Способ фосфатирования стальных изделий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 Ю (И) 359 2 0 1МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСА ИЯи втли елью. ктурыкор- по- цес- емен- окоопот ст актика "Химия уа ной энерг 0,010 кДж 2. Спо щ и й с я водят при 15 мин.с ч аю- про 0-ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) 1. СПОСОБ ФОСФАТИРОВА СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ путем обработ растворе для фосфаирования, о ч а ю щ и й с я тем, что, с ц получения мелкодисперсной стру кристаллов покрытия, повышения розионной стойкости покрытия и вышения производительности про са, обработку ведут при одновр ном воздействии на раствор выс вольтных электроимпульсных .раэ дов с частотой 0,15-0,20 Гц иией в импульсе 0,006- /амит .соб по п.1, о т л итем, что обработку20-80 С в течение 3Изобретение относится к нанесению покрытий на поверхность металличес - . ких иэделий, в частности к фосфатированию стальных иэделий, и может быть использовано при подготовке поверхности для нанесения лакокра сочных покрытий.Известен способ электрохимического фосфатирования иэделий из металлов, позволяющий несколько интенсифицировать процесс покрытия, Способ 0 заключается в том, что обрабатываемое изделие используют в качестве катода или анода и подводят к нему в течение некоторого времени постоянный или переменный ток с определенной плотностью ГЦ .Недостатком известного способа является низкое качество фосфатирования из-за невозможности получения равномерной пленки на рельефной поверхности вследствие неравномерного распределения на ней тока, что приводит к образованию фосфатной пленки разной толщины с неодинаковыми защитными свойствами на различных участках, Сложность характера самого процесса, усиленное шламообразование ограничивают промышленное применение электрохимического фосфатирования.ф Кроме того, известен способ хими- ЗО ческого фосфатирования с использованием ультразвука, При этом оптимальная частота ультразвука составляет 16-22 кГц, а продолжительность фосфатирования в растворе, нагретом до 35 70 ф С - 40-60 мин 21.Применение ультразвука несколько улучшает качество фосфатного покрытия, не снижая, однако, брака по шламообразованию. Данный способ так же почти не позволяет снизить температуру нагрева раствора и время выдержки изделия .по сравнению с фосфатированием в обычных стационарных условиях. Это объясняется тем, что 45 существующие генераторы ультразвуковых колебаний имеют незначительную мощность, а колебания осуществляются с большой частотой, поэтому значительных изменений в кинетике хими 5 ческой реакции по сравнению со стацио. нарными условиями не происходит. Это можно объяснить также тем, что генераторы ультразвуковых колебаний производят излучение волн узконаправленным лучом с линейным их распространением. Поэтому воздействие упругих колебаний происходит лишь в некоторой зоне обработки, а не по всей поверхности изделия одновременно. К тому же, датчики ультразвуковых колебаний ненадежны в работе и часто выходят из строя, что вносит дополнительные трудности на производстве. Поэтому использование способа фосфатирования не дает экономического 65 эффекта и не находит широкого применения в промышленности, как и способ электрохимического фосфатирования.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ фосфатирования в стационарных ваннах, заключающийся в том, что раствор фосфатирования нагревают до 80-110 фС, изделия погружают в раствор и выдерживают до 60 мин 131.Недостатками такого способа являются длительное время фосфатирования в связи с тем, что в результате химической реакции происходит снижение концентрации компонентов раствора у обрабатываемой поверхности изделия, а их подвод и отвод продуктов реакции затруднен; большой расход химических реактивов в связи с необходимостью частой замены раствора для получения качественного покрытия; шламообразсвание на поверхности изделия за счет коррозии обрабатываемого металла в процессе фосфатирования,что затрудняет протекание процесса и снижает качество образующейся фосфатной пленки. К недостаткам следует также отнести неравномерность фосфатной пленки по поверхности иэделия с очагами крупнозернистых кристаллов, что вызывает необходимость последующей механической обработки для удаления таких зон; тяжелые условия труда вследствие высоких предельных значений интервала температурного нагрева 80-110 С и образования вредных паров в большом количестве. Цель изобретения - получение мелкодисперсной структуры кристаллов покрытия, повышение коррозионной стойкости покрытия и повышение производительности процееса фосфатирования.Указанная цель достигается тем, что согласно способу фосфатирования стальных изделий путем обработки в растворе для фосфатирования, обработку ведут при одновременном воздействии на раствор высоковольтных электроимпульсных разрядов с частотой 0,15-0,20 Гц и удельной энергией в импульсе 0,006-0,010 кДж/дм.Кроме того, обработку проводят при 20-80 С в течение 30-15 мин.П р и м е р. Фосфатирование проводят на образцах из стали марок ВПи 60 С 2 А в виде пластин размерами 100 х 8 х 0,8 мм. Перед фосфатированием с изделий химичеаким путем -травлением в растворах кислот (соляной.или серной), содержащих ингибиторы коррозии, удаляется окалина и ржавчина. Для фосфатирования используют известный раствор следующего состава, г/л: монофосфат цинка1070212 10 Таким образом, предлагаемый спочто соб позволяет получить мелкодисперсную структуру кристаллов покрытия,повыдение коррозионной стойкостипокрытия и повышение производительлов - ности процесса.Т а б л и ц а 1Характеристика разря-Время продовцесса фос- рова- минМаркаТемпера- стали наОпыт тура грева 0,2 0,15 2,006 0,008 0,006 ВП33-35 цинк азотнокислый 54-56;ортофосфорная кислота 10,5-13,5.Раствор нагревают до 20,40,80 фС.ФОсфатирование проводят с воздействием на раствор ВЭИР с укаэанными втабл. 1 характеристиками и без воздействия ВЭИР при прочих равныхусловиях. Изделия выдерживают в ваннах с раствором до получения качественного покрытия при воздействии зВЭИР, после чего образцы достаютиз раствора и фиксируют полученныерезультаты.В табл. 1 приведены температурновременные режимы опытов и характеристики ВЭИР. Фосфатирование проводится при сочетании предельных значений интервалов технологическогорежима, а также при сочетании промежуточных значений параметров режима.В табл. 2 представлены результаты 2выполненных опытов для двух вариантовпроцесса: 1 в ,согласно предлагаемому способу и 11 - согласно прототипудля условий, при которых полученынаилучшие результаты по всем выходным параметрам процесса.Как показывают опыты, повышениекачества фосфатирования при снижениивремени процесса наблюдается при всехсочетаниях показателей режимов. Ка-чественные и количественные показатели предлагаемого процесса находятся в соответствии с ГОСТ 9,301.78и ГОСТ 9,302.79,Полученная предлагаемым способомфосфатная пленка характеризуется упо рядоченным расположением зерен вдольобрабатываемой поверхности и мелкодисперсной структурой кристаллов,улучшает качество покрытия, в отли;чие от пленки, полученной согласнопрототипу для которой характернонеравномерное расположение кристал1 и крупнозернистая микроструктура,что ведет к снижению качества фосфатного покрытия.Положительный эффект от использования предлагаемого технического решения достигается за счет последовательного прохождения во всем объеме раствора фосфатирования ударных волн с определенной указанной энергией и частотой,а также кавитации,экустического и электромагнитного воздействия .одновременно на всю зону обработки. Все эти факторы влияют на протекание химической реакции на молекулярном уровне, улучшая условия ионного обмена во всей зоне обработки, способствуя ускорению зарождения центров кристаллизации, упорядочению и образованию более мелких зерен кристаллов фосфата, а также более прочному их сцеплению с обрабатываемым металлом. При этом шпам практически не успевает образоваться, а более плотная за счет упорядоченного расположения кристаллов фосфатная пленка быстрее, чем обычно, покрывает одновременно обрабатываемую поверхность.Крбме того, повышаетСя качество покрытия при увеличении производительности труда в 3-4 раза по сравнению с известными способами, улучшаются условия труда за счет снижения температуры нагрева раствора и соответственного уменьшения колйчества выделяющихся вредных паров.6 1070212 5 1 Продолжение табл. 1 Марка стали Характеристика разрядов1070212 Таблица 2 Показатели процесса Опыт Вариант Вид кристаллов Серый Стойкое Мелкие Покрытие отсутствует Мелкие Светло- Стойкое серый Покрытие отсутствует12,0 0,60 0 0,87 13,0 11,0 0,73 19,0 16 Мелкие Стойкое 0,63 16,0 0,53 Стойкое Мелкие 13,0 Мелкие Темно- Стойкое серый Покрытие отсутствуетО 31 1,27 19,0 14,0 0,93 Мелкие 36 29,0 Мелкие 12,0 Составитель А. БордачеваРедактор Н. Безродная Техред А.Бабинец Корректор И. Эрдейи Заказ 11651/29 Тираж 900 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Скоростьосажденияг/мфмин 0,30,0 0,97 0,40 Удельная масса покрытияг/м 9,00 МелкиеОчаги крупныхкристаллов Мелкие Мелкие Цвет изделия послепокрытия СветлосерыйСерый ТемносерыйТемносерый ТемносерыйТемносерый Темносерый Темно- серый Коррозионная стойкость покрытия Стойкое Стойкое СтойкоеНе стойкое Стойкое Стойкое