Состав композита для нанесения металлоконверсионного покрытия на металлическую поверхность
Состав композита для нанесения металлоконверсионного покрытия на металлическую поверхность химико-термическим методом содержит, мас.%: 7 - 14 вещества, поставляющего фосфат-ион; 2 - 10 вещества, поставляющего хромат-ион и/или дихромат-ион; 1 - 10 вещества, поставляющего нитрат-ион; 3 - 7 вещества, поставляющего металл-ион; 0,02 - 4,5 вещества, поставляющего борат-ион; 30 - 85 наполнителя из мелкодисперсного порошка металла; остальное вода. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение касается защиты изделий от коррозии, в частности относится к составам для нанесения металлоконверсионных покрытий на металлическую поверхность химико-термическим методом из неорганического водно-кислотного фосфат-хромат-нитратного композита, содержащего мелкодисперсный порошок наполнителя, и может быть использовано в машиностроительной, судостроительной и других отраслях промышленности.
Известен состав водно-кислотного композита для нанесения покрытий (патент США N 4.319.924, кл. C09 5/10, 1982), содержащий фосфорную кислоту H3PO4 в качестве вещества, поставляющего фосфат-ион PO34-, в количестве 8,1 10,5 мас. хромовый ангидрид CrO3 в качестве вещества, поставляющего хромат-ион CrO24-, в количестве 1,3 6,6 мас. оксид алюминия Al2O3 в качестве вещества, поставляющего металл-ион алюминия Al3+, в количестве 6,2 8,4 мас. и дополнительно диэтаноламин (HOCH2CH2)2NH в качестве вещества, поставляющего диамин![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/296/2967508.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Азотную кислоту 7
Оксид магния 7
Порошок алюминия 43
Воду Остальное
pH 1,7-2,2;
(2) фосфат-хромат-нитрат-боратный, согласно заявляемому решению, содержащий, мас%
Фосфорную кислоту 7-14
Хромовый ангидрид 2-10
Азотную кислоту 1-10
Оксид магния 3-7
Борный ангидрид 0,02-4,5
Порошок алюминия 30-85
Воду Остальное
pH 1,7-4,5
Вышеуказанные составы композитов использовали для получения из них алюминиевых покрытий в 1,2,3 и 4 сут после приготовления для проверки эффекта диспергирования наполнителя и контроля защитных свойств покрытий. Для этого на образцы из стали марки 45 размером 50х100х2,5 мм, обезжиренные в ацетоне, наносились указанные составы методом погружения в композит на 3-5 с, с последующим спусканием избытка. Композит предварительно перемешивался до однородной суспензии. Затем подложку, покрытую влажным составом, сушили в конвекционной печи горячим воздухом с температурой выше 60oС, но ниже 110oC, в течение периода времени, достаточного для испарения воды (что составляло от 5 до 15 мин) из нанесенного состава и осаждения остатка, практически связанного с поверхностью образца, но поддающегося стиранию при касании. После такого нагрева образец далее обжигали при температуре выше 250oС, но ниже 560oC в течении 0,1 60 мин. В результате этого остаток резко повышал свою реакционную способность, что сопровождалось уплотнением его объема и химическим взаимодействием с поверхностью подложки. Сухой остаток, свободный от химически связанной воды, достаточно прочно сцеплялся с образцом тонким интерметаллическим слоем, образуя водонепроницаемое покрытие, стойкое к коррозии и истиранию. В указанном режиме покрытие наносилось дважды, т. е. в два слоя, переворачивая образец на 180o при нанесении второго слоя погружением в композит, что выравнивало толщину покрытия по всей площади подложки. Готовые покрытия представляли собой пластинки светлого цвета с толщиной от 10 до 15 мкм. Защитные свойства полученных покрытий явились критерием эффекта дисперсности наполнителя в композите и выявились при помощи коррозионных испытаний двух видов. При первом сравнительном коррозионном испытании использовался ускоренный метод, для чего образцы с покрытиями помещались в водный раствор соли, содержащий: хлористого натрия NaCl 5 мас. и перекиси водорода H2O2 1,5 г/л, pH 6,0-6,5, при комнатной температуре. Коррозия измерялась с помощью секундомера визуально до появления первых желтых точек на покрытии или пожелтении прозрачного испытательного раствора, обогащенного кислородом, в течение 30 мин. Раствор менялся каждые 3 мин. Второй вид климатические испытания проводились в камере влажности, имитирующей тропические условия согласно ГОСТ-В20.57.306-76: относительная влажность 95,3% температура 55oC, куда образцы с покрытиями помещались на срок до 30 сут. Проводился ежедневный осмотр образцов до появления первых следов коррозии в виде красных точек, поражающих до 3% поверхности покрытия. Результаты этих испытаний приведены в таблице. Из таблицы видно, что алюминиевые покрытия из алюминиевого фосфат-хромат-нитрат-боратного композита в испытаниях на устойчивость к соли превосходят защитные свойства покрытий из известного фосфат-хромат-нитратного композита-прототипа, для которого на 3 сут после составления композита стойкость покрытий из него равна 9 мин, на 4 сут снижается до 4 мин (столбцы 7,8), а у заявляемого без следов коррозии в течение всего времени испытаний, что составило 28-30 мин (столбцы 5,6,7,8). Это говорит о том, что в композите прототипа с течением времени произошло слипание частиц порошка алюминия под воздействием фосфат-хромат-нитратного связующего, а у заявляемого технического решения нет. Из таблицы также видно, что испытания в камере влажности алюминиевых покрытий из состава композита-прототипа с возрастом 1 и 2 сут после приготовления выдержали в течение 20-30 сут: при возрасте состава в 3 сут - устойчивость снизилась до 9-10, а при возрасте состава в IV сут после приготовления устойчивость упала до 7-8 сут (столбцы 9,10,11,12). Причина снижения защиты та же увеличение количества "песка" в композите с течением времени. Алюминиевые покрытия из заявляемого технического решения (оптимальное значение N 3, столбец 1) выдержали испытания в камере влажности (столбцы 9, 10, 11, 12) в течение всего срока 30 сут без следов коррозии. Покрытия из составов композитов, соответствующих граничным точкам (N 2,4, столбец 9), выдержали испытания в течение 28-30 сут, с возрастом в 1 сут, что также лучше, чем у прототипа на вторые сутки после приготовления состава покрытия из него получаются со сниженной защитой с 30 сут до 20-23 сут (столбец 9,10). Улучшения у заявляемого технического решения достигаются с помощью вышеуказанной неорганической диспергирующей добавки, представляющей собой вещество, поставляющее борат-ион в состав композита для получения конечного состава.
Формула изобретения
Вещество, поставляющее хромат-ион или дихромат-ион 2 10
Вещество, поставляющее нитрат-ион 1 10
Вещество, поставляющее металл-ион 3 7
Вещество, поставляющее борат-ион 0,02 4,5
Наполнитель из мелкодисперсного порошка металла 30 85
Вода Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, поставляющего фосфат-ион, он содержит фосфорную кислоту, в качестве вещества, поставляющего хромат-ион хромовый ангидрид, в качестве вещества, поставляющего нитрат-ион азотную кислоту, в качестве вещества, поставляющего металл-ион оксид магния, в качестве вещества, поставляющего борат-ион, - борный ангидрид, в качестве наполнителя порошок алюминия. 3. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, поставляющего фосфат-ион, он содержит соль фосфорной кислоты по крайней мере одного из металлов: цинка, алюминия, железа, их сплав или их смесь. 4. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, поставляющего хромат-ион и/или дихромат-ион, он содержит соль хромовой кислоты по крайней мере одного из металлов: цинка, алюминия, железа, лития, натрия, калия, кальция, их сплав или соль аммония, или их смесь. 5. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, поставляющего нитрат-ион, он содержит соль азотной кислоты по крайней мере одного из металлов: цинка, алюминия, железа, лития, натрия, калия, кальция, их сплав или их смесь. 6. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, поставляющего металл-ион, он содержит оксид, или гидрооксид, или карбонат по крайней мере одного из металлов: цинка, алюминия, железа, молибдена, кобальта, никеля, их сплав или их смесь. 7. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества, поставляющего борат-ион, он содержит борную кислоту, или ее соль, или соль надборной кислоты по крайней мере одного из металлов: лития, натрия, калия, кальция, их сплав или их смесь. 8. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит порошок по крайней мере одного из металлов: цинка, магния, марганца, титана, кремния, иттрия, ниобия, никеля, хрома, молибдена, кобальта, их сплав или их смесь. 9. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит порошок оксида, карбида, борида, бисилицида, бисульфида по крайней мере одного из металлов: цинка, магния, алюминия, железа, марганца, титана, никеля, хрома, молибдена, кобальта, их сплав или их смесь. 10. Состав по любому из пп.1, 2, 8 или 9, отличающийся тем, что он содержит порошок наполнителя дисперсностью до 30 мкм.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3