[LT] Išradimas priskiriamas cheminių dangų gavimo būdui ir gali būti panaudotas metalų apdirbimo pramonėje, kur gaminiai iš plieno deformuojami tempimu. Šio būdo esmė yra tame, kad gaminius iš plieno nuriebalina, aktyvuoja rūgštyje ir merkia į silpnai rūgštų fosfatavimo tirpalą, kuriame yra cinko, nikelio, fosfato, nitrato jonų bei etilendiamintetraacto rūgšties natrio druskos, ir junginio, kuris suteikia dangoms antifrikcines savybes - natrio heksametafosfato. Gaminius dengia 7-10 minučių 45-50 °C temperatūroje ir esant tirpalo pH 2,0-2,4.
[EN] The present invention relates to a method for the formation of the phosphatic coating on the surface of steel. The phosphatic coating is formated from acidic phosphating solution, which contains ionsof zinc, nickel, phosphate, nitrate; ethylene diamine tetraacetic acid natrium salt; and natrium hexametaphosphate additionally is added. The coating process takes place 7-10 min at temperature of 45to 50 °C; pH is from 2,0 to 2,4. This method can be used in metal treatment when articles from steel are stretched to 50 %.
[0001] Išradimo objektas yra cheminių dangų gavimo būdas, būtent fosfatinių dangų gavimo būdas ant plieno paviršiaus ir gali būti panaudotas įvairiose pramonės srityse.
[0002] Yra žinomas fosfatinių dangų, palengvinančių šaltą deformaciją, gavimo būdas (VFR patentas Nr. 3543733, kl. C 23C 22/12,1986 m.) iš tirpalo, kuriame yra cinko, fosfato, nitrato, nikelio jonų, taip pat hidroksilamino sulfato.
[0003] Šiuo būdu gauta danga palyginus yra stora (25-60 g/m^) ir tempiant gaminius iš plieno reikia panaudoti didelę jėgą (80-85 kg/cnĄ Technologiniu požiūriu procesas neekonomiškas, aukšta dengimo temperatūra (82 °C), didelės naudojamų medžiagų koncentracijos.
[0004] Yra žinomas fosfatinių dangų ant plieno paviršiaus gavimo būdas (buv. TSRS a.l. Nr. 1381196, kl. C 23C 11/08,1988 m.) iš tirpalo, kuriame yra cinko, nikelio, fosfato, nitrato ir geležies (III) jonų. Proceso temperatūra 75-80 °C, dengimo laikas 5-10 min.
[0005] Šiuo būdu gauta danga yra palyginus plona (5-10 g/nĄ smulkiakristalinė, todėl nesugeria reikiamo tempimui natrio stearato kiekio. Natrio stearatas, kaip paviršiaus aktyvinanti medžiaga, reikalingas trinties sumažinimui tempiant plieno
[0006] gaminius. Jo nešiklis yra fosfatinė danga. Natrio stearato kiekis priklauso nuo to, kokiu būdu gauta fosfatinė danga, kokia jos struktūra, kristalų forma. Šiuo atveju fosfatinė danga sugeria 1,5-1,8 g/m^ natrio stearato. To kiekio neužtenka ištempti plieno gaminius ir šie tempimo metu nutrūksta. Technologiniu požiūriu procesas neekonomiškas, nes aukšta dengimo temperatūra, be to, fosfatavimo tirpalas gana rūgštus, todėl nutirpsta daug plieno, o tai dar blogina ir pačias fosfatinių dangų antifrikcines savybes.
[0007] Dar žinomas fosfatinių dangų ant plieno paviršiaus gavimo būdas (buv. TSRS a.l. Nr. 1592394, kl. C 23C 22/13, 1980) iš tirpalo, kuriame yra cinko oksido, fosforo rūgšties, azoto rūgšties ir priedo "Efiroks-7K" (tai paviršiaus aktyvi medžiaga, susidedanti iš alkiletoksifosforo rūgščių ir sintanolio). Dengimo temperatūra 65+5 °C.
[0008] Šiuo būdu gautos dangos yra palyginus plonos (7-9 g/m^), tirpale didelė nitratų koncentracija, palyginus aukšta proceso temperatūra. Danga nepasižymi antifrikcinėmis savybėmis, nes yra palyginus minkšta. Tempiant plieno gaminius ~50%, šiuo būdu gauta fosfatinė danga nusitrina.
[0009] Artimiausias techninis sprendimas pagal esmę yra fosfatinių dangų ant plieno paviršiaus gavimo būdas (buv. TSRS a.l. Nr. 1458247, kl. C 23C 22/07, 1989) iš tirpalo, kuriame yra cinko, nikelio, vario, fosfato, nitrato jonų, o taip pat organinio junginio - lignino nitrato, kuris suteikia fosfatinėms dangoms antifrikcines savybes.
[0010] Šis fosfatinių dangų gavimo būdas technologiniu požiūriu neekonomiškas, nes palyginus aukšta temperatūra (70±5 °C), be to, didelė nitratų koncentracija, todėl gaunamos fosfatinės dangos per plonos. Jos nesugeria reikalingo natrio stearato kiekio, todėl negalima ištempti iš plieno gaminių 50%. Tempimo metu šiuo būdu fosfatuoti plieniniai dirbiniai nutrūksta.
[0011] Šio išradimo uždavinys - sukurti fosfatinių dangų ant plieno paviršiaus gavimo būdą iš tirpalo, kuriame yra cinko monofosfato, leidžiantį ištempti plieninius dirbinius, naudojant palyginus nedidelę (mažiau negu 50 kg/cnĄ spaudimo jėgą ir taip
[0012] apsaugoti gaminį nuo vibracijos, įkaitimo, nutrūkimo, o įrangą - presą nuo susidėvėjimo.
[0013] Kitas uždavinys - pagerinti proceso technologiškumą - t.y. gauti fosfatines dangas ant plieno palyginus žemoje temperatūroje - 45-50 °C, per palyginus trumpą laiką - 5-10 min.
[0014] Išradimo esmė yra tame, kad gaminius iš plieno nuriebalina, aktyvuoja rūgštyje ir merkia į silpnai rūgštų fosfatavimo tirpalą, kuriame yra cinko, nikelio, fosfato, nitrato jonų, 0,5-1,0 g/l etilendiamintetraacto rūgšties natrio druskos (Trilonas B) ir junginio, kuris suteikia dangoms antifrikcines savybes - 0,2-0,5 g/l natrio heksametafosfato ir gaminius dengia esant 45-50 °C temperatūrai.
[0015] Siūlomas būdas yra technologiškesnis, nes fosfatines dangos, kurių pagalba galima ištempti gaminius iš plieno 50%, gaunamos esant palyginus neaukštai proceso temperatūrai, per palyginus trumpą laiką, nenaudojant toksinių medžiagų, esant palyginus neaukštai medžiagų koncentracijai.
[0016] Šiuo būdu gautos fosfatines dangos ant plieno paviršiaus yra 10-15 g/m^ svorio, vidutinio kristalų dydžio, sugeria 2,8-3,3 g/m^ natrio stearato. Heksametafosfatų pridėjimas įgalina gauti dangas su apvalių formų kristalais, tai yra leidžia ištempti gaminius iš plieno apie 50%. Be to dangos susiformuoja per palyginus trumpą laiką ir esant palyginus žemai dengimo temperatūrai.
[0017] Šiuo būdu gautos fosfatines dangos ant plieno paviršiaus, lyginant su žinomais techniniais sprendimais padeda sumažinti energijos sąnaudas (žemesnė dengimo temperatūra), gauti reikiamo svorio ir apvalių formų kristalų dangas (nenusitrina tempiant plieno gaminius 50%).
[0018] Fosfatavimo tirpalą ruošia pagal siūlomą būdą nudruskintame vandenyje, ištirpinant receptūroje nurodytus medžiagų kiekius.
[0019] Cinko jonų šaltiniu gali būti cinko oksidas, cinko dihidrofosfatas, cinko nitratas; nikelio jonų šaltiniu - nikelio nitratas; fosfato jonų šaltiniu - fosforo rūgštis, cinko fosfatas; nitrato jonų šaltiniu - azoto rūgštis, natrio, cinko nitratai; heksametafosfato jonų šaltiniu - natrio, kalio, amonio heksametafosfatai.
[0020] Toliau cheminiu ar elektrocheminiu būdu nuriebalintas ir aktyvuotas HC1 tirpale (1:1) detales iš plieno merkia į silpnai rūgštų tirpalą, kurio pH 2,0-2,4 ir dengia 7-10 min., kai dengimo temperatūra 45-50 °C. Fosfatuotas detales ištraukia iš tirpalo, plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir merkia j 1 % natrio stearato tirpalą.
[0021] Dangų savybes analizuoja praėjus 24 vai. nuo padengimo. Duomenys pateikti lentelėje.
[0022] Dangos struktūros kristališkumą nustato vizualiai (x6 lupa): stambiakristalinė, vidutinio kristališkumo, smulkiakristalinė.
[0023] Dangų kristalų formą nustatoma mikroskopu ORIM-1 (Rusija): adatinės formos kristalai, nupjauto kūgio formos, apvalios ir žvynelių pavidalo (didinimas x500).
[0024] Dangų paviršiaus šiurkštumą matuoja su profilometru-profilografu tipas 252 (Rusija). Apskaičiuoja vidutinį aritmetinį šiurkštumą Ra (f.im).
[0025] Slydimo pobūdį stebi tempiant plieno gaminį, paruoštą pagal prototipą ir pagal siūlomą būdą. Priklausomai nuo fosfatavimo būdo gaminys vibruoja, įkaista, slysta normaliai, susidaro dangos "banga", nutrūksta.
[0026] Iš šių svėrimų apskaičiuoja ir nutirpusio dengimo metu plieno svorį (Pf4e>
[0027] Plieninių gaminių spaudimo jėga tempimo metu reguliuojama itališku presu (tipas 210), kuriame maksimalus slėgis 80 kg/cm2. Tempimo procesą spaudimo metu kontroliuoja dinamometras, kurio skaitinės reikšmės išreikštos atmosferomis. Jeigu fosfatinė danga pakankamo storio (10-15 g/m2) ir ji sugėrusi ~3 g/m2 natrio stearato, gaminys iš plieno ištempiamas palyginus lengvai (normaliai), naudojant 45-50 atmosferų slėgj. Jei fosfatinė danga mažesnio svorio < 10 g/m2, tempimas vyksta žymiai sunkiau 60-80 atmosferų slėgyje. O jeigu danga smulkiakristalė, tai ištempti negalima, nes danga nusitrina, o gaminys iš plieno nutrūksta.
[0028] Plieno paviršiaus padengimo tolygumas vertinamas vizualiai: paviršius padengtas lygiai, paviršius padengtas nelygiai.
[0029] Siūlomo būdo efektyvumui įvertinti buvo paruošti 8 pavyzdžiai, iš kurių vienas kontrolinis ir 7 pagal išradimą su skirtinga tirpalų koncentracija.
[0030]
[0031] 70 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir įmuilina 1% natrio stearato tirpalu.
[0032] Paruoštas detales iš plieno merkia j tirpalą, kuriame yra (g/l):
[0033] 50 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir įmuilina 7% natrio stearato tirpalu.
[0034]
[0035] Tirpalo rūgštingumas pH 2, 2, dengimo laikas 7 min., o dengimo temperatūra 50 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir įmuilina 7% natrio stearato tirpalu.
[0036]
[0037] Tirpalo rūgštingumas pH 2,2, dengimo laikas 7 min., o dengimo temperatūra 50 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir įmuilina 7% natrio stearato tirpalu.
[0038]
[0039] Tirpalo rūgštingumas pH 2,2, dengimo laikas 7 min., o dengimo temperatūra 50 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir įmuilina 7% natrio stearato tirpalu.
[0040]
[0041] Tirpalo rūgštingumas pH 2,2, dengimo laikas 7 min., o dengimo temperatūra 50 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir {muilina 1 % natrio stearato tirpalu.
[0042] Paruoštas detales iš plieno merkia j tirpalą, kuriame yra (g/l):
[0043] Tirpalo rūgštingumas pH 2,2, dengimo laikas 7 min., o dengimo temperatūra 50 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir jmuilina 1% natrio stearato tirpalu.
[0044]
[0045] 45 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir jmuilina 1% natrio stearato tirpalu.
[0046]
[0047] 45 °C. Padengtas detales plauna vandeniu, džiovina šiltu oru ir įmuilina 7% natrio stearato tirpalu.
[0048] Kaip matyti iš pateiktų lentelėje duomenų heksametafosfato koncentracija yra labai svarbus faktorius, turintis įtakos gaminių iš plieno tempimui. Kai natrio heksametafosfato koncentracija fosfatavimo tirpale yra 0,2-0,5 g/l, ant plieno gaminių paviršiaus susiformuoja vidutinio dydžio, apvalių formų kristalų fosfatinės dangos, kurios įgalina ištempti plieno gaminius 50%, panaudojant minimalią jėgą. Padidinus natrio heksametafosfato koncentraciją iki 0,7 g/l, susiformuoja blogos kokybės fosfatinė danga, susidaro taip vadinama "banga", kurios pasipriešinimas toks didelis, kad gaminys nutrūksta.
Fosfatinių dangų ant plieno paviršiaus gavimo būdas, kai gaminius iš plieno nuriebalina, aktyvuoja rūgštyje ir merkia į silpnai rūgštų fosfatavimo tirpalą, kuriame yra cinko, nikelio, fosfato, nitrato jonų ir junginio, kuris suteikia fosfatinėms dangoms antifrikcines savybes, besiskiriantis tuo, kad j tirpalą įdeda 0, 5- 1, 0 g/ l etilendiamintetraacto rūgšties natrio druskos, o junginio, kuris suteikia dangoms antifrikcines savybes, šaltinis yra 0, 2- 0, 5 g/ l natrio heksametafosfatas ir gaminius dengia esant 45- 50 °C temperatūrai.