HU186571B

HU186571B - Coated metal-vehicle and process for producing the coat-work

Info

Publication number: HU186571B
Application number: HU822827A
Authority: HU
Inventors: Cyril Dawes; John D Smith
Original assignee: Lucas Ind Plc
Priority date: 1981-09-05
Filing date: 1982-09-03
Publication date: 1985-08-28
Also published as: BR8205184A; EP0074211A1; DE3277585D1; NZ201811A; AR228794A1; IN159201B; AU8796882A; AU552307B2; EP0074211B1; YU199782A; ZA826202B; SU1364242A3; JPS5852474A; ES515496A0; ES8307909A1; PL238136A1

Description

Λ találmány tárgy-a bevonatos fémhordozó, valamint e|járás a be vonat előállítására, különösen acélhordozók és azok korrózióálló bevonatainak előállítására.

Ismert, hogy a legtöbb acél hajlamos a rozsdásodásra, és viszonylag rövid időn belül, különösen nedves, sótartalmú környezetben erősen korrodál. Szintén’ismert, hogy a korrózió csökkentése érdekében korróziónak ellenálló bevonatokat, például műanyagtartalmú testékeket alkalmaznak. Bár ezeket afesték-kompozíciókat közvetlenül az acél felületére viszik, fel, hatásos adhézió az acél és a festékréteg között rendszerint nem alakul ki. Különösen fennáll ez, ha az acél felületét a festék felvitele előtt kémiai úton tisztították. Ilyenkor a festék a felületéről könnyen felpattogzik, különösen váltakozó környezeti hőmérséklet és légnedvesség esetén. Ha a lepattogzás egyszer elkezdődött az oxidáció következtében a korróziós folyamat rögtön megindul.

Az acélfelület és a festékréteg közötti adhézió növelése érdekében, ismert előkezelő eljárás a foszfatálás. A szokásos foszfatáló eljárásnál az acélho_rdoz.ót először 2—5 percen át 50- 70 °C hőmésékletű lúgos fürdőöen kezelik, majd kivétel után egymást követő két vízfürdőben, mindegyikben 0,5-1 percig öblítik. Ezután a tisztított és öblített acélt 40- 70 °C-os cink-foszfát oldattal fújják be 1 és fél percen át, vagy 5 percig cink-foszfát oldatba merítik. Ezt követően a fémhordozót szobahőmérsékletű vizzel kétszer öblítik, a második öblítést gyakran sótalanított vízzel végezve. E második öblítés helyett alkalmazhatnak kromátos öblítést is, vagy a sótalanított, szobahőmérsékletű vizes öblítést alkalmazhatják vagy alkalmazzák a kromátos öblítés után is. Végül az utolsó művelet a szárítás, amely után a kezelt fémfelület festésre kész.

Ez a foszfatáló előkezelő eljárás azonban számos hátránnyal rendelkezik. Ilyenek: a foszfatáló oldat a reprodukálható eredmények érdekében szigorú kémiai ellenőrzést kíván. Szükséges a kezelő üzem szennyvízének ellenőrzése, mivel a csatornarendszer cink-ionnal való növekvő szennyezése nem megengedett. Evvel kapcsolatban a közeljövőben törvényerejű rendelet kibocsátása várható, amely korlátozza a szennyvizek, foszfát-tartalmát. A következetes eredmények érdekéoen magasszintű üzemfenntartás szükséges. Az eljárás során megkívánt tisztavizes öblítő fürdők száma a vízköltségek megnövekedése miatt támadhatóvá teszi az eljárás. Az eljárás nagy anyagi ráfordítást igényel. Mivel a foszfatáló eljárás rendszerint különleges termékek folyamatos elrendezésű kezelésére szolgál, a termékváltás rugalmassága csökken, gyakran meg sem valósítható. Végül, a foszfatáló eljárás érzékeny az alkalmazott anyagok tisztaságára, így azok tisztítása szigorú ellenőrzést kíván.

A találmány célja olyan acélbevonatok előállítása, valaniint eljárás a bevonati rétegek felvitelére, amelyek a fenti hátrányokat kiküszöbölik vagy csökkentik, és amelyekkel a bevonat korrózió-állósága lényegesen növelhető

A találmány tárgya egyrészt bevont acélhordozó, amely ötvözetíen acélból áll, amelynek a felületén hőkezeléssel epszilon-vas-nitrid réteget alakítunk ki, majd erre a rétegre visszük fel a védőréteget.

Azt találtuk, hogy az acél felületén kialakított epszilon vas-nitrid réteg ideális kapcsolatos biztosit a szilárd szerves bevonathoz.

A találmány tárgya másrészt eljárás az acélhordozók bevonatának előállítására, amelynek során hőkezelési művelettel alakítjuk ki az epszilon-vas-nitrid-réteget, m^jd erte visszük fel a szilárd szerves bevonati réteget.

Az ötvözetlen acél előnyösen max. 0 5 súly% széntartalmú acél.

A szilárd szerves védőbevonat szilárd szerves polimer kompozíció, de a találmány oltalmi körébe tartoznak a szilárd viasz-film bevonatok is, amelyeket alkalmas oldószerrel készített oldatuk formájában alkalmazhatunk.

Az epszilon-vas-nitrid réteget előnyösen az acélhordozó 550 °C és 720 °C közötti hőmérsékleten történő max. 4 órás hőkezelésével alakítjuk ki. A hőkezelést ammónia, ammónia és endoterm gáz, ammónia és exoterm gáz vagy ammónia és nitrogén atmoszférában végezzük, amely adott esetben szén-dioxid s> én-monoxid, levegő vagy metán közül legalább egyet tartalmaz. A hőkezelést hűtés követi. Az exoterm gáz és endotenn gáz meghatározásokat, a technika állása szerint értelmezzük. A szén-dioxid, szén-monoxid, metán és endoterm gáz cementáló gázok. Különösen előnyös, ha a hűtési folyamatot védőgázas (azaz nem oxidáló) atmoszférában végezzük, de a találmány oltalmi körébe tartozik az olajba mártással történő hűtés is. Ha ezt az utóbbi módszert alkalmazzuk, szükséges az acél felület zsírtalanítsa éskb.200 °C-ra való előmelegítése, hogy a szerves bevonat felvitele előtt a nedvességet a mikropórusokból is eltávolítsuk.

A találmányt bármilyen korrózió-védelmet igénylő acélhordozó esetében alkalmazhatjuk, például acél-lemezek, -csévek -rudak és más termékek esetében, amelyek például hengerléssel, sajtolással, kovácsolással vagy extrudálással készültek.

A szerves bevonat felvitelét végezhetjük nedves úton, például oldószeroen diszpergálva a szerves bevonat anyagát, de alkalmazhatunk por-szórást is. Ez utóbbi esetben az egész eljárást szárazon végezhetjük, és így nem okoz problémát az oldószer vagy más folyadék eltávolítása.

Ezeken kívül, a fentiek szerint kialakított epszilon-vas-nitrid rétegnek köszönhető megnövekedett adhézió további előnyös tulajdonságokat biztosít az s célhordozónak. Azt találtuk, hogy különösen vékony lemezek és szalagok esetében megnövekszik a komponensek szilárdsága. Az epszilon-vas-nitrid réteg igen kemény (közelítőleg 1100 HB( és beiágódásnak ellenálló tulajdonságú. Ezt bizonyos alkalmazási területeken hasznosíthatjuk, úgy, hogy a'szerves bevonat felhordásánál maszkolás segítségével csak a kívánt telületen alakítjuk ki a bevonatot. Az eljárás költsége alacsonyabb mint a foszfatálás költsége, és még további költségcsökkentést érhetünk el, ha csak korróziónak ellenálló bevonatot kívánunk előállítani. Ilyenkor a fentiekben megadott invervallumokon belül magasabb hőmérsékletet és rövidebb időt alkalmazunk.

Előnyös, ha a hőkezelést úgy végezzük, hogy az epszilon-vas-nitrid réteg vastagsága 25 mikron körül legyen. Ha a réteg vastagsága nagyobb mint 25 mikron, a felületi réteg lehasadása vagy töredezése következhet be. 25 mikron vastagságú réteget nyerünk, ha a hőkezelést 660 °C-on 45 nercen át végezzük. Ugyanilyen rétegvastagságot állíthatunk elő 570 °C-on

-2186.571 órás vagy 610 °C-on 90 perces hőkezeléssel is. Ugyanakkor a hőkezelési hőmérséklet és időtartam változtatásával 25 mikronnál vékonyabb réteget is - például 15 mikron vastagságút - előállíthatunk. Például 570 °C hőmérsékletű 2 órán át tartó hőkezeléssel 16-20 mikron vastagságú réteget nyerünk.

A találmány szerinti eljárás előnyös hatásait a következő vizsgálatokkal mutaljuk be:

A vizsgálandó 0,1% széntartalmú ötvözetlen acéllemezeket foszfatáló és a találmány szerinti előkezelésnek ve ή ük alá, majd három adott szerves bevonat közül eggyel bevonjuk. Az így nyert mintákat só-permctezéses vizsgálatnak vegük alá. A vizsgálathoz 5 ± 1 súlyrész nátrium-kloridot oldunk 95 súlyrész desztillált vízben ₍majd az oldat pH-ját úgy állítjuk be, hogy az a porlasztásnál 34,5 ’C hőmérsékleten 6,5 és 7,2 között legyen. A porlasztó kamra üzemi hőmérséklete 34,5 ± 2 °C vizsgálandó mintákat, miután a sópermetező kamrából d távolítottuk, a korrózió ja okozta elváltozás átlós irányú kereszt-formájú vona^w lak formájában jelentkezik. A kiértékelésnél azt veszszük alapúk, hogy a megengedhető elváltozás 2 mm a? átlós vonal egyik oldalán. A kapott eredményeket a következő táblázatban foglaljuk össze.

Táblázat

AJkalmazott szerves bevonat (A) Műanyag bevonatok

1. Kétkomponensű epoxi-készítmény, levegőn szárítva

2. Első réteg:beégetett alkid/melamin, második réteg: beégetett fényesített alkíd/melamin

3. egyrétegű beégetett epoxi/fenol//karbamid

4. Katódosan galvanizált bevonat (egyrétegű)

5. Egyrétegű epoxi vagy poliészter porral készült bevonat

A károsodás megjelenésének jellemző ótaszáma só-permetezéses vizsgálatnál^_____

előkezelés foszfa- előkezelés a talál
fatál ássál	mány szerinti el járással
96	150
240	300
400	450
400	400

500

500 (B) Viasz bevonat

1. Kemény viasz bevonat

250

Előkezelés a találmány szerinti eljárással című oszlopnál az acélminták előkezeléséta következőképpen végeztük: (A)l-3,5 és (ö) 1 mintáknál 570 °C hőmérsékleten 2 óra_; és 660 °C-on 45 perc az (A) 4 jelű mintánál. A hőkezelést minden esetben 50% ammónia és 50% endoterm gázt tartalmazó közegben végeztük, m^d ugyan ilyen összetételű védőgázban lassú lehűtést alkalmaztunk. Az így előkezelt mintákon az epszilon-vas-nitrid réteg vastagsága 16-20 mikron.

A táblázat adataiból Kitűnik, hogy a találmány szerint eljárással előkezelt acélmintáknál a só-permetezéssel szemben jelentősen megnövekedett a korrózióellenállás. Ennek megfelelően a találmány szerinti eljárás alkalmazása különösen előnyös tehergépkocsik motorház-fedelének acél alkatrészeinél. Ismeretes ugyanjs, hogy téli időszakban az utak sózása miatt szükséges a tehergépkocsik acélszerkezeti elemeinek nagyhatású korrózió védelme.

A találmány szerinti eljárást részletesebben a következő példákon mutaljuk be. A példáknál a közölt százalékos értékek, hacsak más jelölés nincs, térfogat-százalékot jelentenek.

1. példa

Kisméretű elektromotor burkolatát (anyaga ötvözetlen acél, C-tartalom = 0,1 s%) 570 C-on 2 órán át, 50% ammónia és 50% endoterm gáz - (40% nitrogén 40% hidrogén és 20% szén-inon oxid) - atmoszférában nitrooementáltuk, majd ugyanilyen öszcq szetételű közegben lassan lehütöttük. Az így nyert felü^ou leti epszilon-vas-nitrid réteg vastagsága 16-20 mikron.

Ezután a nitrocementált rétegre epoxi-/feon/karbamid műanyag bevonatot vittünk fel, amelynek vastagsága beégetés után 12-15 mikron volt,

Az így kezelt burkolatot az előzőekben ismertetett só-pennetezéses vizsgálatnak vetettük alá, az eredm&ty több mint 400 órás ellenálló-képesség.

2. példa

Egy elektromos kürt (horn) burkolatát (anyaga ötvözetien acél, C-tartalom =0,08 s%)610 ^öC-on más60 fél órán át az 1. példánál leírt összetételű közegben

186.571 nitrocementáltuk, majd az olajba mártottuk. Az fey nyert felületi epszilon-vas-nitrid réteg vastagsága 16 -20 mikron. A testet ezután lúgos tisztítóval zsírtalanítottuk.

Az igy előkezelt felületre vittük fel a viasz bevonatot 2 -4 g/m^l mennyiségben, víztelenített rozsdagátló viasz oldószeres oldatába történő mártással. Az említett viasz paraffin és elágazószénláncú szénhirogének, oxidált petrolátum és kalcium-rezinát kalcium-szappanjainak keveréke, és szobahőmérsékleten kívánt keménységű viaszt képez. A viaszt lakkbenzin, 9-10 szénatomszámú aromás szénhidrogének és folyékony petroleum-szénhidrogének keverékében oldjuk 15 s%-os mennyiségben.

Az így kezelt testen az előzőekben ismertetett só-permetezéses vizsgálatot alkalmazva, több mint 150 órás ellen álló képességet mértünk.

Azt találtuk, hogy maga az epszüon-vas-nitiid réteg nedves környezetben igen jó korrózióálló tulajdonságú, Ezt a tulajdonságát különösen jól hasznosíthatjulí olyan esetekben, amikor a szerves bevonat megsérül és az epszilon-vas-nitrid réteg bevonat nélkül marad.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Bevonatos fémhordozó, az zaljellemezv e , hogy ötvözetlen acélhordozót, annak felületén hőkezeléssel kialakított epszilon-vas-nitrid réteget és arra felvitt szerves védőbevonatot tartalmaz.
2. Az 1. igénypont szerinti bevonatos acélhordozó kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szerves védőbevonat szerves műanyag- vagy viasz réteg.
3. Ejjárás a bevonat előállítására, azzal jellemezve hogy az ötvözetlen acél felületén hőkezeléssel epszilon-vas-nitrid réteget alakítunk ki, majd erre a rétegre visszük fel a szerves védőbevonatot,
4. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási ö módja, azzal jellemezve, hogy az acélhoidozó hőkezelését 550 °C és 720 °C közötti hőmérsékleten, maximum 4 órán át, ammónia, ammónia ás endoterm gáz, ammónia és exoterm gáz, vagy ammónia és nitrogén atmoszférában - amely adott esetig ben szén-dioxid, szén-monoxid, levegő'és metán közül legalább egyet tartalmaz- végezzük.
5. A 4. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve hogy hőkezelés során a felmelegített acélhordozó hűtését nem-oxidáló atmoszférában végezzük,

15
6. A 4. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a felmetegífett acélhordozó hűtését olajba mártással végezzük, majd a bevonat réteg felvitele előtt zsírtalanítjuk.
7. A 3, 4., 5. vagy 6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jel20 lemezve, ho©, a bevonati réteget nedves eljárással visszük fel.
8. A 3 „ 4., 5. vagy 6. igénypontok bármelyike szerint eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a bevonati réteget por formájában visszük fel,

25
9. A 3. és 4 . igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a hőkezelést úgy végezzük, hogy a kapott felületi réteg vastagsága legfeljebb 25 mikron.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja,azzal jellemezve, hogy a hőkezelést úgy végezzük, hogy a kapott felületi réteg vastagsága 15-25 mikron.
11. A 9. igénypont szerinti eljárás foganatosítás módja, a z z a 1 jellemezve, hogy a hőkezelést úgy végezzük hogy a kapott felületi réteg vastagsága

35 25 mikron.

rajz nélkül