RU2111282C1 - Solution for phosphatation of metal surface - Google Patents
Solution for phosphatation of metal surface Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
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.
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
2. EP N 0381190, кл. C 23 C 22/36, 1990 (прототип). 2. EP N 0381190, class C 23
Claims (1)
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 - ОстальноетA 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 -
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)
| 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)
| 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 |
-
1996
- 1996-03-12 RU RU96104500A patent/RU2111282C1/en active
Patent Citations (1)
| 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)
| 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 |