[LT] Juodų chromatinių plėvelių ant cinko paviršiaus gavimo būdas gali būti panaudotas įvairiose pramonės srityse gaminių ir jų detalių apsaugai nuo korozijos ir išvaizdos (dekoratyvumo) pagerinimui.@Šiuobūdu juodos chromatinės plėvelės gaunamos iš tirpalo, kuriame yra šešiavalenčio chromo, vario, sulfato ir organinio aktyvatoriaus jonų, kur pagal išradimą, papildomai įdeda ortofosfatų ir/arba kondensuotų fosfatų jonų ir detales tirpale išlaiko 15-50 sekundžių.
[EN] The present invention relates to a method for the formation of a chromatic black films on the surface of zinc. The process of the invention can be used in various fields of industry to prevent articles or components thereof from corrosion and improves its appearance.@The black chromatic film is formated by coating solution, which contains a hexavalent chromium, copper, sulfate and organic activator ions and, accoring the invention, additionally are added ortophosphate and/or condensed phosphate ions . Articles are coating in the solution during15 to 150 seconds.
[0001] Išradimo objektas yra cinko chromatavimo būdas, būtent juodų chromatinių plėvelių ant cinko paviršiaus, ypatingai ant galvaninių cinko dangų, gavimo būdas ir gali būti panaudotas įvairiose pramonės srityse gaminių ar jų detalių apsaugai nuo korozijos ir išvaizdos (dekoratyvumo) pagerinimui.
[0002] Yra žinomas juodų chromatinių plėvelių ant cinko paviršiaus gavimo būdas (Buv. VDR patentas Nr.136979 C23F 7/26,1979), kai cinku padengtas detales merkia į tirpalą, turintį (g/dm3): kalio chromo sulfato - 17.7, chromo trioksido - 30, natrio sulfato - 30, vario sulfato - 30, boro rūgšties - 5, polietilenglikolio (mol. masė 3000 - 5000) - 30, acto rūgšties (ledinės) - 100 cm3/dm3 ir azoto (kone.)- 4 cm3/dm3 arba druskos (kone.) - 8 cm3/dm3 rūgščių, po to ištraukia, nuplauna ir išdžiovina. Tirpalo pH = 1.2 - 3, temperatūra 15-25 °C, chromatavimo trukmė 1-3 min.
[0003] Tačiau chromatavimo trukmė 1-3 min yra per ilga, kad šį būdą būtų galima naudoti tipinėse automatinio režimo galvaninėse linijose, kur chromatavimo operacijos trukmė įprastai yra 15-60 s.
[0004] Yra žinomas juodų chromatinių plėvelių ant cinko paviršiaus gavimo būdas (Rumunijos patentas Nr. 94238, C23C 22/24, 1988), kai padengtas cinku detales merkia į tirpalą, turintį ( g/dm 3): 3-95 šešiavalenčio chromo ir 0.005-75 metalų (Cu, Ag,Mo, Co, Fe) jonų, 15 -175 acto rūgšties, 10 -170 junginių, turinčių S042" jonų ir 1 - 40 cm 3 /dm 3 stabilizatoriaus (skruzdžių ir acto rūgščių mišinys), po to ištraukia, nuplauna ir papildomai merkia į tirpalą, turintį 50 - 400 g/dm3 tiokarbamido arba natrio tiosulfato, po to ištraukia, nuplauna ir išdžiovina. Chromatavimo tirpalo pH = 1.5-2.0, temperatūra 18-28 °C, chromatavimo trukmė 10 s - 3 min.; papildomo apdorojimo tirpalo temperatūra 18-28 °C, apdorojimo trukmė 30- 120 s.
[0005] Šis būdas yra sudėtingesnis technologiniu požiuriu, kadangi įsiveda papildoma operacija - apdorojimas tiokarbamido arba natrio tiosulfato tirpale.
[0006] Yra žinomas juodų chromatinių plėvelių ant cinko paviršiaus gavimo būdas (JAV patentas Nr. 4931317, B05D3/02,1990), kai padengtas cinku detales merkia į tirpalą, turintį (g/dm3): 30 - 150 šešiavalenčio chromo, 20 - 100 trivalenčio chromo, 0.5 - 50 metalų (Fe, Co, Ni) jonų ir 5 - 20 organinio polimero, po to ištraukia ir iškaitina 5 s -10 min 100 - 350 °C temperatūroje.
[0007] Šis būdas yra sudėtingas technologiniu požiūriu, kadangi reikalingas apdorojamų detalių iškaitinimas aukštoje temperatūroje, dėl ko padidėja energijos sąnaudos.
[0008] Artimiausias techninis sprendimas pagal esmę yra juodų chromatinių plėvelių ant cinko paviršiaus gavimo būdas (buv.TSRS a. I. Nr. 681114, C23F 7/26, 1979), kai cinku padengtas detales merkia į tirpalą, turintį (g/dm3): 5.2 - 41.6 šešiavalenčio chromo, 1.5 - 16.2 vario, 3.2-24.5 sulfato ir organinių aktyvatorių ( 31-200 acetato ir 4.15 - 44.5 formiato) jonų, po to ištraukia, nuplauna ir išdžiovina. Tirpalo pH = 1.9-3.2, temperatūra 15-32 °C, chromatavimo trukmė 3-6 min.
[0009] Šiuo būdu gautos juodos chromatinės plėvelės yra nepakankamai atsparios trynimui ir labai jautrios plovimo ir džiovinimo operacijoms, ko pasėkoje vandens susikaupimo vietose ant detalių džiovinimo metu atsiranda matinės pilkos ar žalsvos dėmės, pabloginančios detalių išvaizdą (dekoratyvumą) ir atsparumą korozijai. Be to, chromatavimo trukmė 3-6 min. yra per ilga, kad šį būdą būtų galima naudoti tipinėse automatinio režimo galvaninėse linijose.
[0010] Išradimo esmė yra tame, kad cinku padengtas detales merkia į tirpalą, turintį šešiavalenčio chromo, vario, sulfato, organinio aktyvatoriaus, ortofosfatų ir/ar kondensuotų fosfatų jonų ir išlaiko tirpale 15-150 s.
[0011] Siūlomas būdas yra technologiškesnis ,nes tolygios sodrios juodos spalvos, atsparios korozijai ir trynimui chromatinės plėvelės gaunamos nenaudojant papildomų operacijų. Be to, jos susiformuoja per palyginus trumpą laiką (15-60 s), todėl siūlomą būdą galima naudoti tipinėse automatinio režimo galvaninėse linijose ir nestandartiniuose įrengimuose.
[0012] šis būdas, lyginant su žinomais techniniais sprendimais, padeda intensifikuoti juodų chromatinių plėvelių gavimo procesą (trumpesnis chromatavimo laikas, per kurį susiformuoja kokybiškos plėvelės ), sumažinti energijos sąnaudas (žema džiovinimo temperatūra) ir pailginti padengtų dirbinių eksploatacijos laiką (geresnis atsparumas korozijai ir trynimui).
[0013] Detales chromatuoja tirpale, turinčiame (g/dm ): 5.2 - 26 šešiavalenčio chromo, 3.2 - 15.9 vario, 4.8 - 24 sulfato, 0.06 - 5.9 organinio aktyvatoriaus, 1.0 - 9.5 ortofosfatų ir/ar kondensuotų fosfatų jonų. Chromatavimo tirpalo pH=0.8 - 2.2, temperatūra 15-30
[0014] °C.
[0015] Chromatavimo tirpalą ruošia nudruskintame vandenyje, ištirpinant receptūroje nurodytus medžiagų kiekius. Tirpalo rūgštingumas, esant reikalui, koreguojamas natrio šarmu arba mineraline rūgštimi (sieros, ortofosforo arba druskos).
[0016] Šešiavalenčio chromo šaltiniu gali būti chromo trioksidas, amonio dichromatas ir chromatas, šarminių ir tirpūs žemės šarminių metalų dichromatai ir chromatai bei šių junginių mišiniai.
[0017] Vario jonų šaltiniu gali būti dvivalenčio vario mineralinių ir organinių rūgščių druskos, pvz., vario sulfatas, vario chloridas, vario fosfatas, vario acetatas ir pan.
[0018] Sulfato jonų šaltiniu gali būti sieros rūgštis, amonio, šarminių ir tirpūs žemės šarminių metalų, amonio, vario, nikelio, kobalto sulfatai bei šių junginių mišiniai.
[0019] Organinio aktyvatoriaus jonų šaltiniu gali būti acto rūgštis, amonio, šarminių ir tirpūs žemės šarminių metalų, vario, nikelio, kobalto acetatai bei šių junginių mišiniai-
[0020] Ortofosfato jonų šaltiniu gali būti ortofosforo rūgštis ir jos druskos, pvz.ramonio, šarminių ir tirpūs žemės šarminių metalų, vario, nikelio, kobalto fosfatai bei šių junginių mišiniai.
[0021] Kondensuotų fosfatų jonų šaltiniu gali būti tirpūs pirofosfatai, pvz., Na4P207, NaH3P207, Na2H2P207 ir pan., polifosfatai, pvz., NasP3O10, Na6P40i3, ir pan.
[0022] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vandeniu, merkia į pagal siūlomą būdą paruoštą tirpalą, kurio pH = 0.8 - 2.2 ir temperatūra 15 - 30 °C, išlaiko tirpale 15 -150 s maišant tirpalą suslėgtu oru arba mechaniškai judinant apdorojamas detales, po to ištraukia, nuplauna šaltu vandeniu ir išdžiovina.
[0023] Juodų chromatinių plėvelių kokybę vertina praėjus 24 vai. po jų gavimo pagal išvaizdą (dekoratyvumą), korozinį atsparumą ir atsparumą trynimui.
[0024] Plėvelių išvaizdą (dekoratyvumą) vertina vizualiai plika akimi dienos šviesoje trim parametrais:
[0025] Plėvelių korozinį atsparumą vertina valandų skaičiumi iki cinko korozijos pradžios druskos rūko kameroje pagal buv. TSRS standartą GOST 9.308-85.
[0026] Plėvelių atsparumą trynimui vertina pagal tarptautinį standartą ISO 3613 braukiant baltu filtro popieriumi (spaudžiant normaliai) pirštu per tą pačią vietą 10 kartų: geras - jeigu ant filtro popieriaus ir plėvelės braukimo vietoje nėra jokių
[0027] pėdsakų;
[0028] patenkinamas - jeigu ant filtro popieriaus yra juodų plėvelės produktų, o ant plėvelės
[0029] braukimo vietoje lieka trynimo pėdsakai;
[0030] blogas - jeigu ant filtro popieriaus yra juodų plėvelės produktų, o braukimo
[0031] Siūlomo būdo efektyvumui įvertinti buvo paruošti 7 pavyzdžiai, iš kurių 1 ir 2 yra kontroliniai, 3 - 7 paruošti pagal siūlomą būdą su skirtinga tirpalo komponentų koncentracija ir skirtingais technologiniais režimais. Visais atvejais cinkavimui ir chromatavimui buvo panaudojamos vienodos sudėtingos konfigūracijos (baldų kilpa) detalės.
[0032] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vandeniu ir merkia į tirpalą, kuriame yra (g/dm3):
[0033] Tirpalas maišomas suslėgtu oru, tirpalo pH=2.0 temperatūra 20 °C, chromatavimo trukmė 5 min. Po apdorojimo chromatavimo tirpale detales ištraukia, nuplauna šaltu vandeniu ir išdžiovina.
[0034] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vandeniu ir merkia į tirpalą, kuriame yra (g/dm3):
[0035] Tirpalas maišomas suslėgtu oru, tirpalo pH=1.6, temperatūra 20 C, chromatavimo trukmė 60 s. Po apdorojimo chromatavimo tirpale detales ištraukia, nuplauna šaltu vandeniu ir išdžiovina.
[0036] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vandeniu ir merkia į tirpalą, kuriame yra (g/dm3):
[0037] Tirpalas maišomas suslėgtu oru, tirpalo pH=0.8, temperatūra 30 °C, chromatavimo trukmė -15 s. Po apdorojimo detales ištraukia, nuplauna šaltu vandeniu ir išdžiovina.
[0038] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vadeniu ir merkia į tirpalą, kuriame yra (g/dm3):
[0039] Detalės tirpale judinamos mechaniškai, tirpalo pH=2.2, temperatūra 15 °C, chromatavimo trukmė 150 s.
[0040] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vandeniu ir merkia į tirpalą, kuriame yra (g/dm3):
[0041] Detalės tirpale judinamos mechaniškai, tirpalo pH= 1.1 temperatūra 20 °C, chromatavimo trukmė 30 s.
[0042] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vandeniu ir merkia į tirpalą, kuriame yra (g/dm3):
[0043] Tirpalas maišomas suslėgtu oru, tirpalo pH=1.4, temperatūra 18 °C, chromatavimo trukmė 60 s.
[0044] Cinku padengtas detales nuplauna šaltu vandeniu ir merkia į tirpalą, kuriame yra (g/dm3):
[0045] Tirpalas maišomas suslėgtu oru, tirpalo pH = 1.6 temperatūra 20 °C, chromatavimo trukmė 90 s.
[0046] Kaip matyti iš duomenų, pateiktų lentelėje, pagal siūlomą būdą (3-7 pavyzdžiai) gautos chromatinės plėvelės pasižymi geresnėmis dekoratyviomis, apsauginėmis ir mechaninėmis savybėmis, lyginant su prototipu. Be to, blizgančios tolygios sodrios juodos spalvos , gero korozinio atsparumo (84-108 vai. druskos rūko kameroje) ir pakankamai atsparios trynimui chromatinės plėvelės gaunamos jau per 15-60 s ir jų kokybė neblogėja, ilgėjant chromatavimo trukmei iki 150 s. Todėl šį būdą galima naudoti tipinėse galvaninėse linijose, kas praplečia jo panaudojimo galimybes.
Juodų chromatinių plėvelių ant cinko paviršiaus gavimo būdas, kur cinku padengtas detales merkia į tirpalą, turintį šešiavalenčio chromo, vario, sulfato ir organinio aktyvatoriaus jonų, besiskiriantis tuo, kad į tirpalą papildomai įdeda ortofosfatų ir/ar kondensuotų fosfatų jonų ir detales tirpale išlaikol 5-150 s.