Способ нанесения антикоррозионного покрытия
METHOD OF APPLYING AN ANTI-CORROSION COATING

Изобретение относится к области нанесения защитно-декоративных покрытий и может быть использовано для декорирования и защиты от коррозии стальных деталей и изделий.  Покрытие может быть использовано для декоративной отделки и защиты от коррозии художественных изделий, а также для нанесения на инструменты и крепежные изделия (шайбы, гайки, болты, саморезы и т.д.) вместо цинкового покрытия или щелочного оксидирования.
2
Известен способ получения конверсионного покрытия электрохимическим фосфатированием в электролите (г/л): оксид цинка 9 г/л, ортофосфорная кислота 22 г/л,  тринатрийфосфат 25 г/л. Фосфатирование выполняют в электролите нагретом до температуры 65-75°С плотностью тока 2-3 А/дм в течение 15-20 минут (см. Дасоян М.А.,Пальмская И.Я., Сахарова Е.В. Технология электрохимических покрытий. Л: Машиностроение, 1989г, таблица 27.5, электролит 3, с 319). В аналоге, также как и в предлагаемом способе,  в состав электролита входят фосфаты. Однако, в аналоге предлагается использовать горячий электролит. Также недостатками аналога являются более низкая скорость процесса и невозможность качественно фосфатировать изделия сложной конфигурации.
2
Известен способ получения антикоррозионного покрытия электролитическим оксидированием стали в электролите, содержащем натрий хлористый концентрацией 250-300г/л с помощью переменного тока плотностью 1,0-1,4 А/см. Этот способ, также как и предлагаемое изобретение, позволят за 120-150 секунд получать чёрные покрытия на стали, при этом можно наносить покрытия на изделия сложной конфигурации (Патент  RU №2639756 С1 Способ электролитического оксидирования стали. Автор Бабынин И. В. Опубликовано: 22.12.2017 Бюл. № 36) Однако, получаемое покрытие обладает недостаточной защитной способностью от коррозии.
2
Наиболее близким аналогом (прототипом)  является способ получения антикоррозионного покрытия электрохимическим чернением стали в электролите,  содержащем (г/л):  натрий хлористый 250-300, сахар 100-200 и синтанол ДС-10 концентрацией 1-3. Электролиз проводят с помощью переменного тока плотностью 0,6-1,0 А/см в течение 0,5-1,5 мин. (см. Патент RU 2559610, C25D 5/04, C25D 9/10, C25D 11/34. Способ электрохимического чернения стали. Авторы: Бабынин И.В., Тихонов А.А. Опубликован 10.08.2015). Прототип, также как предлагаемое изобретение, позволяет очень быстро покрывать изделия, в том числе, сложной конфигурации, используя переменный ток. Однако, получаемое по технологии прототипа, покрытие, в отличие от предлагаемого покрытия, не обладает достаточной защитной способностью от коррозии.
Задачей изобретения являетсяповысить защитную антикоррозионную способность конверсионного покрытия на стальных изделиях, в том числе и сложной конфигурации, высокоскоростным электролитическим способом.
Предлагаемое изобретение позволяет получить следующий технический результат: повысить защитную антикоррозионную способность покрытия на стальных изделиях, в том числе и сложной конфигурации, высокоскоростным электролитическим способом.
Технический результат достигается тем, что в способе нанесения антикоррозионного покрытия на стальные изделия, включающем электролиз в ванне с электролитом, в качестве электролита используют электролит с компонентами, г/л: гидрофосфат натрия 100-150, гексацианоферрат (II) калия 2-4, гексацианоферрат (III) калия 8-10 и танин 6-8, а электролиз проводят в течение 1-2 мин при плотности переменного тока промышленной частоты 0,5-2,0 А/см2 и температуре 18-40°С, затем отключают переменный ток промышленной частоты и осуществляют выдержку в указанном электролите в течение 5 мин.
Предложен способ нанесения антикоррозионного покрытия на стальные изделия в гальванической ванне с электролитом с помощью переменного тока промышленной частоты. Применяют электролит, состоящий (в г/л) из: гидрофосфата натрия 100-150, гексацианоферрат (II) калия (жёлтая кровяная соль) 8-10, гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) 2-4 и танина 6-8. Гидрофосфат натрия повышает электропроводность электролита и способствует повышению концентрации фосфатов на поверхности стали, что приводит к формированию покрытия, содержащего нерастворимые фосфаты железа. Гексацианоферрат (II) калия (жёлтая кровяная соль), гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль) и танин могут образовывать с ионами железа нерастворимые соединения, способные заполнять поры формируемого конверсионного покрытия и соответственно повышать защитную способность создаваемых покрытий. Так ионы трёхвалентного железа взаимодействуют с жёлтой кровяной солью, образуя нерастворимое в воде соединение - берлинскую лазурь. При взаимодействии красной кровяной соли с ионами двухвалентного железа получается турнбулевая синь, также не растворимая в воде. Танин является ингибитором коррозии и также способен создавать с ионами железа нерастворимые в воде соединения - танаты железа (Кнунянц И.Л. Краткая химическая энциклопедия, М., Советская энциклопедия, 1967, т.5, c.20).
2
Электролиз выполняют при плотности переменного тока промышленной частоты 1,0-2,0 А/см при температуре 18-40°С и времени обработки 1-2 мин. Электролит специально не нагревают, он может нагреваться при соотношении: сила тока/объём электролита более 3 А/л. После электролиза, покрываемые изделия выдерживают в электролите в течение 5 минут для уменьшения пористости за счёт образования нерастворимых соединений с ионами железа.  Предлагаемый способ позволяет получать на поверхности стали покрытие чёрного цвета, обладающее защитной способностью от коррозии.
Пример 1
2
Наносили предлагаемое покрытие на образцы из стали 10кп размерами 50х10х0,2 мм изогнутые посередине под углом 45°.  Образцы перед нанесением покрытия обезжирили венской известью, промывали в воде. Предлагаемое покрытие наносили в лабораторной ванне, при этом, на параллельно расположенные в ванне штанги завешивали сразу два образца, один напротив другого. В примере 1 использовали электролит с минимальной концентрацией компонентов, г/л: гидрофосфат натрия 100, гексацианоферрат (II) калия 2, гексацианоферрат (III) калия 8, танин 6. При этом использовали плотность переменного тока 1А/см. Температура электролита 18°С  Время обработки 1 минута. После отключения тока образец выдержали в электролите ещё  5 минут. Покрытие чёрного цвета, ровное и гладкое сформировалось по всей поверхности образца. Пластину из стали 10кп. размером 50х10х0,2 мм покрыли по технологии, представленной в прототипе. Провели сравнительные коррозионные испытания.  Время появления первых очагов коррозии в 12% водном растворе морской соли увеличилось в 1,6 раза по сравнению со стальными образцами, покрытыми по технологии прототипа.
Пример 2
2
Образцы были такими же, как в примере 1, и готовили их также, как и в примере 1. Предлагаемое покрытие наносили в лабораторной ванне, используя электролит с максимальной концентрацией компонентов следующего состава, г/л: гидрофосфат натрия 150, гексацианоферрат (II) калия 4, гексацианоферрат (III) калия 10, танин 8. При этом использовали плотность переменного тока 2,0 А/см. Температура электролита 40°С. Время обработки (электролиза) 2 минуты. После отключения тока образец выдержали в электролите ещё 5 минут.  Покрытие ровное, матовое, чёрного цвета сформировалось на всей поверхности образца. Пластину из стали 10кп. размером 50х10х0,2 мм покрывали по технологии, представленной в прототипе. Провели сравнительные коррозионные испытания.  Время появления первых очагов коррозии в 12% водном растворе морской соли увеличилось в 1,9 раз по сравнению со стальными образцами, покрытыми по технологии прототипа.