РАСТВОР ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ АНОДНО-ОКИСНОГО ПОКРЫТИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
SOLUTION FOR COMPACTION OF ANODE-OXIDE COAT FROM ALUMINIUM ALLOYS

Изобретение относится к химической обработке металлов и сплавов, а именно к созданию растворов для уплотнения анодно-окисных покрытий алюминиевых сплавов и используется в авиационной технике, машиностроении, приборостроении.
Для повышения защитных свойств анодно-окисных покрытий, обладающих значительной пористостью (до 60%), их подвергают уплотнению.
Известен способ уплотнения анодно-окисных покрытий в горячей воде при температуре 95°C в течение 20 мин (ГОСТ 9.305-84).
Уплотнение в воде без использования ингибиторов коррозии не обеспечивает защиту от коррозии деталей из алюминиевых сплавов, особенно содержащих в качестве легирующей добавки Сu более 2% при их эксплуатации в различных, в том числе, жестких условиях.
Известны растворы для уплотнения анодно-окисных покрытий, содержащие наиболее эффективный ингибитор коррозии - бихромат калия в количестве: 40-100 г/л (pH - 5-7) или 15 г/л (pH - 6,5-7,5), остальное вода (Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. - М. Машиностроение, 1988 г., с.90).
Известно также двухстадийное уплотнение для повышения защитных свойств серно-кислотных анодно-окисных покрытий с использованием 2-х растворов: на 1-ой стадии - раствора, содержащего хромовый ангидрид, растворимую вольфраматную соль и воду, а на 2-ой стадии - раствор, содержащий соль никеля или кобальта (патент Великобритания №1428048).
Основным недостатком растворов для уплотнения анодно-окисных покрытий алюминиевых сплавов, содержащих соединения хрома, является экологическая опасность (1-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76), в связи с чем они в настоящее время запрещаются к использованию в промышленности.
Кроме того, вышеуказанные растворы применяются при температуре от 85°C до 95°C, что приводит к большим энергозатратам.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является раствор для уплотнения анодно-окисного покрытия следующего состава, г/л:
Таннид и/или дубильный растительный экстракт
5-50
Бензотриазол
0,0001-0,0005
Однозамещенный фосфат натрия
0,02-2,0
Вода
до 1 л (патент РФ №2114219)
2
Уплотнение покрытия в растворе-прототипе должно проводиться при температуре 95-98°C, т.е. химическая обработка отличается большой энергоемкостью. Недостатком раствора является также активный рост на его поверхности в условиях производства микроорганизмов в виде пленки биомассы (поверхность «ванн уплотнения» достигает до 100 м), что требует постоянных мероприятий по его очистке и корректировке.
Технической задачей изобретения является разработка раствора для уплотнения анодно-окисного покрытия алюминиевых сплавов, снижающего рабочую температуру процесса уплотнения покрытия, обладающего при этом высокими защитными и адгезионными свойствами.
Для достижения поставленной технической задачи предложен раствор для уплотнения анодно-окисного покрытия алюминиевых сплавов, содержащий воду, бензотриазол отличающийся тем, что он дополнительно содержит хроматциклогексиламин, натрий адипиновокислый и синтанол при следующем соотношении компонентов, г/л:
Бензотриазол
0,1-2
Хроматциклогексиламина
0,1-2
Натрий адипиновокислый
0,001-0,002
Синтанол
0,04-0,05
Вода
до 1 литра
Раствор дополнительно может содержать краситель.
Установлено, что при введении в раствор хроматциклогексиламина, натрия адипиновокислого, синтанола при заявленном содержании и соотношении компонентов приводит к снижению рабочей температуры раствора, повышению защитных свойств и адгезионных свойств покрытия.
Введение красителя в раствор повысит его способность выявлять дефекты покрытия (трещины, закаты, пористость, прижоги и др.).
В качестве красителя можно использовать ремазоль ярко-синий Р DyStar, Rubocid Green с120 В5374.
Пример осуществления
Уплотнение анодно-окисных покрытий в предлагаемом растворе проводили на деталях из алюминиевых сплавов Д16, В95пч, 1424.
2
После подготовки поверхности деталей путем обезжиривания, щелочного травления в 5% растворе едкого натра с последующим осветлением в 30% растворе азотной кислоты проводили анодное окисление в 20% растворе серной кислоты при температуре 18-19°с в течение 30 мин при плотности тока 1 А/дм. Образовавшееся покрытие имело толщину: на сплаве Д16 - 6 мкм, на сплаве В95пч - 6,5 мкм, на сплаве 1424 - 5,5 мкм.
После анодного окисления детали погружали в раствор, содержащий, г/л: бензотриазола - 0,1, хроматциклогексиламина - 0,1, натрия адипиновокислого - 0,001, синтанола ДС-10 - 0,04, воду до 1 л и выдерживали в растворе, нагретом до 40°C в течение 20 мин. Вынув из раствора, детали промывали в холодной воде, затем в теплой воде и сушили в сушильном шкафу при температуре 50°C в течение 30 мин.
Примеры 2-3 проводили аналогично примеру 1.
На поверхности деталей после анодного окисления образовалось бесцветное покрытие, которое после уплотнения благодаря введению красителя (ремазоль ярко-синий Р DyStar) приобрело окраску в сине-голубых тонах.
Пример 4, прототип.
Покрытие уплотняли в растворе, содержащем, г/л: таннид - 27, бензотриазол - 0,0003 г/л, однозамещенный фосфат натрия - 1,1 г/л, вода до 1 л. Уплотненное покрытие приобрело слегка неравномерную золотисто-коричневатую окраску.
Испытание образцов в камере солевого тумана в соответствии с ГОСТ 9.905, ГОСТ 9.308 (влажность 98%, температура 35°C, разбрызгивание 5%-ого раствора хлористого натрия) показало, что предлагаемый раствор обеспечивал высокие защитные свойства покрытия и отвечал требованиям вышеуказанных стандартов.
На образцы с уплотненным покрытием наносили эпоксидную грунтовку ЭП-0215, а затем полиуретановую эмаль УР-1161 (система лакокрасочного покрытия - ЛКП). Адгезионные свойства системы ЛКП - определяли в соответствии с ГОСТ 15140-78.
В таблице 1 представлен состав предлагаемого раствора для уплотнения и прототипа. В таблице 2 - свойства анодно-окисных покрытий, уплотненных в предлагаемом растворе и прототипе.
Таблица 2 показывает, что предлагаемый раствор уплотнения позволяет:
- снизить температуру уплотнения с 95-98°C до 40°C; и соответственно снизить энергоемкость
- выявлять дефекты на поверхности металла
- обеспечивать высокие защитные и адгезионные свойства анодно-окисных покрытий на уровне прототипа
- снизить трудоемкость процесса уплотнения покрытия, т.к. не требуется проведения дополнительных мероприятий по очистке поверхности от биомассы.
Предложенный раствор уплотнения можно использовать для деталей из алюминиевых сплавов различных систем, в том числе из неплакированных полуфабрикатов с содержанием меди больше 2%.
Таблица 1
№ п/п
Содержание компонентов, г/л
Бензотриазол
Хроматцикло гексиламина
Натрий адипиновокислый
Краситель
Синтанол ДС-10
Таннид
Однозамещенный фосфат натрия
Вода
1
0,1
0,1
0,002
0,1
0,04
-
-
до 1 л
2
1
1
0,0015
0,5
0,045
-
-
"_"
3
2
2
0,01
1
0,05
-
-
"-"
4 прототип
0,0002
-
-
-
-
25
0,8
"-"
Таблица 2
№ п/п
Сплав
Температура раствора, °C
Дополнительные мероприятия при использовании раствора
Цвет
КСТ,750 час площадь поражения коррозией, %
Светостойкость (ΔЕ) после экспозиции (500 час)
Адгезия после 14 суток, балл
1
Д16
40
Не требуются
бесцветный
5
1,8 без изменения
1-2
2
В95пч
41
Не требуются
Синий
3
1,8 без изменения
1-2
3
1424
40
Не требуются
Светло-синий
5
1,8 без изменения
1-2
4
Д16
95
Постоянная очистка поверхности от биомассы
Золотисто-коричневый
5
3,6 разнотонность
2-3
* - время уплотнения 20 мин.