CS253216B1

CS253216B1 - A bath for the surface preparation of steel materials prior to the deposition of metal coatings

Info

Publication number: CS253216B1
Application number: CS849520A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Holpuch; Jaromir Vitek; Pavel Nejedly
Original assignee: Vladimir Holpuch; Jaromir Vitek; Pavel Nejedly
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS952084A1

Abstract

Lázeň pro přípravu povrchu ocelových materiálů před následným elektrolytickým nebo chemickým vylučováním kovových povlaků řeší technický problém snížení toxicity lázně a zvýšeni přilnavosti následně vylučovaných povlaků. Podstata řešeni spočívá v tom, Že lázeň kromě základních známých složek tvořených hydroxidem sodným a chloridem sodným dále obsahuje přísady zvolené ze skupiny obsahující karboxylové, sulfonové a sulfokarboxylové kyseliny s 2 až 7 atomy uhlíku nebo jejich soli, které jsou v lázni obsaženy v koncentraci 1-200 g/1 lázně.A bath for preparing the surface of steel materials before subsequent electrolytic or chemical deposition of metal coatings solves the technical problem of reducing the toxicity of the bath and increasing the adhesion of the subsequently deposited coatings. The essence of the solution lies in the fact that the bath, in addition to the basic known components consisting of sodium hydroxide and sodium chloride, further contains additives selected from the group containing carboxylic, sulfonic and sulfocarboxylic acids with 2 to 7 carbon atoms or their salts, which are contained in the bath in a concentration of 1-200 g/1 bath.

Description

(54) Lázeň pro přípravu povrchu ocelových materiálů před vylučováním kovových povlaků(54) Bath for surface preparation of steel materials before the deposition of metal coatings

Lázeň pro přípravu povrchu ocelových materiálů před následným elektrolytickým nebo chemickým vylučováním kovových povlaků řeší technický problém snížení toxicity lázně a zvýšeni přilnavosti následně vylučovaných povlaků. Podstata řešeni spočívá v tom, Že lázeň kromě základních známých složek tvořených hydroxidem sodným a chloridem sodným dále obsahuje přísady zvolené ze skupiny obsahující karboxylové, sulfonové a sulfokarboxylové kyseliny s 2 až 7 atomy uhlíku nebo jejich soli, které jsou v lázni obsaženy v koncentraci 1-200 g/1 lázně.A bath for preparing the surface of steel materials prior to subsequent electrolytic or chemical deposition of metal coatings solves the technical problem of reducing bath toxicity and increasing the adhesion of the subsequently deposited coatings. In addition to the known constituents of sodium hydroxide and sodium chloride, the bath further comprises additives selected from the group consisting of carboxylic, sulfonic and sulfocarboxylic acids having 2 to 7 carbon atoms, or salts thereof, which are present in the bath at a concentration of 1- 200 g / l bath.

Vynález se týká íázně pro přípravu povrchu ocelových materiálů před vylučováním kovových povlaků, obsahující hydroxid alkalického kovu a další přísady.The invention relates to the preparation of the surface of steel materials prior to the deposition of metal coatings containing alkali metal hydroxide and other additives.

Použití elektrolyticky a chemicky vyloučených kovových povlaků na různých typech nerezových ocelí pro technické účely je závislé na jejich dobré přilnavosti k základnímu materiálu. Přilnavost je závislá na předúpravě povrchu před vlastním pokovením. Velmi obtížně se pokovují nerezové oceli a oceli s vysokým obsahem grafitu.The use of electrolytically and chemically excluded metal coatings on various types of stainless steels for technical purposes depends on their good adhesion to the base material. Adhesion depends on pre-treatment of the surface before plating. Stainless steels and steels with a high graphite content are very difficult to coat.

K zajištění dokonalé přilnavosti je nutné odstranit kysličníkovou vrstvu, ale nesmí dojít k přeleptání povrchu, aby se nevytvořil grafitový film, který je jednou z příčin špatné přilnavosti.To ensure perfect adhesion, it is necessary to remove the oxide layer, but the surface must not be etched to avoid the formation of graphite film, which is one of the causes of poor adhesion.

V současné době je známa řada metod, které zlepšují přilnavost galvanických povlaků.A number of methods are known which improve the adhesion of galvanic coatings.

Ve většině případů je používáno elektrochemické anodické moření v kyselinách nebo jejich směsích. Nevýhodou všech těchto metod je možnost přeleptání povrchu, čímž dojde ke zhoršení požadované přilnavosti.In most cases, electrochemical anodic pickling in acids or mixtures thereof is used. The disadvantage of all these methods is the possibility of etching the surface, which will deteriorate the required adhesion.

Zvláště v provozních podmínkách je velmi obtížné přesně dodržet požadované parametry. Během anodického leptání v kyselých roztocích se mění pH elektrolytu a jeho složení a to je příčinou nevhodného naleptání.Especially in operating conditions, it is very difficult to precisely meet the required parameters. During anodic etching in acidic solutions, the pH of the electrolyte and its composition change, causing inappropriate etching.

Metoda, která spočívá v chemickém vyloučení mědi na povrchu materiálu a jejím následném rozpuštění, podstatně zlepšuje přilnavost galvanických povlaků^ ale nevýhodou je, že během mořeni dochází k podstatné změně drsnosti povrchu a to může být v některých případech nežádoucí. Tento způsob se nedá použít při pokovování nerezových ocelí.The method of chemically eliminating copper on the surface of the material and then dissolving it substantially improves the adhesion of the galvanic coatings, but the disadvantage is that the surface roughness changes substantially during pickling and this may be undesirable in some cases. This method cannot be used for plating stainless steels.

Dále je známa alkalická lázeň, která je popsána v patentovém spisu NDR č. 50 769, a to v jeho původním změní z 5. 10. 1966. Tato lázeň, takzvaný čisticí elektrolyt, která je určena zejména pro průběžné moření, případně čištění železných drátů a pásů, obsahuje jako základní složky hydroxid sodný v množství 200-250 g/1 a chlorid sodný v množství 50-80 g/1.Also known is the alkaline bath, which is described in GDR patent No. 50 769, and in its original change from 5 October 1966. This bath, the so-called cleaning electrolyte, which is intended mainly for continuous pickling or cleaning of iron wires and strips, containing as basic constituents sodium hydroxide in an amount of 200-250 g / l and sodium chloride in an amount of 50-80 g / l.

Jako další složky obsahuje tato lázeň křemičitan alkalického kovu, zejména křemičitan sodný, v množství 20-50 g/1 a chroman alkalického kovu, zejména chroman draselný, v množství 1-20 g/1.As a further component, the bath contains an alkali metal silicate, in particular sodium silicate, in an amount of 20-50 g / l and an alkali metal chromate, in particular potassium chromate, in an amount of 1-20 g / l.

Tato lázeň má značnou nevýhodu v tom, že obsahuje soli šestimocného chrómu, které jsou silně toxické, což je spojeno jednak se zvýšeným ohrožením obsluhy a potřebou příslušných bezpečnostních opatření, jednak se řadou technických a ekonomických problémů při likvidaci vyčerpaných lázní a čištění odpadních vod z provozu obecně.This bath has the significant disadvantage of containing hexavalent chromium salts, which are highly toxic, which is associated both with increased operator hazards and the need for appropriate safety measures, as well as with a number of technical and economic problems in the disposal of depleted baths and wastewater treatment in general.

Popsaná lázeň kromě toho vyžaduje poměrně vysoké proudové hustoty až 150 A/dm , což prodražuje konstrukci proudového zdroje a zvyšuje provozní náklady, protože dosažení vysoké proudové hustoty vyžaduje odpovídající zvýšení svorkového napětí. Další nevýhodou jsou, zejména pro kusovou výrobu, krátké doby vystavení leptaného předmětu lázni, které se obtížně realizují s dostatečnou přesností.In addition, the described bath requires relatively high current densities of up to 150 A / dm, which increases the cost of the power supply design and increases operating costs, since achieving a high current density requires a corresponding increase in terminal voltage. Another disadvantage, especially for piece production, is the short exposure times of the etched article to the bath, which are difficult to realize with sufficient accuracy.

Uvedené nedostatky známých lázní odstraňuje lázeň pro přípravu povrchu ocelových materiálů před vylučováním kovových povlaků, obsahující hydroxid sodný, chlorid sodný a další přísady, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že další přísady jsou zvoleny ze skupiny obsahující karboxylové, sulfonové a sulfokarboxylové kyseliny s 2 až 7 atomy uhlíku nebo jejich soli a jsou v lázni obsaženy v koncentraci 1-200 g/1 lázně.The aforementioned drawbacks of the known baths are overcome by a bath for the preparation of the surface of steel materials prior to the deposition of metal coatings containing sodium hydroxide, sodium chloride and other additives according to the invention. 2 to 7 carbon atoms or their salts and are present in the bath at a concentration of 1-200 g / l bath.

Karboxylové kyselina je s výhodou zvolena ze skupiny obsahující kyselinu citrónovou, kyselinu vinnou, kyselinu malonovou, kyselinu štavelovou a kyselinu salicylovou.The carboxylic acid is preferably selected from the group consisting of citric acid, tartaric acid, malonic acid, oxalic acid and salicylic acid.

Je výhodné, jestliže sulfonové kyselina je zvolena ze skupiny obsahující kyselinu fenol-4-sulfonovou a kyselinu l,3-dihydroxybenzen-4,5-disulfonovou.Preferably, the sulfonic acid is selected from the group consisting of phenol-4-sulfonic acid and 1,3-dihydroxybenzene-4,5-disulfonic acid.

Sulfokarboxylová kyselina je s výhodou tvořena kyselinou 4-sulfosalicylovou. Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá ve srovnání se známou alkalickou lázní v tom, že lázeň podle vynálezu je netoxická a méně agresivní, lze ji po vyčerpání snáze likvidovat s podstatně menšími problémy při čištění odpadních vod a vyžaduje proudové hustoty v rozsahu 1-3 A/dm při svorkovém napětí 6-8 V, z čehož vyplývají nižší nároky na zdroj proudu a vyšší hospodárnost celého procesu.The sulfocarboxylic acid is preferably 4-sulfosalicylic acid. A new and higher effect of the invention is in comparison with the known alkaline bath in that the bath according to the invention is non-toxic and less aggressive, can be easily disposed of after draining with considerably less wastewater treatment problems and requires current densities in the range 1-3 A / dm at a terminal voltage of 6-8 V, resulting in lower demands on the power supply and higher efficiency of the whole process.

Poměrně nízká proudová hustota kromě toho umožňuje volit dostatečně dlouhé doby působení lázně, které jsou při kusové výrobě z technologického hlediska snadno realizovatelné a reprodukovatelné. Další výhoda lázně podle vynálezu spočívá v tom, že komplexotvorné vlastnosti jejich přísad umožňují dosažení kovově čistého povrchu, nebot zabraňují vzniku nerozpustných sloučenin železa, ohromu a niklu.In addition, the relatively low current density makes it possible to select sufficiently long bath times which are technologically feasible and reproducible in piece production. A further advantage of the bath according to the invention is that the complexing properties of their additives make it possible to achieve a metal-clean surface, since they prevent the formation of insoluble iron, nickel and nickel compounds.

Vynález je dále objasněn na příkladech jeho provedení, které popisují konkrétní složení lázní.The invention is further elucidated by means of exemplary embodiments thereof which describe a particular bath composition.

í k 1 a d d 1 and d 1 1 1 000 ml 1000 ml vody water 100 g 100 g hydroxid sodný sodium hydroxide 20 g 20 g chlorid sodný . sodium chloride . 20 g 20 g citran sodný sodium citrate

doba moření: 1-5 min teplota elektrolytu: 20-60 °C.pickling time: 1-5 min electrolyte temperature: 20-60 ° C.

i k 1 a d i k 1 and d 2 2 1 000 ml 1000 ml vody water 100 g 100 g hydroxid sodný sodium hydroxide 20 g 20 g chlorid sodný sodium chloride 20 g 20 g vinan sodný sodium tartrate

Příklad 3Example 3

000 ml vody000 ml of water

100 g hydroxid sodný g chlorid sodný g sulfosalicylan sodný100 g sodium hydroxide g sodium chloride g sodium sulfosalicylate

Příklad 4Example 4

000 ml vody000 ml of water

300 g hydroxid sodný g chlorid sodný g fenoldisulfonová kyselina (sodná sůl) doba moření: 1-5 min teplota elektrolytu: 20-60 °C.300 g sodium hydroxide g sodium chloride g phenol disulfonic acid (sodium salt) pickling time: 1-5 min electrolyte temperature: 20-60 ° C.

i k 1 a d i k 1 and d 5 5 1 000 ml 1000 ml vody water 100 g 100 g hydroxid sodný sodium hydroxide 20 g 20 g chlorid sodný sodium chloride 30 g 30 g štavelan sodný Sodium oxalate

i doba moření: 1-5 min teplota elektrolytu: 20-40 °C.pickling time: 1-5 min electrolyte temperature: 20-40 ° C.

í k 1 a d d 1 and d 6 6 1 000 ml 1000 ml vody water 100 g 100 g hydroxid sodný sodium hydroxide 20 g 20 g chlorid sodný sodium chloride 15 g 15 g fenolsulfonová kyselina phenolsulfonic acid

i k 1 a d i k 1 and d 7 7 1 000 ml 1000 ml vody water 100 g 100 g hydroxid sodný sodium hydroxide 20 g 20 g chlorid sodný sodium chloride 15 g 15 g malonan sodný sodium malonate doba mořeni: 1-5 min pickling time: 1-5 min

teplota elektrolytu: 20-50 °C.electrolyte temperature: 20-50 ° C.

í k 1 a d d 1 and d 8 8 1 000 ml 1000 ml vody water 100 g 100 g hydroxid sodný sodium hydroxide 20 g 20 g chlorid sodný sodium chloride 20 g 20 g salicylan sodný sodium salicylate

doba moření: 1-5 min teplota elektrolytu: 20-40 °C.pickling time: 1-5 min electrolyte temperature: 20-40 ° C.

Ve všech případech se použije proudová hustota v rozsahu 1-3 Ά/dm při svorkovém napětí v rozsahu 6-8 V, přičemž zpracovávaný předmět je zapojen jako anoda. V některých případech je však výhodné napětí také periodicky reverzovat, případně použití pulzující stejnosměrný proud.In all cases, a current density of 1-3 Ά / dm is used with a terminal voltage of 6-8 V, with the workpiece being connected as an anode. In some cases, however, it is also advantageous to periodically reverse the voltage or use a pulsating direct current.

Lázeň podle vynálezu je vhodná ve všech případech, kdy se vyžaduje zvýšení přilnavosti kovových povlaků vylučovaných na ocelových materiálech.The bath according to the invention is suitable in all cases where it is required to increase the adhesion of metal coatings deposited on steel materials.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A bath for the preparation of the surface of steel materials prior to the deposition of metal coatings, comprising sodium hydroxide, sodium chloride and other additives, characterized in that the other additives are selected from the group consisting of carboxylic, sulionic and sulfocarboxylic acids having 2 to 2

7 carbon atoms or their salts and are present in the bath at a concentration of 1-200 g / l bath.

2. A bath according to claim 1, wherein the carboxylic acid is selected from the group consisting of citric acid, tartaric acid, malonic acid, oxalic acid and salioylic acid.

3. The bath of claim 1 wherein the sulfonic acid is selected from the group consisting of phenol-4-sulfonic acid and 1,3-dihydroxybenzene-4,5-disulfonic acid.

4. A bath according to claim 1, wherein the sulfocarboxylic acid is 4-sulfosalicylic acid.