Способ фосфатирования поверхности металлов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЕСПУБЛИК 23 С 22/О иОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ У ТЕ АВТОРСКОМУ 21) 4803615/0222) 09.01.9046) 23.02,92. Бюл.(56) 1, Хаин Ирования мет2. АвторМ 1475980,ский государственный мой корроВа(ИОз)2а 9 е н 2 О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР той и Л.П.БогДанова3 (088.81(54) СПОСОБ ФОСФАТИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ Изобретение относится к химии поверхности металлов, а именно к химии защитных покрытйй, и может быть применено для создания коррозионно-стойких металлических изделий, ..Известен способ фосфатирования поверхности стали 1) путем обработки ее при 90-100 С в растворе, содержащем соли Мп(Н 2 РО 4)2, МпНРО 4, Ре(Н 2 РОй,Однако способ не дает возможность синтезировать покрытия с заданной. защитной способностью, несмотря на большую, в несколько микрон, толщину защитного слоя.Известен также способ фосфатирования поверхности стали 2, включающий многократную и последовательную обработку поверхности растворами нитрата бария и двухзамещенного фосфорно-кислого натрия с удалением избытка реагентов и продуктов реакции и сушкой,Однако данный способ требует для пония защитного покрытия применения кольких десятков (вплоть до 50) опера(57) Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости, Способ включает последовательную и многократную обработку поверхности раствором нитрита бария и парами фосфорного ангидрида в токе сухого инертного газа при 250 - 280 С с удалением после обработок избытка реэгента, Повышение коррозионной стойкости достигается использованием в качестве фосфатсодержащего реагента паров фосфорного ангидрида Р 401 о в токе сухого инертного газа при 250- 280 С. ций и не обеспечивает необходи зион ной стойкости.Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости фосфатного покрытия.Поставленная цель достигается тем, что в способе фосфатирования поверхности металлов путем последовательной и многократной обработки поверхности фосфатсодержащим реагентом и раствором нитрата бария с удалением после каждой из обработок избытка реагента, в качестве фосфатсодержащего соединения используют пары фосфорного ангидрита, причем обработку проводят в токе сухого инертного газа при 250 - 280 С,При Фосфатировании поверхности данным способом увеличение коррозионной стойкости достигаЕтся за счет того, что образование защитного слоя протекает.по реакции: (Ре 1 Р 40 др (Ге) (РеРО 4) (Р 205) аце (1) ЕРе) (РеРО 4) (Р 205(Ее(РеР 04)Ваз(РО)г(Рг 05) аце. (3) Использование в качестве фосфатсодержащего соединения паров фосфорного ангидрида дает возможность получать слои : труднорастворимого фосфата бария большей плотности, так как реакция протекает при более высокой температуре и без стерических препятствий со стороны посторонних ионов, как в случае КагНР 04.Принципиальным отличием от известных способов фосфатирования также является и то, что адсорбция фосфатсодержащего реагента проходит с участием молекул Р 401 о, которые не являются заряженными части- цэМи, как в случае ионов НРО, йа и других. Это также обеспечивает высокую плотность получаемого слоя. Другой существенной особенностью является неболь- шая толщина получаемого при одной обработке парами Р 401 о покрытия, Как следует иэ реакции (1), после образования на поверхности слоя фоефата металла происходит адсорбция монослоя избытка фосфорного ангидрида, который затем вступает в реакцию с нитратом бария, Данная реакция проходит только на поверхности образца без разрушения структуры самой пленки, что также способствует образованию более плотного слоя.Выбор температур обработки парамифосфорного ангидрида определен тем, что при температурах меньше 250 С не происходит испарения Рг 05, а при больше 280 С с поверхности улетучивается молекулярноадсорбированная вода, которая является центрами адсорбции последующих молекул Р 401 о (реакция 3 и т.д.), Кроме того, использование больших 1 емператур не рационально с энергетической точки зрения. Что касается применения сухого инертного газа в качестве газа-носителя Рг 05, то он необходим, поскольку при данных температурах в потоке влажного газа фосфорный ангидрид не является летучим.П р и м е р 1, Пластину стали маркиСт.45 размером 10 х 5 хЗ мм зачищают наждачной бумагой, обезжиривают в ацетоне и помещают в проточный реактор в поток сухого азота, нагретого до 280 С, Включают обогрев испарителя Рг 05 и обрабатывают образец его парами в течении 5 мин. Включают обогрев испарителя, удаляют продувкой сухим азотом. избыток паров Р 40 1 о, остужают реактор до комнатной температуры и извлекают образец, Далее помещают его на ЗО с в раствор Ва(чОэ)г, отмывают от избытка соли и измеряют коррозионнуюстойкость поверхности согласно ГОСТУ капельным методом в растворе Сц 304(20 г/л), Сравнивают коррозионную стойкость по крытия, полученного предлагаемым способом(20 мин) и по известному способу(1 мин)и делают вьвод об увеличении коррозионной стойкости.П р и м е р 2, Пластину стали Ст.4510;готовят по способу, приведенному в примере 1, Затем обрабатывают поверхность парами Р 01 о при 250 С в течение 5 мин.Остужают реактор, извлекают образец и измеряют коррозионную стойкость в растворе15 Сц 504, которая оказалась равной 15 мин,Далее помещают образец в реактор, вновьобрабатывают парами Р 01 о и вновь измеряют коррозионную стойкость, которая вэтом случае равна 28 мин.20 П р и м е р 3. Пластину стали готовят поспособу примера 1, Затем обрабатывают втечение 30 с в 1 М растворе Ва(чОз)г, извле- .кают из раствора и промывают дистиллированной водой. Измеряют коррозионную25 стойкость - 10 с, Вновь обрабатывают врастворе Ва(ЙОз)г, промывают водой и из-.меряют стойкость - 10 с,П р и м е р 4, Образец цинка марки "ХЧ"зачищают наждачной бумагой, промывают в30 ацетоне и обрабатывают парами фосфорного ангидрида и раствором Ва(МОз)г согласнооперациям, приведенным в примере 1, Коррозионную стойкость измеряют в раствореуксуснокислого свинца концентрацией 50 г/л .35по времени появления темного пятна металлического мелкодисперсного свинца. Ока- .залось, что после первой обработки времясоставило 55 с, второй - 120 с, при требованиях ГОСТа к покрытию - 30 с,40 П р и м е р 5, Пластину стали готовят иобрабатывают по способу примера 1. Далеепроводят повторное нанесение слоя фосфата и измеряют время коррозионной стойкости, которое оказалось равно 40 мин.45 Сравнивают по известному способу (2 минпосле двухкрэтной обработки) и делают вывод об увеличении коррозионной стойкости.П р и м е р 6, Пластину цинка подготавливают по способу примера 1, затем обра 50 батывают в течение 30 с в раствореВа(ИОз)г, промывают водой и измеряют коррозионную стойкость, которая равна 1 с.Далее вновь обрабатывают в растворе. Ва(КОЗ)г и вновь измеряют стойкость - 3 с.55, П р и м е р 7. Образец цинка готовят поспособу примера 1, а обрабатывают по способу примера 2. Измеряют коррозионнуастойкость, которая после первой обработкисоставляет 20 с, а после второй - ЗО с.1713977 емой коррозионной стойкости Формула изобретенияСпособ фосфатирования поверхности 35 металлов путем многократной и последовательной обработки поверхности фосфатсодержащим реагентом и раствором нитрата бария с удалением после каждой из обработок избытка реагента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости, в качестве фосфатсодержащего реагента используют пары фосфорного ангидрида Р 401 о, причем обработку проводят в токе сухого инертного газа при 250 - 280 С,40 45 Составитель В. Толстой Редактор М. Кузнецова Техред М,Моргентал Корректор М. ДемчикЗаказ 663 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 П р и м е р 8, Пластину стали готовят, обрабатывают и испытывают по способу примера 1. Сравнивают полученную коррозионную стойкость (20 мин после одной обработки и 39 мин после двух обработок) с коррозионной стойкостью покрытия, полученного по известному способу и делают вывод об увеличении коррозионной стойкости,П р и м е р 9, Пластину стали готовят, обрабатывают и испытывают по способу примера 1, за исключением температуры обработки, которая составляет 320 С. Образцы характеризуются временем стойкости, равным 20 и 35 мин, что несколько ниже чем при обработке при 250 - 280 С. На основе полученных данных делают вывод и наиболее рациональном температурном режиме синтеза,П р и м е р 10. Пластину стали подготавливают и обрабатывают по способу примера 1, но время обработки парами фосфорного ангидрида Р 401 о составляет 1 мин. а в других примерах - 10 и 15 мин. Для каждого образца измеряют коррозионную стойкость, которая составляет 20; 19,7 и 20,1 мин. Т.е. время обработки практически не влияет на коррозионную стойкость.П р и м е р 11. Пластину стали готовят и обрабатывают по способу примера 10, но в качестве газа-носителя используют влажный азот с давлением паров воды 1 и 17 тор. Затем измеряют коррозионную стойкость поверхности, которая составляет 12 и 15 с и делают вывод о том, что применение сухого газа-носителя является существенным признаком,П р и м е р 12. Пластину стали готовят по способу примера 2, но обрабатывают согласно известному способу в насыщенном растворе двузамещенного фосфата натрия, отмывают от избытка соли, прогревают в токесухогоазота при 280 С втечении 5 мин, остужают, обрабатывают в 1 М растворе нитрата бария и вновь отмывают от избытка 5 10 15 20 25 30 соли, Измеряют коррозионную стойкость,которая оказалась равной 0,5 мин. На основе данного результата делают вывод о существенности такого признакаизобретения, как обработка парами фосфорного ангидрида.П р и м е р 13. Пластину стали готовят иобрабатывают по способу примера 1, но вкачестве барийсодержащего раствора используют раствор нитрата концентрацией0,1, 0,3 и 0,8 М. Для раствора 0,8 М времяобработки составляет 20 и 120 с. Измеряюткоррозионную стойкость полученных образцов, которая составляет 19,9; 20; 20,1 и20,2 мин. Зто указывает на несущественность такого признака, как время обработкии концентрация соли бария.П р и м е р 14, Пластину стали готовят иобрабатывают по способу примерз 1, нотемпературу обработки парами фосфорногоангидрида выбирают равной 240 С. Изме.ряют коррозионную стойкость поверхности,которая равна примерно 15 с, что во многораз меньше, чем при обработке при температуре в интервале 250 - 280 С,Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ дает возможность многократно, например для стали в15-20 раз, увеличить коррозионную стой- .кость поверхности, а также в несколько разсократить количество операций обработки,которая проводится для достижения требу