PL243022B1 - Sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję - Google Patents
Sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję Download PDFInfo
- Publication number
- PL243022B1 PL243022B1 PL436407A PL43640720A PL243022B1 PL 243022 B1 PL243022 B1 PL 243022B1 PL 436407 A PL436407 A PL 436407A PL 43640720 A PL43640720 A PL 43640720A PL 243022 B1 PL243022 B1 PL 243022B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- bath
- zinc
- solution
- corrosion resistance
- benzotriazole
- Prior art date
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000011701 zinc Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 41
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 38
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 claims abstract description 24
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 10
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 4
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N Carbon disulfide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001845 chromium compounds Chemical class 0.000 description 2
- BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N chromium(3+) Chemical compound [Cr+3] BFGKITSFLPAWGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- YHMYGUUIMTVXNW-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydrobenzimidazole-2-thione Chemical group C1=CC=C2NC(S)=NC2=C1 YHMYGUUIMTVXNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLZHXQRNOOAOFF-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydrobenzimidazole-2-thione;zinc Chemical group [Zn].C1=CC=C2NC(S)=NC2=C1 LLZHXQRNOOAOFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCFMGIGLXOKMJC-UHFFFAOYSA-N 5-butyl-2h-benzotriazole Chemical group C1=C(CCCC)C=CC2=NNN=C21 ZCFMGIGLXOKMJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N carbon disulfide-14c Chemical compound S=[14C]=S QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000016337 monopotassium tartrate Nutrition 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- KYKNRZGSIGMXFH-ZVGUSBNCSA-M potassium bitartrate Chemical group [K+].OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O KYKNRZGSIGMXFH-ZVGUSBNCSA-M 0.000 description 1
- 229940081543 potassium bitartrate Drugs 0.000 description 1
- 150000003139 primary aliphatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000005619 secondary aliphatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 zincate ions Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
Wynalazek dotyczy sposobu elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję polegający na elektrochemicznym, galwanicznym, nałożeniu powłoki cynkowej w bezcyjankowej kąpieli alkalicznej, wytworzeniu warstwy konwersyjnej w roztworze pasywującym oraz uszczelnieniu powłoki cynkowej w kąpieli uszczelniającej. Zgodnie z wynalazkiem do kąpieli cynkującej i/lub do kąpieli pasywującej dodaje się od 1 do 10 ml na litr danej kąpieli, korzystnie 2 - 5 ml/l, roztworu benzotriazolu o stężeniu 0,1 – 1%, korzystnie 0,2 - 0,5%, w roztworze wodorotlenku potasu lub sodu o stężeniu 0,5 — 2%, korzystnie 1%.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych polegający na elektrochemicznym, galwanicznym, nałożeniu powłoki cynkowej w bezcyjankowej kąpieli alkalicznej, wytworzeniu warstwy konwersyjnej w roztworze pasywującym oraz uszczelnieniu powłoki cynkowej w kąpieli uszczelniającej.
Cynkowanie jest szeroko rozpowszechnionym procesem galwanicznym, służącym głównie do ochrony wyrobów stalowych przed korozją i nadania im właściwości dekoracyjnych. Istotną zaletą powłok cynkowych otrzymywanych w kąpielach galwanicznych jest ich dobra przyczepność do podłoża stalowego przy równocześnie większej ich plastyczności w porównaniu do powłok otrzymywanych innymi metodami. Do cynkowania stosuje się kilka typów kąpieli galwanicznych, zależnie od wymaganych właściwości i zastosowania nanoszonej powłoki. Są to kąpiele kwaśne, słabo kwaśne oraz alkaliczne cyjankowe i bezcyjankowe, przy czym cynkowanie nowej generacji jest oparte głównie na elektrolitach - kąpielach alkalicznych bezcyjankowych. Poza tym cynkowanie alkaliczne bezcyjankowe, charakteryzujące się dużą wydajnością prądową i dobrym rozkładem grubości powłoki cynku na podłożu stalowym i jest, w porównaniu z innymi procesami cynkowania, procesem bardziej przyjaznym dla środowiska naturalnego.
W standardowym procesie cynkowania galwanicznego nakłada się metodą elektrochemiczną na podłoże powłokę cynkową o grubości 8-12 μm, a następnie w celu poprawy odporności korozyjnej wytwarza się na jej powierzchni warstwę konwersyjną z roztworem pasywującym opartym na związkach chromu trójwartościowego, które są zdecydowanie mniej toksyczne od powłok wytworzonych z udziałem chromu sześciowartościowego. Niestety odporność korozyjna warstw konwersyjnych opartych na chromie (III) jest kilka - kilkanaście razy mniejsza od powłok opartych na toksycznym chromie (VI).
Właściwości powłoki konwersyjnej na bazie chromu (III) można w istotny sposób polepszyć stosując różne rodzaje impregnacji. W ten sposób można modyfikować właściwości antykorozyjne, wygląd czy współczynnik tarcia właściwy dla danej powłoki. W tym celu można zastosować uszczelnienie nieorganiczne, lakier akrylowy czy różnego rodzaju środki poślizgowe lub woski. Po wysuszeniu środki te tworzą na powierzchni przejrzysty organiczny i/lub nieorganiczny film, który poprawia właściwości takiej powłoki. Zastosowanie impregnacji znacznie podwyższa odporność antykorozyjną pasywacji (często nawet 3-krotnie) poprzez zasklepienie uszkodzeń powstających w czasie obróbki, np. na skutek uderzania się wzajemnego przedmiotów obrabianych w bębnie.
Warstwę konwersyjną uszczelnia się za pomocą specjalnego lakieru w celu dodatkowego zabezpieczenia. Tak zabezpieczony detal osiąga w teście NSS w komorze solnej wykonanym według normy PN-EN ISO 9227 „Badania korozyjne w sztucznych atmosferach. Badania w rozpylonej solance” odporność korozyjną 120 godzin do pojawienia się białej korozji i 240 godzin do pojawienia się czerwonej korozji.
Znane są różne sposoby wytwarzania jasnych, błyszczących powłok cynkowych poprzez galwaniczne nakładanie z bezcyjankowych kąpieli alkalicznych oraz ich dodatkowego zabezpieczania antykorozyjnego z wyeliminowaniem związków chromu (VI), a w efekcie uzyskanie powłoki cynkowej o lepszych parametrach dla odbiorcy końcowego, bez istotnego wzrostu ceny wyrobu gotowego.
Znane są alkaliczne kąpiele bezcyjankowe, które stanowią wodny roztwór jonów cynkowych Zn2+ i wodorotlenku sodowego i zawierają ponadto substancje wybłyszczająco-wygładzające. Z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4166778, oraz 4071419 znane są alkaliczne kąpiele bezcyjankowe zawierające jako substancje blaskotwórcze pochodne organiczne związków heterocyklicznych. Jednak powłoki cynkowe wytwarzane w tych kąpielach alkalicznych cechują się zbyt małą plastycznością, kruchością lub słabą przyczepnością do podłoża.
W polskim opisie patentowym PL 163805 opisano proces, który prowadzi się w kąpieli stanowiącej silnie alkaliczny roztwór wodny wodorotlenku sodowego lub potasowego lub ich mieszaniny w ilości od 100 do 140 g/dm3, zawierająca ponadto nośnik cynku w postaci jonów cynkanowych, najkorzystniej Zn(OH)42-, Zn(OH)3-, Zn(OH)2-, Zn(OH)+ w łącznej ilości w przeliczeniu na cynk od 9 do 15 g/dm3, jak również substancję blaskotwórczą w postaci wielkocząsteczkowego kopolimeru w ilości od 0,1 do 10 g/dm3.
Z polskiego opisu patentowego nr PL 181935 znana jest kąpiel do elektrolitycznego wytwarzania błyszczących powłok cynkowych, zawierająca rozpuszczalny związek cynku, wodorotlenek sodu i/lub wodorotlenek potasu oraz dodatek wybłyszczający, charakteryzująca się tym, że zawiera 5-50 g/dm3 rozpuszczalnego związku cynku, 50-250 g/dm3 wodorotlenek sodu i/lub wodorotlenku potasu oraz
0,5-10 g/dm3 dodatku wybłyszczającego będącego produktem reakcji amoniaku i/lub alifatycznej aminy I-rzędowej i/lub alifatycznej aminy II-rzędowej i/lub alifatycznej alkanoloaminy z disiarczkiem węgla, przy czym stosunek molowy amoniaku do amin i disiarczku węgla wynosi od 1:1:0,5 do 5:5:2.
W powyższych opisach patentowych nie wskazano istotnego poprawienia odporności korozyjnej uzyskanych powłok, jakkolwiek we wszystkich tych rozwiązaniach występują dodatki pełniące rolę inhibitorów korozji. Stąd też cały czas poszukiwane są nowe związki inhibitujące oraz prowadzone badania określające, w których kąpielach procesowych i w jakich warunkach użycie ich da potencjalnie najlepsze rezultaty.
Badania wykazały, że bardzo dobre efekty inhibitujące korozję uzyskuje się stosując stosunkowo proste i łatwo dostępne związki organiczne zawierające w cząsteczce heteroatomy azotu i siarki, w tym szczególnie benzotriazol [K. Wang, H. W. Pickering, K. G. Weil, „Corrosionlnhibition of Zinc by Benzotriazole with an Electrochemical Quartz Crystal Microbalance” J. Electrochemical Soc., 150, B176-B180 (2003), patent USA nr 2 877188], z tym, że w tych badaniach benzotriazol nie był bezpośrednio stosowany w procesach wytwarzania warstwy cynkowej. Według brytyjskiego opisu patentowego nr GB2336378, wysoką ochronę powierzchni cynku przed korozją i utlenianiem uzyskano przez zanurzenie ocynkowanego wyrobu w roztworze alkoholowym zawierającym benzotriazol w ilości 0,005-3 mol/litr.
Opis patentowy CN 107400906 ujawnia wybielacz do cynkowania o wysokiej odporności na korozję przygotowywany z następujących składników w częściach wagowych: 25-35 części anionowego środka powierzchniowo czynnego, 10-15 części niejonowego środka powierzchniowo czynnego, 1-2 części benzotriazolu, 4-8 części NNF (disodiummethylenedinaphtalenesulfonate), 10-15 części uczulacza i 25-50 części wody. Jest to złożony układ komponentów, głównie różnych substancji powierzchniowo czynnych, w której benzotriazol stanowi tylko jego niewielką część i jest przeznaczony do cynkowania w kąpielach z chlorkiem cynku, a więc w kąpielach kwaśnych.
Opis patentowy CN 111235607 ujawnia alkaliczny, niezawierający cyjanków dodatek do cynkowania składający się z kompleksu głównego, kompleksu pomocniczego, środka powierzchniowo czynnego i innych dodatków, gdzie głównym kompleksem jest wodorowinian potasu, kompleksem pomocniczym jest sól cynkowa 2-merkaptobenzimidazolu. Środkiem powierzchniowo czynnym jest 2-merkaptobenzimidazol, a pozostałymi dodatkiem jest 5-butylobenzotriazol. W tym przypadku stosowana jest alkilowa pochodna benzotriazolu w złożonym układzie związków kompleksowych.
Jak wynika ze stanu techniki, benzotriazol jest stosowany w procesach cynkowania alkalicznego, ale głównie jako inhibitor korozji dodawany na etapie tworzenia warstwy konwersyjnej w roztworze pasywującym, w którym stanowi zazwyczaj niewielki dodatek do innych podstawowych składników. Stąd trudno ocenić czy efekt inhibujący wynika z działania samego benzotriazolu czy także pozostałych składników.
Istotą wynalazku jest sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję polegający na elektrochemicznym, galwanicznym, nałożeniu powłoki cynkowej w bezcyjankowej kąpieli alkalicznej, wytworzeniu warstwy konwersyjnej w roztworze pasywującym oraz uszczelnieniu powłoki cynkowej w kąpieli uszczelniającej, polegający na tym, że do kąpieli cynkującej i/lub do kąpieli pasywującej dodaje się od 1 do 10 ml na litr danej kąpieli, korzystnie 2-5 ml na 1 litr kąpieli, roztworu benzotriazolu o stężeniu 0,1-1%, korzystnie 0,2-0,5%, w roztworze wodorotlenku potasu lub sodu o stężeniu 0,5-2%, korzystnie 1%.
Nieoczekiwanie okazało się, że benzotriazol w postaci roztworu w wodorotlenku potasu lub sodu wpływa na odporność korozyjną zarówno jako dodatek do alkalicznej, bezcyjankowej kąpieli cynkującej, jak i kąpieli pasywującej, przy czym zastosowanie dodatku benzotriazolu zarówno na etapie cynkowania jak i pasywacji prowadzi do nieoczekiwanego efektu synergii i znaczącego wzrostu odporności korozyjnej w porównaniu z zastosowaniem benzotriazolu tylko w jednym z tych etapów.
O ile dodatek alkalicznego roztworu benzotriazolu do kąpieli pasywującej wydłuża czas do pojawienia się korozji białej i czerwonej odpowiednio o około 40% i 67%, dodatek alkalicznego roztworu benzotriazolu do kąpieli cynkującej odpowiednio o 60 i 70%, w odniesieniu do analogicznego procesu cynkowania bez dodatku benzotriazolu, to dodatek alkalicznego roztworu benzotriazolu zarówno do kąpieli cynkującej jak i pasywującej wydłuża czas do pojawienia się korozji białej i czerwonej odpowiednio o 100 i 90%, przy czym wydłużenie czasu wystąpienia korozji jest znacznie wyższe w przypadku korozji białej.
Ponadto uzyskana sposobem według wynalazku warstwa cynkowa jest gładka i ma dobry połysk.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.
Przykład I (porównawczy)
Przykład prezentuje typowy proces technologiczny cynkowania alkalicznego metodą zanurzeniową (komponenty galwaniczne producent P.W. Galkor Sp. z o.o.), który składa się z następujących po sobie etapów:
a) Przygotowanie powierzchni
Detale stalowe, które mają zostać pokryte warstwą cynku poddaje się odtłuszczaniu chemicznemu alkalicznemu w sposób zanurzeniowy w wodnej kąpieli, w skład której wchodzi: 50 g/l wodorotlenku sodu z dodatkiem komponentu SIV Perfekt plus 36 AC GAL 836-036 w ilości 3% obj. Proces prowadzono w temperaturze 50°C i w czasie zanurzenia 10 minut.
Kolejno detale płucze się w wannie wypełnionej wodą w temperaturze otoczenia. Operacja ma na celu usunąć znaczne ilości alkaliów, które pozostają na powierzchni detali. Proces prowadzi się zwykle w czasie kilku minut.
W dalszej kolejności detale poddaje się kąpieli odtłuszczającej w sposób chemiczny, która ma za zadanie usunąć lekkie zanieczyszczenia w celu poprawy jakości uzyskanej powłoki cynkowej. Odtłuszczanie prowadzi się w wannie wypełnionej kąpielą, w której skład wchodzi 10% wag. kwasu solnego (stężonego) oraz środek Eko-Clean S 101 w ilości 10% obj. Proces prowadzono w temperaturze 30°C i w czasie 10 minut.
Przy zastosowaniu kwaśnej kąpieli odtłuszczającej można pominąć etap płukania i kolejno detale poddane zostały kąpieli trawiącej o następującym składzie: 15% wag. kwasu solnego (stężonego) z 0,5% obj. dodatkiem komponentu SIV 28 GAL 800-028. Operacja ta ma na celu usunąć z powierzchni detali substancje niemetaliczne składające się przede wszystkim z tlenków żelaza. Proces prowadzono w temperaturze 30°C i w czasie zanurzenia 15 minut.
Następnie detale poddaje się płukaniu w dwustopniowej kaskadzie, gdzie w przeciwprądzie w czasie kilku minut, płucze się je wodą o temperaturze otoczenia. Proces ma na celu usunąć znaczne ilości kwasów, które pozostają na powierzchni detali po trawieniu.
W dalszej kolejności detale poddaje się odtłuszczaniu elektrochemicznemu, które polega na emulgacji wszelkich tłustych zanieczyszczeń, czyli tzw. tworzenie się mieszaniny cieczy nie mieszających się ze sobą, w taki sposób aby jedna z nich była równomiernie rozproszona w całej objętości drugiej cieczy. W etapie tym usunięte zostają zanieczyszczenia tłuszczowe pochodzenia mineralnego. Proces prowadzono w sposób anodowy, czyli detal podłączony jest do dodatniego bieguna prądu stałego wówczas na detalu wydziela się tlen, który wspomaga proces usuwania zanieczyszczeń. Operację przeprowadzono w kąpieli, którą stanowił wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 130 g/l z dodatkiem komponentu SIV Perfekt 64 BE GAL 864-064 w ilości 3% obj., w czasie 5 min., w temperaturze 60°C, przy udziale prądu 4A/dm2.
Następnie detale poddaje się płukaniu w dwustopniowej kaskadzie, gdzie w przeciwprądzie w czasie kilku minut, płucze się je wodą o temperaturze otoczenia.
W kolejnym kroku detale poddaje się tzw. dekapowaniu, polega ono na usunięciu cienkich warstewek tlenkowych, które mogły powstać w procesie przygotowawczym i mogą mieć negatywny wpływ na przyczepność powłoki do podłoża. Proces prowadzono w sposób zanurzeniowy w kąpieli, którą stanowi kwas solny o stężeniu ok. 5% wag. (kwasu stężonego) z dodatkiem komponentu SIV 21 GAL 800- 021 w ilości 0,1% obj., w temperaturze otoczenia, w czasie 5 minut.
Po czym detale poddaje się płukaniu w dwustopniowej kaskadzie, gdzie w przeciwprądzie płucze się je wodą o temperaturze otoczenia w czasie kilku minut.
Wówczas detale poddaje się płukaniu aktywacyjnemu metodą zanurzeniową w kąpieli, którą stanowił wodny roztwór komponentu AKTIV 7 GAL 900-779 w ilości 25 g/l. Proces prowadzono w czasie 60 sekund i w temperaturze otoczenia.
b) Cynkowanie
Cynkowanie elektrolityczne przeprowadza się w sposób zanurzeniowy w elektrolicie wodnym z umiarkowanym mieszaniem zawierającym: 150 g/l wodorotlenku sodu, 13 g/l cynku oraz komponenty organiczne, a mianowicie: Lux Super GAL 301-1001 (nośnik połysku) 16 ml/l, Lux Super GAL 3012002B (dodatek nadający połysk) 2,5 ml/l oraz Lux Super GAL 301-4001 16 ml/l. Proces prowadzono przy gęstości prądu 2,2 A/dm2 w czasie 60 minut. Kąpiel utrzymywano w temperaturze 28°C, pH alkaliczne (powyżej 12).
Kolejno detale poddaje się płukaniu odzyskowemu i płukaniu w dwustopniowej kaskadzie, gdzie w przeciwprądzie w czasie kilku minut, płucze się je wodą o temperaturze otoczenia, stosując mieszanie powietrzem.
c) Pasywacja
Następnie ocynkowane detale poddaje się procesowi aktywacji powierzchni w kąpieli wodnej, w której skład wchodzi 0,5% wag. stężonego kwasu azotowego z dodatkiem komponentu PasivAktiv plus 900-889 w ilości 0,75% obj. Procedurę przeprowadzano w temperaturze otoczenia w czasie 50 sekund z zastosowaniem mieszania powietrzem. Po czym w celu zabezpieczenia powłoki przed dalszymi reakcjami wyroby poddaje się zanurzeniu w wodnym roztworze pasywacji chromianowej opartej na związkach chromu trójwartościowego. W tym przypadku zastosowano wodny roztwór 10% obj. komponentu Pasivblue GAL 910-010, proces prowadzono w temperaturze otoczenia w czasie 40 sekund, przy pH 2 z umiarkowanym mieszaniem powietrzem.
Po czym detale poddano podwójnemu płukaniu w wodzie DEMI o temperaturze otoczenia w czasie zwykle kilku minut,
d) Uszczelnianie/lakierowanie
Kolejno detale zostały poddane dodatkowemu uszczelnieniu powłoki w lakierze Lak GAL WA 7000-01 o stężeniu 10% obj. w sposób zanurzeniowy w czasie 25 sekund i w temperaturze otoczenia.
Wówczas detale zostały wysuszone w temperaturze 75°C, w czasie 8 min.
Zmierzono grubość powłoki cynkowej metodą fluorescencji rentgenowskiej, średnia grubość warstwy cynkowej wyniosła 13-15 μm. Kolejno próbki poddano testowi starzeniowemu w komorze solnej. Przeprowadzono podstawowy test odporności korozyjnej NSS w komorze solnej według normy PN-EN ISO 9227. W efekcie uzyskano następujące wyniki: biała korozja pojawiła się po 120 godzinach, natomiast czerwona po 240 godzinach.
Przykład II
Proces przygotowania powierzchni i cynkowania elektrolitycznego wykonano analogicznie jak w przykładzie I. Zmiany dokonano w składzie kąpieli pasywującej, do której dodano 2 ml/l wcześniej przygotowanego roztworu z inhibitorem korozji, który stanowił alkaliczny roztwór 0,2% benzotriazolu w 1% roztworze wodorotlenku potasu. Proces był prowadzony w temperaturze otoczenia, przy pH 2, w czasie 40 sekund. Roztwór mieszano powietrzem z umiarkowanym nasileniem, pozostał klarowny bez widocznego zmętnienia. Kolejno detale poddano podwójnemu płukaniu w wodzie DEMI o temperaturze otoczenia w czasie kilku minut.
Kolejno detale zostały poddane dodatkowemu uszczelnieniu powłoki w lakierze Lak GAL WA 7000-01 o stężeniu 10% obj. w sposób zanurzeniowy w czasie 25 s i w temperaturze otoczenia.
Wówczas detale zostały wysuszone w temperaturze 75°C, w czasie 8 min.
Zmierzono grubość powłoki cynkowej metodą fluorescencji rentgenowskiej, średnia grubość warstwy cynkowej wyniosła 13-15 μm. Kolejno próbki poddano testowi starzeniowemu w komorze solnej. Przeprowadzono podstawowy test odporności korozyjnej NSS w komorze solnej według normy PN-EN ISO 9227. W efekcie uzyskano następujące wyniki: biała korozja pojawiła się po 168 godzinach, natomiast czerwona po 360 godzinach.
Przykład III
Proces przygotowania powierzchni i cynkowania elektrolitycznego wykonano analogicznie jak w przykładzie I, natomiast sposób pasywowania analogicznie jak w przykładzie II, stosując wcześniej przygotowany roztwór 0,1% benzotriazolu w 0,5% roztworze wodorotlenku sodu w ilości 5 ml/l. Uzyskano efekty analogiczne jak w przykładzie II.
Przykład IV
Proces przygotowania powierzchni wykonano analogicznie jak w przykładzie I. Zmiany dokonano w składzie kąpieli cynkującej, do której dodano 2 ml/l wcześniej przygotowanego roztworu z inhibitorem korozji, który stanowił roztwór 1% benzotriazolu w 2% roztworze wodorotlenku sodu. Proces prowadzono przy gęstości prądu 2,2 A/dm2 w czasie 60 minut. Kąpiel utrzymywano w temperaturze 28°C, pH alkaliczne (powyżej 12). Kolejno w operacjach: płukanie, rozjaśnianie - aktywacja, pasywacja, płukanie, uszczelnianie i suszenie proces przebiegał analogicznie jak w przykładzie I.
Zmierzono grubość powłoki cynkowej metodą fluorescencji rentgenowskiej, średnia grubość warstwy cynkowej wyniosła 13-15 μm. Kolejno próbki poddano testowi starzeniowemu w komorze solnej. Przeprowadzono podstawowy test odporności korozyjnej NSS w komorze solnej według normy PN-EN ISO 9227. W efekcie uzyskano następujące wyniki: biała korozja pojawiła się po 192 godzinach, natomiast czerwona po 408 godzinach.
Przykład V
Proces przygotowania powierzchni wykonano analogicznie jak w przykładzie I. Zmiany dokonano w składzie kąpieli cynkującej, do której dodano 5 ml/l wcześniej przygotowanego roztworu z inhibitorem korozji, który stanowił roztwór 0,5% benzotriazolu w 1 % roztworze wodorotlenku potasu. Proces prowadzono przy gęstości prądu 2,2 A/dm2 w czasie 60 minut. Kąpiel utrzymywano w temperaturze 28°C, pH alkaliczne (powyżej 12). Płukanie i rozjaśnianie - aktywację wykonano analogicznie jak w przykładzie nr 1. Kolejno zmiany dokonano w składzie kąpieli pasywującej, do której dodano 2,5 ml/l wcześniej przygotowanego roztworu z inhibitorem korozji, który stanowił roztwór 0,5% benzotriazolu w 1% roztworze wodorotlenku potasu. Proces był prowadzony w temperaturze otoczenia, przy pH 2, w czasie 40 sekund. Roztwór mieszano powietrzem z umiarkowanym nasileniem, pozostał klarowny bez widocznego zmętnienia. Kolejno detale poddano podwójnemu płukaniu w wodzie DEMI o temperaturze otoczenia w czasie kilku minut.
Kolejno detale zostały poddane dodatkowemu uszczelnieniu powłoki w lakierze Lak GAL WA 7000-01 o stężeniu 10% obj. w sposób zanurzeniowy w czasie 25 s i w temperaturze otoczenia. Następnie detale zostały wysuszone w temperaturze 75°C, w czasie 8 min.
Zmierzono grubość powłoki cynkowej metodą fluorescencji rentgenowskiej, średnia grubość warstwy cynkowej wyniosła 13-15 μm. Kolejno próbki poddano testowi starzeniowemu w komorze solnej. Przeprowadzono podstawowy test odporności korozyjnej NSS w komorze solnej według normy PN-EN ISO 9227. W efekcie uzyskano następujące wyniki: biała korozja pojawiła się po 240 godzinach, natomiast czerwona po 456 godzinach.
Claims (1)
1. Sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję polegający na elektrochemicznym, galwanicznym, nałożeniu powłoki cynkowej w bezcyjankowej kąpieli alkalicznej, wytworzeniu warstwy konwersyjnej w roztworze pasywującym oraz uszczelnieniu powłoki cynkowej w kąpieli uszczelniającej, znamienny tym, że do kąpieli cynkującej i/lub do kąpieli pasywującej dodaje się od 1 do 10 ml na litr danej kąpieli, korzystnie 2-5 ml/l, roztworu benzotriazolu o stężeniu 0,1-1%, korzystnie 0,2-0,5%, w roztworze wodorotlenku potasu lub sodu o stężeniu 0,5-2%, korzystnie 1%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL436407A PL243022B1 (pl) | 2020-12-20 | 2020-12-20 | Sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL436407A PL243022B1 (pl) | 2020-12-20 | 2020-12-20 | Sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL436407A1 PL436407A1 (pl) | 2022-06-27 |
| PL243022B1 true PL243022B1 (pl) | 2023-06-05 |
Family
ID=82164065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL436407A PL243022B1 (pl) | 2020-12-20 | 2020-12-20 | Sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243022B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL249295B1 (pl) * | 2023-04-14 | 2026-03-23 | Politechnika Poznańska | Kąpiel do elektrochemicznego pokrywania aluminium cynkiem i jej zastosowanie |
-
2020
- 2020-12-20 PL PL436407A patent/PL243022B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL436407A1 (pl) | 2022-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4298404A (en) | Chromium-free or low-chromium metal surface passivation | |
| JP6024053B2 (ja) | 3価クロム化成皮膜用仕上げ剤及び黒色3価クロム化成皮膜の仕上げ方法 | |
| US6521029B1 (en) | Pretreatment for aluminum and aluminum alloys | |
| JP5130226B2 (ja) | 亜鉛または亜鉛合金表面を有する加工部品を不動態化するための水性反応溶液及び方法 | |
| CN107740085B (zh) | 一种环保型复合彩色钝化液及其制备方法 | |
| CN101876071A (zh) | 一种无铬无银的环保型镀锌黑色钝化液及其制备方法 | |
| CN102312238A (zh) | 一种锌镍镀层的制备及其三价铬钝化工艺 | |
| CN108546941B (zh) | 一种环保型钛盐彩色钝化液 | |
| US4444601A (en) | Metal article passivated by a bath having an organic activator and a film-forming element | |
| CN101717932B (zh) | 镀锌层无铬钝化剂及其使用方法 | |
| TWI545232B (zh) | 鋅-鐵合金層材料 | |
| US3843430A (en) | Chromate-free bright dip for zinc and cadmium surfaces | |
| PL243022B1 (pl) | Sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję | |
| EP1863952A2 (en) | Composition and process for preparing protective coatings on metal substrates | |
| US2244526A (en) | Process of treating metal surfaces | |
| JP4862445B2 (ja) | 電気亜鉛めっき鋼板の製造方法 | |
| PL245761B1 (pl) | Środek inhibitujący korozję do elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych oraz sposób elektrochemicznego wytwarzania powłok cynkowych o zwiększonej odporności na korozję | |
| CN112813471B (zh) | 门窗五金绿色电镀工艺方法 | |
| JPH04228580A (ja) | クロム酸塩転化コーティングを生成する組成物 | |
| US20160002804A1 (en) | Process for corrosion protection of iron containing materials | |
| CN108950617A (zh) | 一种含碲的锌镍合金电镀液及其电镀工艺 | |
| CN108531901A (zh) | 一种电镀锌钛盐蓝白钝化液及其制备方法 | |
| CN115896667A (zh) | 一种低合金高强度结构钢热浸镀锌的方法 | |
| PL244119B1 (pl) | Sposób galwanicznego nakładania powłok metalicznych na powierzchni aluminium i stopów aluminium | |
| JP3819944B2 (ja) | 亜鉛又は亜鉛合金上にセラミックス皮膜を形成する方法 |