[go: up one dir, main page]

RU2111282C1 - Solution for phosphatation of metal surface - Google Patents

Solution for phosphatation of metal surface Download PDF

Info

Publication number
RU2111282C1
RU2111282C1 RU96104500A RU96104500A RU2111282C1 RU 2111282 C1 RU2111282 C1 RU 2111282C1 RU 96104500 A RU96104500 A RU 96104500A RU 96104500 A RU96104500 A RU 96104500A RU 2111282 C1 RU2111282 C1 RU 2111282C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
manganese
ions
zinc
nitrate
waste
Prior art date
Application number
RU96104500A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96104500A (en
Inventor
Н.В. Варенцова
В.А. Чумаевский
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа "ФК"
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 Акционерное общество закрытого типа "ФК" filed Critical Акционерное общество закрытого типа "ФК"
Priority to RU96104500A priority Critical patent/RU2111282C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2111282C1 publication Critical patent/RU2111282C1/en
Publication of RU96104500A publication Critical patent/RU96104500A/en

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: corrosion protection. SUBSTANCE: phosphate coating is deposited from solution containing, g/l: nickel ions, 0.03-0.5; phosphate ions (on conversion to $$$), 1.7-7.0; nitrate ions, 1.5-5.2; fluoride ions, 0.05-0.5; zinc concentrate (production waste), 3-25; and manganese(II) nitrate waste, 2-20. Zinc concentrate contains, wt.-%: total $$$, at least 25; zinc, at least 25; manganese, 4-8; and water, at most 30. Manganese(II) nitrate waste contains 72-80.3% Mn(II) ions and one or several admixtures from the following group: aluminum perchlorate, formic acid, ammonium formate, manganese citrate, manganese hydroxides. EFFECT: decreased frictional wear and increased corrosion immunity of coating. 1 tbl

Description

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов путем нанесения фосфатного покрытия и может быть использовано в автомобилестроении, металлургической и метизной промышленности для получения коррозионно-стойких фосфатных слоев. The invention relates to chemical surface treatment of metals by applying a phosphate coating and can be used in the automotive industry, metallurgical and hardware industries to obtain corrosion-resistant phosphate layers.

Известен раствор для фосфатирования железа и цинка, содержащий от 0,1 до 1,5 г/л ионов цинка, от 5 до 50 г/л ионов фосфата, от 0 до 4 г/л ионов марганца, 0,05 г/л ионов фторида и ускоритель [1]. A known solution for phosphating iron and zinc, containing from 0.1 to 1.5 g / l of zinc ions, from 5 to 50 g / l of phosphate ions, from 0 to 4 g / l of manganese ions, 0.05 g / l of ions fluoride and accelerator [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является раствор, содержащий ионы цинка, марганца, никеля, фосфата, нитрата, фтора [2]. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed is a solution containing ions of zinc, manganese, nickel, phosphate, nitrate, fluorine [2].

Отличительными признаками изобретения от прототипа является использование в качестве источников ионов Zn - отход производства - цинковый концентрат, а в качестве источников ионов Mn - отход марганца (II) азотнокислого. Distinctive features of the invention from the prototype is the use of Zn ion sources - production waste - zinc concentrate, and Mn ion source - manganese (II) nitrate waste.

Недостатками вышеуказанных растворов являются
невысокая коррозионная стойкость;
значительное время приработки и большая величина износа трущихся деталей.
The disadvantages of the above solutions are
low corrosion resistance;
significant running-in time and a large amount of wear of the rubbing parts.

Задачей изобретения является создание раствора для фосфатирования, позволяющего улучшить приработку трущихся деталей и снизить их износ при длительной эксплуатации, а также увеличить коррозионную стойкость фосфатного покрытия. The objective of the invention is to create a solution for phosphating, which allows to improve the running-in of the rubbing parts and to reduce their wear during prolonged use, as well as to increase the corrosion resistance of the phosphate coating.

Поставленная задача достигается тем, что нанесение фосфатного покрытия осуществляют в растворе, содержащем ионы никеля, фосфата, нитрата, фтора, цинка и марганца, а также отход производства - цинковых концентрат и отход марганца (II) азотнокислого при следующем соотношении компонентов, г/л:
Ni2+ - 0,03 - 0,5
P2O5 - 1,7 - 7,0
NO3 - 1,5 - 5,2
F- - 0,05 - 0,5
Отход производства цинковый концентрат - 3 - 25
Отход марганца (II) азотнокислого - 2 - 20
причем цинковый концентрат имеет следующий состав, мас. %:
Массовая доля общей P2O5 - Не менее 25
Массовая доля цинка (Zn) - Не менее 25
Массовая доля марганца (Mn) - 4 - 8
Вода - Не более 30
а отход марганца азотнокислого имеет следующий состав, %:
Mn2+ - 72 - 80,3
Одну или несколько нижеперечисленных примесей: перхлорат Al, муравьиная кислота, муравьиннокислый аммоний, лимоннокислый марганец, гидроксиды марганца - Остальное
Приработка представляет собой увеличение несущих поверхностей трущихся друг о друга деталей машин. Даже тщательная механическая обработка поверхности не позволяет избежать того, что первый контакт трущихся друг о друга поверхностей будет точечным, а возникающие при этом нагрузки сжатия будут очень неравномерно распределены по всей поверхности,
Предлагаемый раствор обеспечивает создание на металлической поверхности неметаллического разделяющего слоя, значительно снижается опасность сваривания в начальной фазе пускового цикла.
The problem is achieved in that the phosphate coating is carried out in a solution containing ions of nickel, phosphate, nitrate, fluorine, zinc and manganese, as well as production waste - zinc concentrate and waste manganese (II) nitrate in the following ratio of components, g / l:
Ni 2+ - 0.03 - 0.5
P 2 O 5 - 1.7 - 7.0
NO 3 - 1.5 - 5.2
F - - 0.05 - 0.5
Zinc concentrate production waste - 3 - 25
Manganese (II) nitrate waste - 2 - 20
moreover, the zinc concentrate has the following composition, wt. %:
Mass fraction of total P 2 O 5 - Not less than 25
Mass fraction of zinc (Zn) - Not less than 25
Mass fraction of manganese (Mn) - 4 - 8
Water - No more than 30
and the waste of manganese nitrate has the following composition,%:
Mn 2+ - 72 - 80.3
One or more of the following impurities: Al perchlorate, formic acid, ammonium formate, manganese citrate, manganese hydroxides - Else
Running-in represents an increase in the bearing surfaces of machine parts rubbing against each other. Even thorough mechanical surface treatment does not avoid the fact that the first contact of rubbing against each other surfaces will be point, and the resulting compression loads will be very unevenly distributed over the entire surface,
The proposed solution provides the creation on the metal surface of a non-metallic separating layer, the risk of welding in the initial phase of the starting cycle is significantly reduced.

В результате трения образуется гладкая, зеркальная, приработанная поверхность, способствующая беспрепятственному процессу приработки. As a result of friction, a smooth, mirrored, run-in surface is formed, contributing to an unhindered running-in process.

Ионы Ni2+ могут быть введены в фосфатирующий раствор в виде нитратов, ионов фосфата с фосфатной кислотой, ионы нитрата с азотной кислотой, нитратами Zn2+, Mn2+, Ni2+. Ионы фтора могут быть доставлены с простыми и комплексными фторидами, таким как NaF, HF, H2SiF6 и т.д., с технологическим отходами вводятся ионы Zn2+, Mn2+.Ni 2+ ions can be introduced into the phosphating solution in the form of nitrates, phosphate ions with phosphate acid, nitrate ions with nitric acid, nitrates Zn 2+ , Mn 2+ , Ni 2+ . Fluoride ions can be delivered with simple and complex fluorides, such as NaF, HF, H 2 SiF 6 , etc., Zn 2+ , Mn 2+ ions are introduced with process waste.

Рабочий раствор для фосфатирования готовят из расчета разбавления водой 20 - 150 г концентрированного водного раствора до 1 л. A working solution for phosphating is prepared based on dilution with water of 20 - 150 g of a concentrated aqueous solution of up to 1 liter.

Выбранные соотношения компонентов раствора позволяют получить за время от 2 до 10 мин при температуре от 40 до 70oC стабильные фосфатные покрытия, которые улучшают приработку и снижают износ деталей при длительной эксплуатации, а также увеличивают коррозионную стойкость.The selected ratios of the components of the solution make it possible to obtain stable phosphate coatings over a period of 2 to 10 minutes at a temperature of 40 to 70 o C, which improve the running-in time and reduce wear of parts during prolonged use, as well as increase corrosion resistance.

Время приработки и износ деталей при длительной эксплуатации определяют на образцах из стали 45, диаметром 40 мм с образующей 10 мм. Подготовка поверхности образцов (из стали 45 и стали 08 КГ) проводят по следующей схеме. The running-in time and wear of parts during long-term operation is determined on samples made of steel 45, with a diameter of 40 mm and a generatrix of 10 mm. The surface preparation of the samples (steel 45 and steel 08 KG) is carried out according to the following scheme.

1. Обезжиривание моющим составом ПТС-5 (ТУ 113-0203659-30-92)
Концентрация, г/л - 15 - 30
Температура, oC - 50 - 60
Время обработки, мин - 10
2. Промывка горячей водой:
Температура, oC - 60 - 70
Время, мин - 0,9
3. Промывка холодной водой:
Температура, oC - 15 - 30
Время, мин - 0,9
4. Фосфатирование подготовляемыми растворами:
Время фосфатирования, мин - 10
Температура раствора, oC - 60
Метод обработки - Окунание
5. Промывка холодной водой:
Температура, oC - 15 - 30 мин
Время, мин - 2
6. Промасливание 3 ВВС-1 (ТУ 38401673-87)
Температура раствора, oC - 15 - 30
Время обработки, мин - 0,5
7. Сушка при 40 - 60oC в течение 10 мин.
1. Degreasing with PTS-5 detergent composition (TU 113-0203659-30-92)
Concentration, g / l - 15 - 30
Temperature, o C - 50 - 60
Processing time, min - 10
2. Flushing with hot water:
Temperature, o C - 60 - 70
Time, min - 0.9
3. Rinsing with cold water:
Temperature, o C - 15 - 30
Time, min - 0.9
4. Phosphating with prepared solutions:
Phosphating time, min - 10
The temperature of the solution, o C - 60
Processing Method - Dipping
5. Rinsing with cold water:
Temperature, o C - 15 - 30 min
Time, min - 2
6. Oiling 3 VVS-1 (TU 38401673-87)
The temperature of the solution, o C - 15 - 30
Processing time, min - 0.5
7. Drying at 40 - 60 o C for 10 minutes

Стальную проволоку диаметром 1,7 мм подготавливают следующим образом. A steel wire with a diameter of 1.7 mm is prepared as follows.

Протравливают в 15%-ной серной кислоте, промывают, обрабатывают в растворе в соответствии с изобретением прототипа, промывают, обрабатывают в 0,5%-ном растворе хозяйственного мыла и сушат. Etched in 15% sulfuric acid, washed, treated in a solution in accordance with the invention of the prototype, washed, treated in a 0.5% solution of laundry soap and dried.

Температура фосфатирования 60oC, время фосфатирования 10 мин.The phosphating temperature is 60 ° C., the phosphating time is 10 minutes.

Результаты испытаний растворов для фосфатирования металлической поверхности и раствора прототипа приведены в таблице. The test results of solutions for phosphating a metal surface and a solution of the prototype are shown in the table.

Определение времени приработки трущихся деталей и износ при длительной эксплуатации проводили по методикам. Determining the running-in time of the rubbing parts and wear during long-term operation was carried out according to the methods.

Коррозионную стойкость определяют в часах. Для этого образцы помещали в камеру солевого тумана, где непрерывно распыляется 3%-ный раствор хлористого натрия. Температура поддерживается автоматически в пределах 34 - 37oC. Осмотр образцов проводят невооруженным глазом при естественном рассеянном свете. Испытания проводили до появления первых видимых точек коррозии. Чем больше время до появления коррозии, тем выше коррозионная стойкость фосфатного покрытия.Corrosion resistance is determined in hours. For this, the samples were placed in a salt spray chamber, where a 3% sodium chloride solution was continuously sprayed. The temperature is maintained automatically in the range 34 - 37 o C. Inspection of the samples is carried out with the naked eye in natural ambient light. Tests were carried out until the first visible corrosion points appeared. The longer the time before corrosion, the higher the corrosion resistance of the phosphate coating.

Как видно из примеров 2 - 4, 7 - 9, 12 - 14, 17 - 19, 22 - 24, 27 - 29, 31 - 33 таблицы при содержании ионов Ni2+ от 0,03 до 0,5 г/л, ионов фосфата (в пересчете на P2O5) от 1,7 - 7,0 г/л, ионов нитрата от 1,5 - 5,2 г/л, ионов F от 0,05 - 0,5 г/л и цинкового концентрата от 3 до 25 г/л, отхода марганца (II) азотнокислого от 2 до 20 г/л образуется фосфатное покрытие, обладающее способностью снижать время приработки трущихся деталей, износ при длительной эксплуатации, увеличивать коррозионную стойкость.As can be seen from examples 2 - 4, 7 - 9, 12 - 14, 17 - 19, 22 - 24, 27 - 29, 31 - 33 tables with the content of Ni 2+ ions from 0.03 to 0.5 g / l, phosphate ions (in terms of P 2 O 5 ) from 1.7 - 7.0 g / l, nitrate ions from 1.5 - 5.2 g / l, F ions from 0.05 - 0.5 g / l and zinc concentrate from 3 to 25 g / l, manganese (II) nitrate waste from 2 to 20 g / l, a phosphate coating is formed, which has the ability to reduce the running-in time of rubbing parts, wear during prolonged use, and increase corrosion resistance.

Снижение или увеличение содержания всех компонентов (примеры 1, 5, 6, 10, 11, 15, 16, 20, 21, 25, 26, 30) приводит к возрастанию времени приработки и повышению износа при длительной работе. Reducing or increasing the content of all components (examples 1, 5, 6, 10, 11, 15, 16, 20, 21, 25, 26, 30) leads to an increase in running-in time and increased wear during prolonged operation.

Использование предлагаемого раствора для фосфатирования обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
сокращение срока службы деталей, двигателей и т.д., повышение износостойкости;
снижение производственных затрат и расширение сырьевой базы производства.
The use of the proposed solution for phosphating provides the following technical and economic advantages:
shortening the service life of parts, engines, etc., increasing wear resistance;
reduction of production costs and expansion of the raw material base of production.

Пример 34 характеризует свойства покрытия по прототипу. Example 34 describes the properties of the coating of the prototype.

Раствор согласно изобретения улучшает пусковые характеристики элементов проводов и двигателей, приводит к заметному снижению длительного износа деталей, облегчает процесс холодной деформации, увеличивает коррозионную стойкость. The solution according to the invention improves the starting characteristics of the elements of wires and motors, leads to a noticeable decrease in long-term wear of parts, facilitates the process of cold deformation, increases corrosion resistance.

Литература
1. США N 4961794, кл. C 23 C 22/18 (аналог).
Literature
1. USA N 4961794, cl. C 23 C 22/18 (analogue).

2. EP N 0381190, кл. C 23 C 22/36, 1990 (прототип). 2. EP N 0381190, class C 23 C 22/36, 1990 (prototype).

Claims (1)

Раствор для фосфатирования металлической поверхности, содержащий ионы никеля, фосфата, нитрата, фтора, цинка и марганца, отличающийся тем, что в качестве источников ионов цинка он содержит отход производства - цинковый концентрат, а в качестве источников ионов марганца - отход марганца (II) азотнокислого при следующем соотношении компонентов, г/л:
Ионы никеля - 0,03 - 0,5
Фосфат-ионы (в пересчете на P2O5) - 1,7 - 7,0
Нитрат-ионы - 1,5 - 5,2
Ионы фтора - 0,05 - 0,5
Отход производстве - цинковый концентрат - 3 - 25
Отход марганца (II) азотнокислого - 2 - 20
причем отход производства цинковый концентрат содержит, мас.%:
Общая P2O5 - Не менее 25
Цинк - Не менее 25
Марганец - 4 - 8
Вода - Не более 30
а отход марганца (II) азотнокислого содержит, %:
Ионы марганца - 72,0 - 80,3
Одну или несколько примесей из группы перхлорат алюминия, муравьиная кислота, муравьинокислый аммоний, лимоннокислый марганец, гидроксиды марганца - Остальноет
A solution for phosphating a metal surface containing nickel, phosphate, nitrate, fluorine, zinc and manganese ions, characterized in that it contains zinc waste as sources of zinc ions, and zinc concentrate as sources of manganese ions - manganese (II) nitrate waste in the following ratio of components, g / l:
Nickel ions - 0.03 - 0.5
Phosphate ions (in terms of P 2 O 5 ) - 1.7 - 7.0
Nitrate ions - 1.5 - 5.2
Fluorine ions - 0.05 - 0.5
Waste production - zinc concentrate - 3 - 25
Manganese (II) nitrate waste - 2 - 20
moreover, the waste product zinc concentrate contains, wt.%:
Total P 2 O 5 - At least 25
Zinc - At least 25
Manganese - 4 - 8
Water - No more than 30
and the waste of manganese (II) nitrate contains,%:
Manganese ions - 72.0 - 80.3
One or more impurities from the group aluminum perchlorate, formic acid, ammonium formate, manganese citrate, manganese hydroxides -
RU96104500A 1996-03-12 1996-03-12 Solution for phosphatation of metal surface RU2111282C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96104500A RU2111282C1 (en) 1996-03-12 1996-03-12 Solution for phosphatation of metal surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96104500A RU2111282C1 (en) 1996-03-12 1996-03-12 Solution for phosphatation of metal surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2111282C1 true RU2111282C1 (en) 1998-05-20
RU96104500A RU96104500A (en) 1998-05-27

Family

ID=20177783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96104500A RU2111282C1 (en) 1996-03-12 1996-03-12 Solution for phosphatation of metal surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2111282C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2159299C2 (en) * 1999-01-18 2000-11-20 Закрытое акционерное общество "ФК" Solution for phosphating of metal surface
RU2572688C1 (en) * 2014-09-10 2016-01-20 Закрытое акционерное общество "ФК" Solution for metal surface phosphating

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0381190B1 (en) * 1989-01-31 1993-09-22 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Phosphate treatment solution for composite structures and method for treatment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0381190B1 (en) * 1989-01-31 1993-09-22 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Phosphate treatment solution for composite structures and method for treatment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2159299C2 (en) * 1999-01-18 2000-11-20 Закрытое акционерное общество "ФК" Solution for phosphating of metal surface
RU2572688C1 (en) * 2014-09-10 2016-01-20 Закрытое акционерное общество "ФК" Solution for metal surface phosphating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2312855A (en) Method of coating aluminum
AU604395B2 (en) Process for phosphating metal surfaces
KR20090086405A (en) JR- / TI-containing phosphate treatment solution for passivation of metal composite surfaces
US3939014A (en) Aqueous zinc phosphating solution and method of rapid coating of steel for deforming
JPS6020463B2 (en) Cold working lubrication treatment method for steel materials
US4166776A (en) Method for the preparation of a piston made of aluminum alloy with its surface treated so as not to seize on contact with a cylinder with an internal wall made of aluminum alloy
JPH06104906B2 (en) Method for improving surface coating of zinc
US4950339A (en) Process of forming phosphate coatings on metals
JPS6022064B2 (en) iron phosphate promoter
RU2702521C1 (en) Self-lubricating electrolytically deposited phosphating coating
US2613165A (en) Surface treatment of magnesium and magnesium alloy articles
RU2111282C1 (en) Solution for phosphatation of metal surface
JP5595407B2 (en) Method for coloring the surface of an article containing tin
US2244526A (en) Process of treating metal surfaces
US2835616A (en) Procedure for the manufacture of oxalate coatings on metals
US4070193A (en) Corrosion resistant metal sealing formulation
JPH07173643A (en) Phosphate treatment method and treatment liquid for metal surface
US2834659A (en) Chemical polishing of metals
JPS63286585A (en) Chemical treating solution for titanium or alloy thereof and surface treatment of titanium or alloy thereof with said solution
US5415701A (en) Process for facilitating cold-working operations
KR890003586B1 (en) Phosphate Composition and Method of Use
CA1095455A (en) Wear-resistant zinc articles and process of manufacture
US5954892A (en) Method and composition for producing zinc phosphate coatings on metal surfaces
JPH04228580A (en) Composition generating chromate conversion coating
JP3083453B2 (en) Method for improving wear resistance and corrosion resistance of ferrous metal parts