 g / l of potassium ferric sulphide and 2 g / l of sodium sulfate were dissolved was superimposed on it. An aluminum plate was placed on the paper, which was pressed against it by a weight of 1 kg. The sample was connected to the positive pole of a direct current source, and aluminum served as the cathode. Five minutes later, the current was interrupted and the number of blue dots formed where the pore was in the coating was counted on paper. The number of pores was attributed to an area of 1 dm 2 .

Защитные свойства покрытия проверялись на хроматированных образцах, выдержанных в гидростате Г-4 при 40oC. На поддон гидростата наливалась вода. Фиксировалось время появления на образце первого очага коррозии, для чего каждые сутки на образец накладывалась фильтровальная бумага, смоченная тем же раствором, что при определении пористости. Ежесуточно температура 40oC поддерживалась в течение 8 часов. После окончания испытаний через 20 суток число пор на поверхности образца определялось с помощью фильтровальной бумаги, смоченной раствором 40 г/л железосинеродистого калия с добавкой серной кислоты (смачивающий раствор имел pH = 3).The protective properties of the coating were tested on chromatized samples aged in a G-4 hydrostat at 40 o C. Water was poured onto a hydrostat pan. The time of appearance of the first corrosion center on the sample was recorded, for which filter paper moistened with the same solution was applied to the sample every day, as in the determination of porosity. A temperature of 40 ° C. was maintained daily for 8 hours. After testing was completed after 20 days, the number of pores on the surface of the sample was determined using filter paper moistened with a solution of 40 g / l of potassium iron-hydrogen sulfide with the addition of sulfuric acid (the wetting solution had a pH = 3).

Для определения эффективности теплопоглощающей способности от энергии солнечной радиации хроматированные образцы оцинкованной стали (квадрат 25 см2) помещались в "горячий" ящик (прибор типа ящик, с пяти сторон изолированный от света и с верхней остекленной стороной), расположенный под углом 30o строго на юг. К задней (не освещенной) поверхности образцов припаивались хромель-копелиевые термопары, которые выводились через сальник наружу к прибору для изменения термо-ЭДС. Замерялись температуры образцов и замеры сравнивались с контрольными поверхностями образцов оцинкованной поверхностью (с коэффициентом поглощения η = 0,6 и поверхностью покрытой черной эмалью (η = 0,85). Замерялась также полная мощность солнечного излучения, состоящая из суммы прямого солнечного излучения (замер пиранометром) и диффузионного (температура хроматирования 50oC) излучения (замер актинометром). Эффективность поглощения измерялась методом интерполяции известных значений коэффициента поглощения и соответственно замеренных температур контрольных и исследуемых образцов.To determine the efficiency of the heat-absorbing ability from the energy of solar radiation, the chromated galvanized steel samples (25 cm 2 square) were placed in a "hot" box (a box-type device, insulated from five sides from the light and with the upper glazed side), located at an angle of 30 o strictly south. The chromel-kopelium thermocouples were soldered to the back (not illuminated) surface of the samples, which were brought out through the gland to the device to change the thermo-emf. The temperatures of the samples were measured and the measurements were compared with the control surfaces of the samples with a galvanized surface (with an absorption coefficient η = 0.6 and a surface coated with black enamel (η = 0.85). The total power of solar radiation, consisting of the sum of direct solar radiation (measured with a pyranometer, was also measured ) and diffusion (chromating temperature 50 o C) radiation (measured actinometer). the efficiency of absorption was measured by interpolation of the known values of the absorption coefficient and the respectively measured eratur control and test samples.

Результаты испытаний приведены в примерах (таблица). The test results are shown in the examples (table).

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют, что не всем испытанным показателям образцы, хроматированные в предлагаемом электролите, существенно превосходят образцы из известного электролита. Следует отметить, что покрытия, полученные в известном электролите, теряют черную окраску, которая превращается в грязно-зеленый цвет. The data shown in the table indicate that not all tested parameters of the samples chromatographed in the proposed electrolyte significantly exceed the samples of the known electrolyte. It should be noted that the coatings obtained in the known electrolyte lose their black color, which turns into a dirty green color.

1 Предлагаемый электролит рекомендуется для нанесения черных покрытий на стальные оцинкованные трубы, служащие теплопоглощающими элементами гелиоустановок. 1 The proposed electrolyte is recommended for applying black coatings on galvanized steel pipes, which serve as heat-absorbing elements of solar plants.

Claims (1)

Электролит для черного хроматирования цинка, содержащий хромовый ангидрид, сульфат и нитрат натрия и серную кислоту до pH 1 - 1,5, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ацетат меди, нитрат свинца и соединение формулы I
Figure 00000003

при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хромовый ангидрид - 20 - 60
Сульфат натрия - 15 - 30
Нитрат натрия - 5 - 10
Ацетат меди - 15 - 25
Нитрат свинца - 0,2 - 0,9
Соединение формулы I - 0,1 - 0,5
An electrolyte for black chromating zinc containing chromic anhydride, sulfate and sodium nitrate and sulfuric acid to a pH of 1 to 1.5, characterized in that it further comprises copper acetate, lead nitrate and a compound of formula I
Figure 00000003

in the following ratio of components, g / l:
Chromic Anhydride - 20 - 60
Sodium Sulfate - 15 - 30
Sodium Nitrate - 5 - 10
Copper Acetate - 15 - 25
Lead Nitrate - 0.2 - 0.9
The compound of formula I is 0.1 to 0.5
RU97103037A 1997-02-27 1997-02-27 Electrolyte for black chromatizing of zinc RU2137861C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97103037A RU2137861C1 (en) 1997-02-27 1997-02-27 Electrolyte for black chromatizing of zinc

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97103037A RU2137861C1 (en) 1997-02-27 1997-02-27 Electrolyte for black chromatizing of zinc

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97103037A RU97103037A (en) 1999-04-10
RU2137861C1 true RU2137861C1 (en) 1999-09-20

Family

ID=20190327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97103037A RU2137861C1 (en) 1997-02-27 1997-02-27 Electrolyte for black chromatizing of zinc

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2137861C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2287613C2 (en) * 2005-02-10 2006-11-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Астраханский государственный технический университет (ФГОУ ВПО АГТУ) Electrolyte for steel black oxidation
RU2311493C1 (en) * 2006-10-27 2007-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" Zinc-chromate coating on the steels (versions)
RU2371516C2 (en) * 2003-12-24 2009-10-27 АРСЕЛОР Франс Hydroxy-sulphate treatment of surface

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2172614A (en) * 1985-03-20 1986-09-24 Omi Int Corp Passivation
WO1992001085A1 (en) * 1990-07-06 1992-01-23 Henkel Corporation Composition and method for chromating treatment of metals
RU2006520C1 (en) * 1992-04-17 1994-01-30 Автомобильный завод Производственного объединения "ГАЗ" Composition for zinc surface chrome-plating

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2172614A (en) * 1985-03-20 1986-09-24 Omi Int Corp Passivation
WO1992001085A1 (en) * 1990-07-06 1992-01-23 Henkel Corporation Composition and method for chromating treatment of metals
RU2006520C1 (en) * 1992-04-17 1994-01-30 Автомобильный завод Производственного объединения "ГАЗ" Composition for zinc surface chrome-plating

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2371516C2 (en) * 2003-12-24 2009-10-27 АРСЕЛОР Франс Hydroxy-sulphate treatment of surface
RU2287613C2 (en) * 2005-02-10 2006-11-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Астраханский государственный технический университет (ФГОУ ВПО АГТУ) Electrolyte for steel black oxidation
RU2311493C1 (en) * 2006-10-27 2007-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" Zinc-chromate coating on the steels (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4061830A (en) Selective solar energy receiver and method for its production
Bayati et al. Design of chemical composition and optimum working conditions for trivalent black chromium electroplating bath used for solar thermal collectors
CN102199767A (en) Chromium-free and fluorine-free color passivation solution for electroplating Zn-Ni alloy coating and passivation method thereof
RU2137861C1 (en) Electrolyte for black chromatizing of zinc
US4392920A (en) Method of forming oxide coatings
Gogna et al. Selective black nickel coatings on zinc surfaces by chemical conversion
US4579606A (en) Metal sheet that selectively absorbs solar radiation
Moungar et al. Monthly fresh water yield analysis of three solar desalination units a comparative study in the south Algeria climatic condition
US4835066A (en) Plated steel sheet having excellent coating performance
GB1567192A (en) Method of making light-absorbing coatings
Srinivasan et al. Nickel-black solar absorber coatings
US4104136A (en) Process for applying thin molybdenum containing coatings on aluminum for solar energy absorption
RU2287613C2 (en) Electrolyte for steel black oxidation
Agarwal et al. Chemically sprayed PbS coatings for photothermal solar energy conversion
US4350574A (en) Method for depositing an oxide coating
US4574041A (en) Method for obtaining a selective surface for collectors of solar and other radiation
DE2811393A1 (en) Electroplating aluminium with thin solar energy absorbing coatings - comprising molybdenum and molybdenum oxide(s)
Yousif et al. Low-cost solar selective absorbers by Electrodepositing technique
Mason et al. Selective conversion coatings on nickel and stainless steel
Kafle et al. Dependence of Optical and Thermal Properties on Substrate of Solar Thermal Collectors
Musa et al. Optical And Mechanical Properties Of The Zinc Chromate Absorbing Selective Surfaces
SU827607A1 (en) Copper-plating electrolyte
Pillai et al. Preparation and characterisation of a spectrally selective black chrome coating for solar energy applications
Shaffei et al. Testing of advanced selective black coating in a prototype of solar water heater
JPH024996A (en) Stainless steel having superior corrosion resistance