Prostriedok na konečnú úpravu pozinkovaných povrchov

Číslo patentu: 280806

Dátum: 03.04.1996

Autor: Burkhard Flamme

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Prostriedok na konečnú úpravu pozinkovaných povrchov oceľových dielov, prípadne povrchov tvorených zliatinami zinku, chromátovaných alebo pasivovaných, vo forme kvapaliny, ktorý je tvorený v rozpúšťadlách rozpustenou kombináciou spojív, kde jednou zložkou je ester kyseliny titaničitej a/alebo kyseliny zirkoničitej, a/alebo titánchelát, a/alebo zirkónchelát a druhou zložkou je organofunkčný polysiloxán, pričom hmotnostný pomer esteru kyseliny titaničitej alebo zirkoničitej, titánchelátu a zirkónchelátu alebo ich zmesi k polysiloxánom je 1 : 1 až 1 : 4, pričom ako rozpúšťadlá sa použijú organické rozpúšťadlá, ako sú alkoholy a/alebo uhľovodíky samotné alebo v zmesi s vodou.

Text

Pozerať všetko

(19) SK 280 806 islo prihlášky 3423-92 Dátum podania 18.11.1992 (13) Druh dokumentu B 6 Číslo priorimej prihlášky P 41 38 218.8 (51) Int. C 17 Dátum priority 21.11.1991 C 23 C 22/02 . C 23 C 22/05 K DE rajina priority C 23 C 22/53 Dátum zverejnenia 03.04.1996 C 231 1 1/10 C 25 D 5/48 ÚRAD Dátum zverejnenia udelenia PRIEMYSELNÉHQ vo Vestníku 14.08.2000 VLASTNÍCTVA V SLOVENSKEJ REPUBLIKY Cislo PCT(73) Majiteľ patentu Ewald Dörken AG, Herdecke, DE(72) Pôvodca vynálezu Burkhard F lamme, Hagen, DE(54) Názov vynálezu Prostriedok na konečnú úpravu pozinkovaných povrchovProstriedok na konečnú úpravu pozinkovaných povrchov oceľových dielov, prlpadne povrchov tvorených zliatinami zinku, chromátovaných alebo pasivovaných,vo forme kvapaliny, ktorý je tvorený v rozpúšťadlách rozpustenou kombináciou spojív, kde jednou zložkou je ester kyseliny titaničitej a/alebo kyseliny zirkoničitej,a/alebo titánchelát, a/alebo zirkónchelát a druhou zložkou je organofunkčný polysiloxán, pričom hmotnostný pomer estem kyseliny titaničitej alebo zirkoničitej, titánchelátu a zirkónchelátu alebo ich zmesi k polysiloxánom je 1 1 až 1 4, pričom ako rozpúšťadlá sa použijú organické rozpúšťadlá, ako sú alkoholy a/alebo uhľovodíky samotné alebo v zmesi s vodou.Vynález sa týka kvapalného prostriedku na konečnú úpravu pozínkovaných povrchov oceľových dielov a súčiastok, prípadne povrchov tvorených zliatinami zinku,chromátovaných alebo pasivovaných.Kvapalné prostriedky na konečnú úpravu kovových povrchov, hlavne na dielce a súčiastky, sú zo súčasného stavu techniky známe. Používajú sa najmä na úpravu povrchov,ktore sa nelakujú a sú galvanicky pozinkované alebo mechanicky vybavené vrstvou zinku. Pod pojmom zinok sa tu chápe nielen čistý kov, ale tiež zinkové zliatiny. Takáto úprava povrchu sa vykonáva napríklad pri súčiastkach, ako sú skmtky, matice, upevňovacie elementy, kovanie a pod.Na tento účel sú známe hlavne organické disperzie živíc, obsahujúce ochranné inhibítory korózie. Tieto prostriedky sú síce použiteľné, nedosiahne sa však s nimi spoľahlivá ochrana pozínkovaných povrchov pred koróziou po dostatočne dlhý čas.Sú známe rovnako anorganické nnáčacie prostriedky,ktoré spravidla obsahujú kyselinu chrómovú. Tieto prostriedky nie sú žiaduce kvôli ich ncpriaznivćmu vplyvu na životné prostredie.Cieľom tohto vynálezu je s využitím poznatkov známeho stavu techniky navrhnúť vhodný typ zmáčacieho prostriedku na báze komponentov anorganického charakteru,ktorý by pri jednoduchom postupe aplikácie poskytol dlhodobú ochranu proti korózii a pritom bol v súlade s požiadavkami ochrany životného prostredia.Túto úlohu rieši úspešne prostriedok na konečnú úpravu pozínkovaných povrchov oceľových dielov, pripadne povrchov tvorených zliatinami zinku, chromátovaných alebo pasivovaných, vo forme kvapaliny, podľa predloženého vynálezu, ktorý je tvorený v rozpúšťadlách rozpustenou kombináciou spojív, kde jednou zložkou je ester kyseliny titaničitej a/alebo kyseliny zirkoničitej, a/alebo titánchelát,a/alebo zirkónchelát a druhou zložkou je organofunkčný polysiloxán, pričom hmotnostný pomer esteru kyseliny titaničitej alebo zirkoničitej, titánchelátu a zirkónchelàtu alebo ich zmesi k polysiloxánom je 1 l až l 4, pričom ako rozpúšťadlá sa použijú organické rozpúšťadlá, ako sú alkoholy a/alebo uhľovodíky samotné alebo V zmesi s vodou.Výhodne je vzájomný pomer množstva esteru kyseliny titaničitej a/alebo zirkoničitej k množstvu titánchelátu a/alebo zirkónchelátu l 1 a vzájomný pomer množstva tejto zmesi k množstvu polysiloxánov je 1 1 až l 13.Polysiloxán, ktorý je súčasťou kombinácie spojív, má výhodne koncové epoxidové skupiny.Ako rozpúšťadlo na kombináciu spojiv podľa predloženého vynálezu sa výhodne použije izopropylalkohol.Prostriedok podľa predloženého vynálezu môže ako súčasť obsahovať mazadlo vo forme viacmocných alkoholov s voľnými hydroxylovými skupinami. Prostriedok na konečnú úpravu pozínkovaných kovových povrchov podľa tohto vynálezu tak, ako je k dispozícii na použitie, tvorí transparentný alebo zafarbený zmáčací roztok, ktorý je vhodný na úpravu pozínkovaných kovových povrchov, fosfátovaných alebo pasivovaných. Je potrebné, aby pasivácia bola bez chrómu VI. Zmáčanim, resp. zmáčaním pri od streďovaní môžu byť nanesené vrstvy s hrúbkou napríklad l až 6 . Sušenie nanesenej vrstvy prebieha výhodne pri 80 °C.Navrhovaný prostriedok má v podstate anorganický charakter. Výhoda tohto materiálu spočíva predovšetkým v tom, že pri extrémne tenkých vrstvách je pri jeho aplikácii čas pôsobenia ochrany proti korózii prinajmenšom päť- až šesťkrát vyšší ako pri známych postupoch. Pritom nedochádza vôbec ku koróznemu poškodeniu základného kovu.Preto je možné významnou mierou zlepšiť účinok bežne používaných metód ochrany proti korózii tým, že sa povrch vybavl dodatočne vrstvou prostriedku podľa vynálezu veľmi malej hrúbky. Nanášanie tohto materiálu sa môže vykonávať v pridavnom kúpeli bežného zariadenia na galvanické pokovovanie alebo na konci chromátovacej linky bez potreby ďalšej úpravy zariadenia.Sušenie sa vykonáva v následne zaradených vyhrievaných zariadeniach m bežných teplôt.Zvláštnou výhodou je ľahké odstraňovanie vrstiev prostriedku napriklad na častiach zariadenia, ktoré ním boli znečistené. Tieto nežiaduce povlaky sa dajú vyčistiť jednoducho v odmasťovacom alebo moriacom kúpeli. Ako zvyšok sa vytvoria anorganické soli, ktoré môžu byť odbúrané pri spracovaní odpadových vôd.Pri použití prostriedku podľa tohto vynálezu môže byť pri chromátovaní namiesto až doteraz bežne používaného chrómu použitý chróm III. Postup s chrómom III je výhodnejši, pretože nahradzuje oveľa jedovatejší chróm Vl. Nevyhovujúca stálosť chromátovania pomocou chrómu III,ktorá sa dostavuje pri bežných chromátovacích postupoch,sa podstatne vylepši, ked sa povrch následne vybaví povrchovou vrstvou prostriedku podľa tohto vynálezu. Konečný efekt je oveľa lepší, ako ked sa použije až doteraz bežný chromátovací postup s použitím chrómu VI.Na povrchu chromátovanej vrstvy dochádza zrejme k reakcii medzi chrómom llI a anorganickým podielom prostriedku podľa vynálezu. Tým sa zaistí výborné prilípanie a pevná adhézia vrstvy prostriedku vzhľadom na podklad. Súčasne je odstránené nebezpečenstvo tvorby bublín. Pravdepodobným dôvodom je, že kryštálová voda, prítomná z chromátovania, sa spojí s použitým prostriedkom cez voľné skupiny -OH, -COOH alebo cez dusík.Namiesto chromátovania je na úpravu kovových povrchov možne použiť tiež fosfátovanie. I v tomto prípade sa vytvára pri použití prostriedku podľa vynálezu na konečnú úpravu povrchu väzba komponentov prostriedkov na molámu vodu fosfátovaného povrchu (tvorba hydrátových mostíkov).Prostriedok v zložení podľa prvého variantu, obsahujúci estery kyseliny titaničitej a organofunkčne deriváty polysiloxánov v organickom rozpúšťadle, výhodne v alkohole alebo uhľovodíku, je síce použiteľn, ale je pomeme dosť citlivý na vlhkosť.Druhý variant zloženia prostriedku podľa vynálezu,ked prostriedok podľa vynálezu tvori estery kyseliny titaničitej, titáncheláty a organofunkčné polysiloxány a ako rozpúšťadlo je použitý alkohol a/alebo uhľovodik, prípadne v zmesi s vodou, je rowiako veľmi dobre použiteľný, prakticky nie je na vlhkosť citlivý.Tretí variant, keď prostriedok podľa vynálezu obsahuje kombináciu titánchelátov s organofunkčnými polysiloxánmi a ako rozpúšťadlo je použitá voda, alkoholy alebo uhľovodíky, alebo zmes týchto látok, je ešte výhodnejši. Prostriedokje na vlhkosť ešte menej citlivý a poskytuje vysoko stabilné povlaky.Obzvlášť výhodné pritom je, ked použité polysíloxány majú koncové epoxidové skupiny.Pri voľbe takéhoto zloženia prostriedku podľa vynálezu sa zaistí optimálny priebeh reakcie medzi titanátmi (estery a cheláty) a upravovaným povrchom, čo vedie k dosiahnutiu optimálneho stupňa ochrany proti korózii.V praxi sa overilo, že najvhodnejším rozpúšťadlom sa ukázal izopropanol.Dalšou veľkou výhodou prostriedku podľa vynálezu je skutočnosť, že do prostriedku sa môže zabudovať mazadlo vo forme viacmocných polyalkoholov s voľnými hydroxylovými skupinami.Až doteraz bolo podľa známeho stavu techniky bežné nanášať napríklad na závity skrutiek a matíc po pozinkovaní a chromátovaní vrstvu mazadla. Takto aplikované mazadlo sa však môže ľahko zmyť, čo vedie ku škodám na životnom prostredí. Pochopiteľne prestane V takom prípade pôsobiť i požadovaný mazací efekt.V prostriedku podľa tohto vynálezu tvorí mazadlo súčasť kúpeľa. V roztoku kúpeľaje chemicky viazané, čím sa zaistí vysoká stálosť spojenia a súčasne je prakticky vylúčený negatívny vplyv na životné prostredie. Pritom je významnou mierou zlepšený súčinitel trenia.Vzájomný pomer esterov kyseliny titaničitej k polysiloxánom pri vyjadrení v hmotn. je výhodne približne l 2 alebo l 3, alebo 1 4. Pritom je najvýhodnejší pomer l 2.Ďalej je výhodné upraviť pomer množstva esterov kyseliny titaničitej k množstvu titánchelátov na hodnotu l 1.Organické polysiloxány slúžia V rámci kombinácie spojív v prostriedku podľa vynálezu hlavne ako sprostredkovatelia adhezívneho pôsobenia.Ďalšou výhodou, ktorú umožňuje použitie prostriedku podľa vynálezu, je napríklad tiež možnosť vykonávať ehmmátovanie pri vysokých teplotách, napríklad pri 200 °C, čím sa dosiahne vyššia stálosť a zníži sa náchylnosť na tvorbu bielej hrdze.10 hmotnostných ester kyseliny titaničitej70 hmotnostných alkohol alebo ropný uhľovodikReakcia sa vykonáva za miešania v intervale l sekundu až l hodinu.5 hmotnostných ester kyseliny titaničitej5 hmotnostných titánchelát 20 hmotnostných polysiloxán 70 hmotnostných alkohol alebo ropný uhľovodik Kompozícia 3 20 hmotnostných polysiloxán l 0 hmotnostných titánchelátSpracovávací postup podľa uvedeného vynálezu je možné aplikovať na zinkové povlaky na oceľových častiach, získané l. alkalíckou elektrolytickou galvanizáciou,2. elektrolytickou kyanidovou galvanizáciou alebo 3. elektrolytickou kyslou galvanizáciou.Zinkové pokovovanie je možné vykonávať s použitím zjasňovačov alebo bez použitia zjasňovačov (leskutvorných prísad).Medzi povlaky zo zinkových zliatin aplikované na oceľové časti, ktoré je moäié na tento účel použiť, patrí zliatina zinku s kobaltom, niklom, železom alebo s titánom.Zinkovými povlakmi aplikovanými mechanickým spôsobom, ktoré je možné spracovávať postupom podľa uvedeného vynálezu, sú povlaky zinkového prášku nanesené plátovaním, aplikované pomocou sklenených guľôčok a kombinácie zinkového prášku a hliníkového prášku, niklového prášku a železného prášku.Rovnako je možné spracovávať zinkové povlaky vytvorené zo zinkového prášku alebo z kombinácií zinkového prášku a železného prášku, aplikované teplom bubnovým nanášaním. Medzi typické časti, ktoré je možné takto spracovávať, patria také diely, ktoré sú potiahnuté zinkom uvedeným spôsobom, tvorené oceľou, ktorá môže byť potiahnutá meďou alebo mosadzou. Vstrekové odliatky zo zinku alebo hliníka je možné rovnako spracovávať priamo alebo po potiahnutí zinkom, vykonaným uvedeným postupom.Oceľovými časťami, ktoré je možné takto spracovávať,sú za studena valcované oceľové časti, za horúca spracovávané oceľové časti, oceľové časti vyrobené popúšťaním, ocel s nízkym obsahom uhlíka a oceľ s vysokou pevnosťou.Uvedené zinkové povlaky môžu mať hrúbku v rozmedzí od 2 do 50 mikrometrov.Ako už bolo uvedené, zinkové povrchy, ktoré sú spracovávané zmesami podľa uvedeného vynálezu, sú chromátované alebo pasivovane zinkové povrchy. Chromátovanie je možné vykonať opláchnutlm elektrolyticky alebo mechanicky potiahnutých dielov so Zinkovými povlakmi alebo povlakmí zinkových zliatin bežnou vodou, aktivovaním povrchov v prípade potreby minerálnymi alebo organickými kyselinami s koncentráciou v rozmedzí od 0,1 do 20 a ponáraním takto spracovaných dielov do chromátovacích roztokov. Teplota tohto chromátovacieho roztoku môže byť v rozmedzí od l 0 °C do 80 °C, pričom hodnota pH je v rozmedzí od l do 6 a čas kontaktu je v rozmedzí od l sekundy do l minúty.Pri aplikovaní spojivovej kompozície (3) obsahujúcej vodu sa chromátovaný diel usuší v peci alebo v odstredivke, potom sa ponorí alebo opláchne deionizovanou vodou ponorí sa do spojivovej kompozície (3), v pripade, že sa používa kompozícia (l) a (2), chromátované časti sa vopred usušia.Zloženie chromátovacieho roztoku v prípade celkového objemu 100 litrov môže byť nasledujúce20,0 kg kyseliny chrómovej, 3,5 kg kyseliny sírovej, 50,0 kg dusitanu sodného avoda do celkového objemu 100 litrov.Diely je možné aktivovať 0,3 hmotnostnými kyseliny dusičnej (20 ) pred vlastným chromátovaním.Typicky vykonávaný proces zahŕňa ponorenie chromátovaných dielov počas 5 až 30 sekúnd pri teplote miestnosti do uvedenej kompozície s následným odstreďovaním s cieľom odstrániť prebytok. V prípade použitia kompozície (3) je možné sušenie dokončiť v odstredivke.V prípade. že sa použijú kompozície (l) a (2), sa sušenie vykonáva v peci pomocou cirkulujúceho vzduchu.Povlak sa potom vypáli tepelným spracovaním, čo môže zahŕňať 25 minút spracovávania pri 80 °C, 15 minút pri 100 °C, 10 minút pri 150 °C a 5 minút pri 200 °C, pričom všetky uvádzané teploty sa týkajú spracovávaného objektu. Výsledný povlak nemení svoje optické charakteristiky pri zinkovom povliekaní a chromatizácii, pričom sa nezistilo,žeby vodík z kompozície prenikal do základného kovu.Táto kompozicia neobsahuje ťažké kovy. Chromátované povrchy majú rovnomemý vzhľad. Aplikovaný film je nelepivý a je bez karcinogénnych látok a látok toxických pre okolité prostredie. Často sa zlepší UV odolnosť chromatizovaných vrstiev, hlavne pri čiemej chromatizáeii. Rovnako sa zlepší treci odpor, odolnosť proti poškriabaniu.Odolnosť proti korózii sa meria testom so soľným postrekom podľa German Industrial Standard DIN 5002 l-SS.Čo sa týka uvedených kompozícii, pri prvom variante(l) sa zístilo, že je relatívne citlivá na vlhkosť V prípade konečného ochranného povlaku. Pri druhom variante (2) sa prakticky neprejavuje citlivosť na vlhkosť, zatiaľ čo tretí variant (3) je ešte menej citlivejši na vlhkosť a pri jeho aplikácii sa vytvára najlepšia a najstabilnejšia väzba na spodný povlak.V nasledujúcej tabuľke sú uvedene výsledky vykonaných pokusov.pasivacra aspoň a noo. bez korózie zinku bez povlaku poď vynálazupasivácla aspoň 48 hod. bez koràzio železa bez povlaku podľa vynálezupasívécía aspoň 120 hod. bez korúzie zinku s povlakom podľa vynálezu 4 - Bpasivàcra aspoň 240 hod. bez knrúzle železa s povľakom podľa vynálezu 4 - aPasiváoia voľným šestvnocným chrómom15-20 zinok paslváeia aspoň 45 hod. bez korózie zinku bez povlaku pocta vynález.15-20 przinok pasiváeia aspoň 144 hod. bez korozie železa bez povlaku podľa vynálezu15 - 20 zinok pasivácia aspoň 120 hod. bez kaiúzia zinku s povlakom podľa vynálozu15 - 20 zinok 4 paslvâcia aspoň 240 hod. bez korozie železa s povlakom podľa vynálezMspzínok chromátovanie aspoň 72 hod. bez korozie zinku bez povlaku podľa vynálezuchromátavania aspoň 120 hod. bez korózie železa bez povlaku podľa vynálozudiromàtovartio aspoň 120 hod. bez korúzia zinku s pot/takom podľa vynałezuchromátovmre aspoň 240 hod. bez korózie železa s povlakom podľa vynálezuProstriedok podľa vynálezu je určený na povrchovú úpravu chromátovaných alebo pasivovaných pozinkovaných povrchov prvkov a dielcov z ocele. Úprava sa vykonáva nnáčaním príslušného predmetu V kvapalnom prostriedku. Súčasť kúpeľa môže tvoriť mazadlo. Výsledkom úpravy pomocou kvapalného prostriedku podľa vynálezu je vytvorenie tenkej ochrannej vrstvy, ktorá zaručuje spoľahlivú ochranu proti korózii.l. Prostriedok na konečnú úpravu pozinkovaných povrchov oceľových dielov, prípadne povrchov tvorených zliatinami zinku, chromátovaných alebo pasivovaných, vo formekvapaliny,vyznačuj úci sa tým,žeje tvorený v rozpúšťadlárzh rozpustenou kombináciou spojív,kde jednou zložkou je ester kyseliny titaničitej a/alebo ky seliny zirkoničítej, a/alebo titánchelát, a/alebo zirkónchelát a druhou zložkou je organofunkčný polysiloxán, pričom hmotnostný pomer esteru kyseliny títaníčitej alebo zirkoníčitej, titánchelátu a zirkónchelátu alebo ich zmesi k polysiloxànom je 1 1 až l 4, pričom ako rozpúšladlá sa použijú organické rozpúštadlá, ako sú alkoholy a/alebo uhľovodíky samotné alebo v zmesí s vodou.2. Prostriedok podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že vzájomný pomer množstva esteru kyseliny títaníčitej a/alebo zirkoničitej k množstvu titánchelátu a/alebo zirkónchelátu je l l a vzájomný pomer množstva tejto zmesí k množstvu polysiloxánov je l l až l 3.3. Prostriedok podľa nároku l alebo 2, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že polysiloxán, ktorý je súčasťou kombinácie spojív, má koncové epoxidové skupiny.4. Prostriedok podľa niektorého z nárokov 1 až 3,vyznačuj úci sa tým,žesaakorozpúšťadlo na kombináciu spojív použije izopropylalkohol.5. Prostriedok podľa niektorého z nárokov 1 až 4,vyznačuj úci sa tým,žeakosúčasťobsahuje mazadlo vo forme viacmocných alkoholov s voľnými hydroxýlovými skupinami.

MPK / Značky

MPK: C23C 22/53, C23C 22/02, C23C 22/05, C23F 11/10, C25D 5/48

Značky: konečnú, prostriedok, úpravu, pozinkovaných, povrchov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-280806-prostriedok-na-konecnu-upravu-pozinkovanych-povrchov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Prostriedok na konečnú úpravu pozinkovaných povrchov</a>

Podobne patenty