СОСТАВ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ
COMPOSITION FOR CHEMICAL TREATMENT OF ITEMS OUT OF ALUMINIUM AND ITS ALLOYS

Изобретение относится к области химической обработки изделий из алюминия и его сплавов для защиты металлов от коррозии, а именно к составу для получения химического окисного покрытия на поверхности алюминия и его сплавов из раствора, не содержащего ионы шестивалентного хрома, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Химические окисные покрытия предназначены для повышения коррозионной стойкости алюминиевых сплавов, а также для обеспечения адгезии лакокрасочных покрытий и создания комбинированных систем защитных покрытий, используемых в различных условиях эксплуатации.
Преимуществом процесса получения покрытий химическими методами перед электрохимическими (например, анодным окислением) является технологическая простота, отсутствие энергозатрат и необходимости применения дорогостоящего оборудования.
Химические окисные покрытия не изменяют размер деталей и не оказывают отрицательного влияния на служебные характеристики деталей из алюминиевых сплавов.
Химическое оксидирование деталей из алюминиевых сплавов обычно проводится в стационарных ваннах путем погружения обрабатываемых деталей на определенное время в обезжиривающие, травящие и оксидирующие растворы. Предварительная подготовка поверхности осуществляется обезжириванием и травлением в горячих щелочных и агрессивных кислотных растворах. Для оксидирования используются щелочные и кислотные растворы, содержащие активаторы, пассиваторы и ингибиторы коррозии алюминия.
Известен раствор для химической обработки изделий из алюминия и его сплавов, содержащий (г/л): хромовый ангидрид 3,0-3,5; натрий кремнефтористый 3-3,5; фосфат хрома 0,01-0,5; фосфат бария 0,01-0,1; вода - остальное (патент РФ № 2207401).
Недостатком раствора является содержание экологически опасных хромовых солей.
Выбор новых составов растворов обусловлен необходимостью изменения технологии химической обработки алюминиевых сплавов в связи с новыми экологическими стандартами. Соединения Cr (VI) относятся к первому классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
+3
Известен состав для химической обработки изделий из алюминиевых сплавов, содержащий соли трехвалентного хрома (Cr), фторидные ионы. Разбавленный кислотный водный раствор включает водорастворимое соединение трехвалентного хрома (от 0,2 г/л до 10 г/л), водорастворимое соединение фторида (от 0,2 г/л до 20 г/л) и соединение аминофосфорной кислоты (НТМФ) (патент РФ № 2248409).
Недостатком такого раствора является образование в ванне для обработки в течение времени осадка, содержащего хром, это может повлиять на качество покрытия. Кроме того, трехвалентный хром имеет класс опасности 2, что также не снижает экологическую безопасность производства.
Известен состав для химической обработки, содержащий 10-20 г/л веществ типа анодных ингибиторов, выбранных из группы перманганатов, вольфраматов, ванадатов, молибдатов и их смеси и состав, содержащий 10-50 г/л веществ типа катодных ингибиторов коррозии, выбранных из группы кобальта, церия, других лантанидных элементов и их смеси (патент РФ № 2224820).
Недостатком такого состава являются невысокие защитные свойства покрытий, получаемых после обработки.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому является состав для химической обработки алюминия и его сплавов, содержащий (г/л): перманганат калия 2-63, тетраборат натрия (Borax. 10) 5-90, соль соляной кислоты - хлорид лития 0,5-100, вода - до литра (патент США № 4895608).
Недостатком этого раствора является наличие хлорида лития, не являющегося экологически безопасным соединением, а также невысокие защитные и адгезионные свойства покрытий, полученные при обработке деталей в этом растворе.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка состава для химической обработки поверхности изделий из алюминия и его сплавов, не содержащего соединений хрома и позволяющего получить покрытия, обладающие повышенными защитными свойствами и высокими показателями адгезии к лакокрасочным покрытиям.
Для достижения поставленной задачи предложен состав для химической обработки изделий из алюминия и его сплавов, содержащий перманганат калия, соль соляной кислоты и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бензотриазол и фтористый аммоний, а в качестве соли соляной кислоты используют хлорное олово, при следующем соотношении компонентов (г/л):
Перманганат калия
0,1-0,5
Хлорное олово
0,5-2
Бензотриазол
0.001-0,1
Фтористый аммоний
1-2,5
Вода
До 1 литра
Введение в состав раствора бензотриазола, фтористого аммония и хлорного олова существенно повышает его активность. Сложные физико-химические процессы активации поверхности алюминиевых сплавов изменяют состав образующихся на границе металл-раствор мельчайших кристаллов покрытия, частично адсорбируясь на поверхности, повышают защитные и адгезионные свойства покрытия.
Пример осуществления
Проводилась обработка образцов из алюминиевого сплава В-1341 системы AL-Mg-Si.
Подготовка поверхности проводилась непосредственно перед нанесением покрытия путем обработки органическим растворителем, травления в щелочном растворе, промывки, осветления в растворе, содержащем азотную и плавиковую кислоты, и промывки.
Химическую обработку раствором выполняли при комнатной температуре (20-25°C) в течение 25-40 минут с последующей промывкой в холодной проточной воде.
Аналогичным способом были обработаны и образцы по примерам 2-3.
В таблице представлен химический состав предлагаемого состава раствора (пример 1-3) и раствора-прототипа (4) и свойства покрытий, получаемых предлагаемым составом и составом-прототипом.
Сравнительные испытания в камере солевого тумана в соответствии с ГОСТ 9.905, ГОСТ 9.308, MIL-A-8625F, MIL-C-5541 и ASTM В117 (98% влажность, температура 35С, постоянное распыление 5% раствора NaCl) показали, что покрытие, сформированное на поверхности образцов полученным составом, по защитным свойствам отвечает требованиям международного стандарта МС-5541. Как следует из результатов, приведенных в таблице, после 168 часов экспозиции питтингов на обработанной поверхности не обнаружено.
Для проверки адгезионных характеристик поверхности при использовании предложенного состава проводилось нанесение системы ЛКП на химически оксидированную поверхность образцов из сплава В-1341 и определение адгезии в соответствии с ГОСТ 15140 методом решетчатых надрезов в исходном состоянии и после увлажнения в дистиллированной воде.
В таблице представлены состав и свойства покрытий, полученных по предлагаемому способу и способу-прототипу.
Таким образом, предлагаемый бесхроматный состав позволяет получить химические окисные покрытия на деталях из алюминиевых сплавов, обеспечивающих надежную защиту от коррозии и удовлетворительную адгезию лакокрасочных покрытий, экологически безопасен.