PL196365B1 - Sposób fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali i zastosowanie sposobu - Google Patents
Sposób fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali i zastosowanie sposobuInfo
- Publication number
- PL196365B1 PL196365B1 PL354447A PL35444700A PL196365B1 PL 196365 B1 PL196365 B1 PL 196365B1 PL 354447 A PL354447 A PL 354447A PL 35444700 A PL35444700 A PL 35444700A PL 196365 B1 PL196365 B1 PL 196365B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ions
- brought
- contact
- manganese
- phosphating solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- CPSYWNLKRDURMG-UHFFFAOYSA-L hydron;manganese(2+);phosphate Chemical compound [Mn+2].OP([O-])([O-])=O CPSYWNLKRDURMG-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 23
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 22
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- IDCPFAYURAQKDZ-UHFFFAOYSA-N 1-nitroguanidine Chemical compound NC(=N)N[N+]([O-])=O IDCPFAYURAQKDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- -1 nitrate ions Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000011656 manganese carbonate Substances 0.000 claims description 6
- 229940093474 manganese carbonate Drugs 0.000 claims description 6
- 235000006748 manganese carbonate Nutrition 0.000 claims description 6
- 229910000016 manganese(II) carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L manganese(ii) carbonate Chemical compound [Mn+2].[O-]C([O-])=O XMWCXZJXESXBBY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 5
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 35
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 17
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 17
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N phenolphthalein Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2C(=O)O1 KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPBJMKMKNCRKQB-UHFFFAOYSA-N 3,3-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)-2-benzofuran-1-one Chemical compound C1=C(O)C(C)=CC(C2(C3=CC=CC=C3C(=O)O2)C=2C=C(C)C(O)=CC=2)=C1 CPBJMKMKNCRKQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDKDGDIWEUUXSH-UHFFFAOYSA-N Thymophthalein Chemical compound C1=C(O)C(C(C)C)=CC(C2(C3=CC=CC=C3C(=O)O2)C=2C(=CC(O)=C(C(C)C)C=2)C)=C1C LDKDGDIWEUUXSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- AWKHTBXFNVGFRX-UHFFFAOYSA-K iron(2+);manganese(2+);phosphate Chemical compound [Mn+2].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O AWKHTBXFNVGFRX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- JCYPECIVGRXBMO-FOCLMDBBSA-N methyl yellow Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=CC=C1 JCYPECIVGRXBMO-FOCLMDBBSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H zinc phosphate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LRXTYHSAJDENHV-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
- C23C22/08—Orthophosphates
- C23C22/18—Orthophosphates containing manganese cations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
- C23C22/08—Orthophosphates
- C23C22/18—Orthophosphates containing manganese cations
- C23C22/188—Orthophosphates containing manganese cations containing also magnesium cations
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
Abstract
1. Sposób fosforanowania powierzchni z zelaza lub stali za pomoca roztworów do fosforanowa- nia zawierajacych jony manganu, jony fosforanowe, jony zelaza(II) oraz nitroguanidyne, znamienny tym, ze wytwarza sie warstwy z fosforanu manganu o grubosci przynajmniej 2 µm i sredniej maksy- malnej glebokosci nierównosci (R z ) wynoszacej 2,5 µm, mierzonej w stanie suchym, przy czym pólwy- roby doprowadza sie do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który zawiera: 0,2 do 4 g/l jonów zelaza(II), 10 do 25 g/l jonów manganu, 25 do 50 g/l jonów fosforanowych (w przeliczeniu na P 2 O 5 ), 3 do 35 g/l jonów azotanowych i 0,5 do 5 g/l nitroguanidyny i wykazuje 7 do 24 punkty wolnego kwasu, 50 do 140 punktów lacznego kwasu oraz wartosc S w zakresie od 0,2 do 1. PL PL PL PL
Description
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)196365 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 354447 (13) (22) Data zgłoszenia: 20.09.2000 (51) Int.Cl.
C23C 22/18 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
20.09.2000, PCT/EP00/09193 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
05.04.2001, WO01/23638 PCT Gazette nr 14/01 (54) Sposób fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali i zastosowanie sposobu
| (73) Uprawniony z patentu: | |
| (30) Pierwszeństwo: | CHEMETALL GmbH,Frankfurt nad Menem,DE |
| 30.09.1999,DE,19947232.7 | (72) Twórca(y) wynalazku: |
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: | Klaus-Dieter Nittel,Frankfurt nad Menem,DE |
| 12.01.2004 BUP 01/04 | Detlev Seifert,Mϋnster,DE Ralf Stickler,Kahl am Main,DE |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: | |
| 31.12.2007 WUP 12/07 | (74) Pełnomocnik: |
| Sztandke Teresa, PATPOL Sp. z o.o. |
(57) 1. Sposób fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali za pomocą roztworów do fosforanowania zawierających jony manganu, jony fosforanowe, jony żelaza(II) oraz nitroguanidynę, znamienny tym, że wytwarza się warstwy z fosforanu manganu o grubości przynajmniej 2 mm i średniej maksymalnej głębokości nierówności (Rz) wynoszącej 2,5 mm, mierzonej w stanie suchym, przy czym półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który zawiera:
0,2 do 4 g/l jonów żelaza(II), do 25 g/l jonów manganu, do 50 g/l jonów fosforanowych (w przeliczeniu na P2O5), do 35 g/l jonów azotanowych i 0,5 do 5 g/l nitroguanidyny i wykazuje 7 do 24 punkty wolnego kwasu, 50 do 140 punktów łącznego kwasu oraz wartość S w zakresie od 0,2 do 1.
PL 196 365 B1
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy sposobu fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali za pomocą roztworów do fosforanowania zawierających jony manganu, żelaza(II) i jony fosforanowe oraz nitroguanidynę, jak też jego zastosowania do fosforanowania powierzchni przedmiotów pracujących w warunkach tarcia ślizgowego.
Ze względu na swą wysoką odporność mechaniczną, warstwy z fosforanu manganu okazały się bardzo przydatne do różnych celów stosowania, np., do zmniejszania tarcia różnych powierzchni ślizgających się po sobie, lub do ułatwienia obróbki plastycznej metali na zimno. Za pomocą roztworów stosowanych początkowo do nakładania warstw fosforanu manganu otrzymuje się jednak stosunkowo grube, grubokrystaliczne warstwy, które są szczególnie niekorzystne, gdy powinno się obrabiać precyzyjne części mechaniczne. Dlatego przedstawiano liczne propozycje rozwiązań dla uzyskiwania cienkich, drobnokrystalicznych warstw fosforanu manganu. Znane jest więc przykładowo uzyskiwanie drobniejszej struktury krystalicznej warstwy fosforanowej przez dodatek skondensowanych fosforanów/polifosforanów. Roztwory do fosforanowania na bazie fosforanu manganu stosowane są jednak ogólnie w wysokiej temperaturze, tak więc w następstwie hydrolizy przebiegającej w wysokiej temperaturze, oddziaływanie skondensowanych fosforanów szybko spada, względnie należy stale uzupełniać skondensowane fosforany.
Niemiecki opis wyłożeniowy Nr 1109 484 opisuje inny sposób uzyskiwania drobnokrystalicznych warstw fosforanowych. Zgodnie z nim stosuje się roztwory do fosforanowania zawierające azotany, w których ilość azotanów przekracza ilość fosforanów. Roztwory powinny wykazywać stosunek azotanów do fosforanów wynoszący od około (1,5 do 4,5):1. Jednak okazało się, że w wielu wypadkach nie uzyskuje się zamierzonego oddziaływania.
Znany jest ponadto sposób, w którym celowo pracuje się z podwyższonym udziałem wolnego kwasu w roztworze do fosforanowania, dla uzyskania szczególnie cienkich warstw (DE-C-1246356). Jednak te warstwy, ze względu na swą małą masę powierzchniową nadają się do praktycznego zastosowania tylko w szczególnych przypadkach.
Na koniec, znany jest roztwór do fosforanowania oparty na fosforanie manganu względnie fosforanie żelaza-manganu, w którym stężenia jonów manganu, żelaza(II), jonów fosforanowych i azotowych leżą w określonych granicach, przy czym wprowadza się więcej wolnego P2O5 w stosunku do łącznej ilości P2O5, aniżeli odpowiada to równowadze reakcji fosforanowania w pracującym roztworze do fosforanowania. Przez te wymienione wyżej przedsięwzięcia powinno się uzyskać korzyść polegającą na znacznym zmniejszeniu szlamu tworzącego się podczas fosforanowania i zmniejszeniu nadmiaru ilościowego chemikaliów wymaganych do wytwarzania warstw (DE-B-22 13781).
Wspólną cechą znanych sposobów jest to, że powstają warstwy z fosforanu manganu wykazujące znaczne wysokości (głębokości) nierówności (chropowatości). Przyczyna tkwi w tym, że w układach do nakładania fosforanów manganu już na początku występuje silne działanie trawiące, co w bardzo krótkim czasie oddziaływania prowadzi do punktowego usunięcia metalu. Natomiast tworzenie się warstwy, w porównaniu do układów wykorzystujących fosforan cynku jest opóźnione. Silne działanie trawiące i opóźnione tworzenie się warstwy można rozpoznać wzrokowo poprzez silne wydzielanie gazów w ciągu dłuższego czasu, tak zwanego czasu gazowania.
Zadaniem wynalazku jest więc opracowanie sposobu, który prowadziłby do uzyskiwania warstw z fosforanu manganu o możliwie nieznacznej wysokości nierówności (chropowatości), przy czym grubość warstw znajduje się w zakresie od wielkości średnich do wysokich.
Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że wytwarza się warstwę z fosforanu manganu o grubości przynajmniej 2 mm i średniej maksymalnej głębokości nierówności (Rz) wynoszącej 2,5 mm, mierzonej w stanie suchym, przy czym półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który zawiera:
0,2do4 g/l jonów żelaza(II),
10do25g/l jonów manganu,
25do50g/l jonów fosforanowych (w przeliczeniu na P2O5), do35g/l jonów azotanowych i
0,5do5 g/l nitroguanidyny i wykazuje 7 do 24 punkty wolnego kwasu, 50 do 140 punktów łącznego kwasu oraz wartość S w zakresie od 0,2 do 1.
PL 196 365 B1
Korzystna postać wykonania wynalazku polega na tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym 0,5 do 2 g/l nitroguanidyny.
Ponadto korzystne jest, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym maksymalnie 2,5 g/l jonów żelaza(II).
Korzystna postać wykonania wynalazku polega na tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który w przypadku obróbki stali, zawiera środek kompleksujący dla składników stopowych stali, korzystnie kwas cytrynowy.
Korzystnie półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym dodatkowo
0,2do4g/l jonów niklu, lub
0,2do4g/l jonów magnezu.
Korzystnie półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, w którym dla zneutralizowania wolnego kwasu, przynajmniej część jonów manganu wprowadzona została w postaci węglanu manganu.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie sposobu określonego powyżej do fosforanowania powierzchni półwyrobów stosowanych w warunkach tarcia ślizgowego, takich jak osie, części napędów, tłoki silników.
Średnia wysokość (głębokość) nierówności zdefiniowana jest według DIN 4768, Arkusz 1 i oznacza średnią arytmetyczną z poszczególnych głębokości nierówności (chropowatości) dla pięciu graniczących ze sobą poszczególnych odcinków pomiarowych o równej długości, zgodnie ze wzorem:
Rz = 0,2 (Z1 +Z2 +Z3 +Z4 + Z5).
Zastrzegana wielkość maksymalna 2,5 mm odnosi się tylko do wysokości (głębokości) nierówności (chropowatości) warstwy fosforanu manganu i nie uwzględnia głębokości powierzchni metalowej nie poddawanej obróbce.
Wymienioną wyżej łączną liczbę punktów oznacza się w znany sposób, miareczkując, z zastosowaniem fenoloftaleiny jako wskaźnika, 10 ml roztworu do fosforanowania po rozcieńczeniu wodą do około 50 ml, do zmiany zabarwienia z bezbarwnego na czerwony. Ilość 0,1 n ługu sodowego zużytego do tego celu daje łączną liczbę punktów. Inne wskaźniki nadające się do tego celu to tymoloftaleina i o-krezoloftaleina.
W podobny sposób oznacza się ilość punktów wolnego kwasu, przy czym jako wskaźnik stosuje się żółcień dimetylową i miareczkuje się do zmiany barwy z różowego na żółty. Przeszkadzające jony metali usuwa się przy tym wcześniej przez dodatek jonów heksacyjanożelazawych(II) lub heksacyjanokobaltawych(III). Wielkość S zdefiniowana jest jako stosunek wolnego kwasu P2O5 do łącznego P2O5 (bliżej jest to objaśnione w publikacji W. Rausch'a, „Die Phosphatierung von Metallen/Fosforanowanie metali”, wydawnictwo Eugen G. Leuze Verlag, Stuttgart 1974, strony 273 i następne).
Z opisu patentowego Wielkiej Brytanii Nr GB-A-510684, znane jest wprawdzie nakładanie warstw z fosforanu manganu za pomocą roztworów do fosforanowania, które obok licznych innych środków utleniających mogą zawierać także nitroguanidynę. Jednak na podstawie danych odnośnie ilości punktów wolnego kwasu i łącznego kwasu można wyliczyć, że roztwory do fosforanowania zawierają znacznie mniejsze stężenia składników powodujących fosforanowanie i - odpowiednio do celu przedstawianego w znanym sposobie, czyli polepszenia odporności metali na korozję -w ten sposób dają się wytwarzać warstwy o bardzo małej masie powłoki. Jakichkolwiek wskazówek dotyczących wysokości (głębokości) nierówności warstw fosforanowych ten opis patentowy nie zawiera.
Badania przeprowadzone dla sprawdzenia założeń niniejszego wynalazku pokazały, że przy zastosowaniu azotanów, jako przyspieszacza (katalizatora), w następstwie stosowanych wysokich temperatur fosforanowania tworzy się autokatalityczny azotyn, lub przy zastosowaniu azotynu lub chloranu, ze względu na brak zawartości żelaza(II), tworzenie się warstwy jest utrudnione, względnie tworzą się warstwy tylko o bardzo małej masie względnie o bardzo małej grubości. Natomiast wsad nitroguanidyny umożliwia utrzymywanie stężenia żelaza(II) poniżej określonych granic, bez niepożądanego silnego obniżenia zawartości żelaza(II), wymaganego do utworzenia warstwy o wysokiej jakości.
Dla podtrzymania utleniania żelaza(II), do roztworu do fosforanowania można wprowadzać gaz zawierający tlen, na przykład sprężone powietrze. Można dodawać także substancji utleniających żelazo(II), korzystnie nadmanganian potasu. Należy jednak uważać, żeby w żadnym wypadku nie
PL 196 365 B1 zejść poniżej stężenia żelaza(II) wynoszącego 0,2 g/l. W innym wypadku nie uzyska się żądanej masy powłoki.
Korzystna postać wykonania wynalazku przedstawia się tak, że półwyrób doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który zawiera 0,5 do 2 g/l nitroguanidyny. Decydujące są w tym przypadku koszty.
Ponadto korzystne jest nastawienie stężenia jonów żelaza(II) w roztworze do fosforanowania na maksymalną wielkość 2,5 g/l. Uzyskuje się przez to stan, w którym na półwyrobach trudno poddających się fosforanowaniu powstaną z pewnością drobnokrystaliczne warstwy fosforanowe o małej wysokości (głębokości) nierówności.
O ile należy poddać fosforanowaniu półwyroby ze stalową powierzchnią, dalsza korzystna postać wykonania wynalazku przewiduje dodawanie do roztworu do fosforanowania środków kompleksujących dla skompleksowania składników stopowych stali. Tego rodzaju składnikiem stopowym jest w szczególności chrom. Jako środki kompleksujące przydatne okazały się, na przykład, kwas winowy, lecz zwłaszcza kwas cytrynowy. Przez dodatek środków kompleksujących, wychwytuje się składniki stali, które mogą prowadzić do pogorszenia jakości powłoki.
Dalsza korzystna postać wykonania wynalazku polega na tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworami do fosforanowania, które zawierają dodatkowo:
0,2do4 g/l jonów niklu lub
0,2do4 g/l jonów magnezu.
Dzięki tym dodatkom uzyskuje się wyrównanie działania trawiącego na obrabianą powierzchnię metalu i uzyskiwaną dzięki temu silną przyczepność warstwy fosforanowej. Ponadto polepsza się wygląd warstwy fosforanowej, dzięki ogólnie pożądanemu ciemniejszemu zabarwieniu. Zawartość jonów magnezu oddziałuje ponadto zmniejszająco na łączne zużycie chemikaliów.
Na koniec okazało się celowe doprowadzanie półwyrobów do kontaktu z roztworem do fosforanowania, w którym w celu zobojętnienia wolnego kwasu przynajmniej część jonów manganu została dodatkowo wprowadzona w postaci węglanu manganu.
Kontakt półwyrobu z roztworem do fosforanowania prowadzi się korzystnie w temperaturze w zakresie od 75 do 95°C.
Półwyroby mogą być doprowadzone do kontaktu z roztworem do fosforanowania w dowolny sposób, korzystna jest przy tym obróbka przez zanurzanie. Czasy obróbki wynoszą ogólnie od 1 do 15 minut.
Wymagane jest z reguły oczyszczanie półwyrobów do fosforanowania. Do tego celu służą roztwory kwaśne, obojętne lub alkaliczne. Ogólnie, między oczyszczaniem półwyrobu a fosforanowaniem półwyroby dokładnie płucze się wodą. Zwłaszcza po obróbce alkaliami i kwasami, półwyroby powinny być wypłukane w wodnej zawiesinie drobnoziarnistego fosforanu manganu, w celu uzyskania tworzenia się szczególnie równomiernej, drobnokrystalicznej warstwy podczas dalszego fosforanowania.
Za pomocą sposobu według wynalazku uzyskuje się warstwy fosforanowe o masie powłoki wynoszącym ogólnie 5 do 30 g/m2.
Warstwy fosforanowe uzyskiwane sposobem według wynalazku mogą być w znany sposób przeznaczone do lakierowania lub do nakładania powłok z tworzyw sztucznych. W połączeniu z olejami chroniącymi przed korozją służą one do podwyższenia odporności na rdzewienie. Główny cel stosowania sposobu według wynalazku leży jednak w obróbce półwyrobów przeznaczonych do tarcia ślizgowego. Chodzi w tym wypadku przykładowo o osie, części napędów i tłoki silników spalinowych i sprężarek.
Za pomocą sposobu według wynalazku udało się wytworzyć warstwy z fosforanu manganu o średnich do wysokich grubościach warstw, które pomimo tego wykazują tylko małe mierzone wysokości (głębokości) nierówności. Leżą one o około 30 do 50% poniżej wielkości uzyskiwanych wcześniej. Dzięki niewielkiej głębokości nierówności znacznie zmniejsza się opór tarcia półwyrobów stosowanych do tarcia ślizgowego. Skrócenie tak zwanego czasu gazowania o około połowę czasu występującego wcześniej pokazuje, że czas działania trawiącego roztworu do fosforanowania a przez to i zdejmowanie metalu z półwyrobu znacznie się zmniejsza. Należy przyjąć, że zawartość nitroguanidyny w roztworze do fosforanowania prowadzi do pewnej określonej pasywacji powierzchni metalowej, która jednak dopuszcza zmniejszone działanie trawiące, względnie oddziałuje na wcześniejsze tworzenie powłoki.
PL 196 365 B1
Wynalazek zostanie objaśniony na podstawie następującego dalej przykładu.
Przykład
Popychacz grzybkowy (Tassenstoessel) ze stali odtłuszcza się przez zanurzanie w silnie alkalicznym, wodnym środku oczyszczającym, następnie płucze wodą, po czym płucze wstępnie w zawiesinie drobnoziarnistego fosforanu manganu, a następnie fosforanuje przez zanurzanie w roztworze do fosforanowania w temperaturze 80°C przez 10 minut.
Roztwór do fosforanowania zawiera:
11,8 g/l manganu,
0,5 g/l niklu, g/l żelaza(II),
36g/l jonów fosforanowych (w przeliczeniu na P2O5),
4,6 g/l jonów azotanowych i
0,36 g/l cytrynianów (w przeliczeniu na kwas cytrynowy).
Łączna ilość punktów roztworu do fosforanowania wynosi 80, liczba punktów wolnego kwasu wynosi 11 (mierzona przy zawartości 60 g koncentratu na 1 litr wody). Dla określenia łącznej liczby punktów i ilości punktów wolnego kwasu odsyłamy do podanych wyżej wyjaśnień.
Do sporządzenia roztworu do fosforanowania służy koncentrat, zawierający 6,45% wagowych manganu, 0,28% wagowych niklu, 0,05% wagowych żelaza(II), 19,8% wagowych P2O5, 2,5% wagowych jonów azotanowych i 0,2% wagowych kwasu cytrynowego, w ilości 183 g, który dopełnia się wodą demineralizowaną do objętości 1 litra.
Otrzymuje się drobnokrystaliczne powłoki fosforanowe o gramaturze powłoki wynoszącej 2 g/m2, odpowiadającej grubości 3 do 4 mm i średniej oznaczonej głębokości nierówności Rz wynoszącej od 1,3 do 2,4 mm. Czas gazowania wynosi 2 do 3 minut.
W przykładzie porównawczym, pracuje się w identycznych warunkach z wykorzystaniem powyższego roztworu do fosforanowania, który jednak nie zawiera nitroguanidyny. Powstają warstwy fosforanowe, które są wprawdzie drobnokrystaliczne, jednak wykazują średnią oznaczoną głębokość nierówności Rz wynoszącą od 5 do 6 mm. Gramatura powłoki wynosi 6 g/m2. Czas gazowania wynosi 6 do 10 minut.
Claims (13)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali za pomocą roztworów do fosforanowania zawierających jony manganu, jony fosforanowe, jony żelaza(II) oraz nitroguanidynę, znamienny tym, że wytwarza się warstwy z fosforanu manganu o grubości przynajmniej 2 mm i średniej maksymalnej głębokości nierówności (Rz) wynoszącej 2,5 mm, mierzonej w stanie suchym, przy czym półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który zawiera:0,2do4 g/l jonów żelaza(II),10 do 25 g/l jonów manganu,25 do 50 g/l jonów fosforanowych (w przeliczeniu na P2O5),3 do 35 g/l jonów azotanowych i0,5do5 g/l nitroguanidyny i wykazuje 7 do24 punkty wolnego kwasu, 50 do 140 punktów łącznego kwasu oraz wartość S w zakresie od 0,2 do 1.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym 0,5do2 g/l nitroguanidyny.
- 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym maksymalnie 2,5 g/l jonów żelaza(II).
- 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który w przypadku obróbki stali, zawiera środek kompleksujący dla składników stopowych stali, korzystnie kwas cytrynowy.
- 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, który w przypadku obróbki stali, zawiera środek kompleksujący dla składników stopowych stali, korzystnie kwas cytrynowy.
- 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 5, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym dodatkowoPL 196 365 B10,2do4 g/l jonów niklu, lub0,2do4 g/l jonów magnezu.
- 7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym dodatkowo0,2do4 g/l jonów niklu, lub0,2do4 g/l jonów magnezu.
- 8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że półwyroby doprowadza siędo kontaktu z roztworem do fosforanowania, zawierającym dodatkowo0,2do4 g/l jonów niklu, lub0,2do4 g/l jonów magnezu.
- 9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 5, albo 7, albo 8, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, w którym dla zneutralizowania wolnego kwasu, przynajmniej część jonów manganu wprowadzona została w postaci węglanu manganu.
- 10. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, w którym dla zneutralizowania wolnego kwasu, przynajmniej część jonów manganu wprowadzona została w postaci węglanu manganu.
- 11. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, w którym dla zneutralizowania wolnego kwasu, przynajmniej część jonów manganu wprowadzona została w postaci węglanu manganu.
- 12. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że półwyroby doprowadza się do kontaktu z roztworem do fosforanowania, w którym dla zneutralizowania wolnego kwasu, przynajmniej część jonów manganu wprowadzona została w postaci węglanu manganu.
- 13. Zastosowanie sposobu określonego w zastrz. 1 do fosforanowania powierzchni półwyrobów stosowanych w warunkach tarcia ślizgowego, takich jak osie, części napędów, tłoki silników.Departament Wydawnictw UP RP
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19947232A DE19947232A1 (de) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Verfahren zum Aufbringen von Manganphosphatschichten |
| PCT/EP2000/009193 WO2001023638A1 (de) | 1999-09-30 | 2000-09-20 | Verfahren zum aufbringen von manganphosphatschichten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL354447A1 PL354447A1 (pl) | 2004-01-12 |
| PL196365B1 true PL196365B1 (pl) | 2007-12-31 |
Family
ID=7924098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL354447A PL196365B1 (pl) | 1999-09-30 | 2000-09-20 | Sposób fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali i zastosowanie sposobu |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1230423B1 (pl) |
| AT (1) | ATE273404T1 (pl) |
| DE (2) | DE19947232A1 (pl) |
| ES (1) | ES2223598T3 (pl) |
| PL (1) | PL196365B1 (pl) |
| WO (1) | WO2001023638A1 (pl) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2213803C2 (ru) * | 2001-07-10 | 2003-10-10 | Закрытое акционерное общество Фирма "Химстар" | Концентрат для получения защитного марганец-фосфатного покрытия и корректирующий состав для него |
| DE102017207594A1 (de) | 2017-05-05 | 2018-11-08 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Thermische Isolierung eines Stahlkolbens mittels einer Mangan-Phosphat- und einer Polysilazan-Schicht |
| CN115698380A (zh) * | 2020-07-01 | 2023-02-03 | 凯密特尔有限责任公司 | 用于磷酸锰处理方法的改进活化剂 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2375468A (en) * | 1938-02-04 | 1945-05-08 | Parker Rust Proof Co | Phosphate coating of metals |
| DE1246356B (de) * | 1963-07-30 | 1967-08-03 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Erzeugung von Manganphosphatueberzuegen auf Eisen und Stahl |
| US3860455A (en) * | 1973-03-16 | 1975-01-14 | Oxy Metal Finishing Corp | Method for phosphatizing ferrous surfaces |
| DE3023479A1 (de) * | 1980-06-24 | 1982-01-14 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Phosphatierverfahren |
| DE4440300A1 (de) * | 1994-11-11 | 1996-05-15 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zum Aufbringen von Phosphatüberzügen |
-
1999
- 1999-09-30 DE DE19947232A patent/DE19947232A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-09-20 PL PL354447A patent/PL196365B1/pl unknown
- 2000-09-20 ES ES00972661T patent/ES2223598T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-20 DE DE50007405T patent/DE50007405D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-20 AT AT00972661T patent/ATE273404T1/de active
- 2000-09-20 WO PCT/EP2000/009193 patent/WO2001023638A1/de not_active Ceased
- 2000-09-20 EP EP00972661A patent/EP1230423B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2001023638A1 (de) | 2001-04-05 |
| ATE273404T1 (de) | 2004-08-15 |
| EP1230423B1 (de) | 2004-08-11 |
| DE19947232A1 (de) | 2001-04-05 |
| DE50007405D1 (de) | 2004-09-16 |
| ES2223598T3 (es) | 2005-03-01 |
| EP1230423A1 (de) | 2002-08-14 |
| PL354447A1 (pl) | 2004-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1136522A (en) | Formation of zinc phosphate coating on metallic surface | |
| JP2680618B2 (ja) | 金属のりん酸塩処理方法 | |
| US5976272A (en) | No-rinse phosphating process | |
| JP3063920B2 (ja) | リン酸塩で金属表面を処理する方法 | |
| US9506151B2 (en) | Method for applying manganese phosphate layers | |
| JPS6136588B2 (pl) | ||
| CA1332910C (en) | Process of phosphating before electroimmersion painting | |
| US4486241A (en) | Composition and process for treating steel | |
| JP2008540845A5 (pl) | ||
| CA1308338C (en) | Process of producing phosphate coatings on metal surfaces | |
| Sandu et al. | A comparative study on surface structure of thin zinc phosphates layers obtained using different deposition procedures on steel | |
| JP2003526012A (ja) | 燐酸塩被覆を施与する方法および該方法により燐酸塩処理した金属部材の使用 | |
| JPH04506233A (ja) | マンガンおよびマグネシウムを含む燐酸亜鉛皮膜を形成する方法 | |
| CZ286514B6 (cs) | Způsob fosfátování kovových povrchů | |
| JPH01259180A (ja) | りん酸塩皮膜の形成方法 | |
| JPS61157684A (ja) | 鉄系金属の冷間加工用潤滑処理方法 | |
| US5516372A (en) | Process for phosphating steel strip galvanized on one side | |
| CA1240905A (en) | Process for phosphating electrolytically zinc-coated metals | |
| JP2006342398A (ja) | 緑色三価クロム化成皮膜 | |
| US5312492A (en) | Process not using chlorate or nitrite for the production of nickel and manganese containing zinc phosphate films | |
| JP2001508123A (ja) | スチールバンドをホスフェート化するための方法 | |
| PL196365B1 (pl) | Sposób fosforanowania powierzchni z żelaza lub stali i zastosowanie sposobu | |
| GB2097429A (en) | Process and composition for treating phosphated metal surfaces | |
| JPH0411629B2 (pl) | ||
| US4643778A (en) | Composition and process for treating steel |