Раствор для химического оксидирования алюминия и его сплавов

Раствор для химического оксидирования алюминия и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РАСТВОР ДОЯ ХИМИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, содержащий хромовый ангидрид, фторсодержащее неорганическое соединение и калий железосинеродистый, отличающий с .я тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия с основой, он дополнительно содержит двуокись титана, а в качестве фторсодержащего неорганического соединения - фтористоводородную кислоту при следующем соотношении кбмпонентов , г/л: Хромовый ангидрид 3,,0 Калий железосинеродистый 0,5-1,0 Фтористоводородная кислота 0,5-1,5 сл Двуокись титана 0,8-1,0

СОКИ СОВЕТСКИХ

ООЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

4(5!) С 23 С 22 67

3,0-5 0

Хромовый ангидрид

Калий железосинеродистый

0,5-1, О

Фтористоводородная кислота

0,5-1,5

0,8-1,0

Двуокись титана

rgcvgapcxee A eov xv. ceca

re дялам изовретений и отнрьпмй (21) 3648826/22-02 (22) 04.10.83 (46) 07.04.85. Вюл. Ф 13 (72) А.В. Мелешко, A.È. Плющев, В.Н. Волколунов, А.В. Куранов, Н.А. Шакунас, А.А. Калинин и В.Н. Полянин (71) Московский автомобипьный завод им. И.А. Лихачева (53) 621.794.62:669.056.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 865977, кл. С 23 Р 7/26, 1980. .2. Авторское свидетельство СССР

В 388062, кл. С 23 F 9/00, 1972. (54) (57) РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО

ОКСИДИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ, содержащий хромовый ангидрид, фторсо„„Я0,,114889 держащее неорганическое соединение и калий железосинеродистый, о т л ич а ю щ и и с;я тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия с основой, он дополнительно содержит двуокись титана, а в качестве фторсодержащего неорганического соединения — фтористоводородную кислоту при следующем соотношении кдмпонентов, г/л:

1148897

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии посредством химической обработки поверхности металлов, в частности к раствору для химического оксидирования алюминия и его сплавов, и может быть использовано в автомобилестроении, приборостроении и т.д.

Известен раствор для оксидирования алюминия и его сплавов, содержащий 10 соединения шестивалентного хрома, фторсодержащее неорганическое соединение, преимущественно натрий кремнефтористый, и вещество, выбранное из группы, включающей калий железо- 15 синеродистьй, натрий, нитроэопентацианоферрат и ацетонитрил 1 1 ).

Недостатком данного раствора является то, что он обладает невысокой прочностью сцепления покрытия с осно-20 вой, особенно при обработке деталей из высококремнистых литейных алюминиевых сплавов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- 25 мому результату является раствор для химического оксидирования алюминия и его сплавов (2), содержащий, г/л:

3-10

Хромовый ангидрид

Натрий кремнефтористый

3-5

Калий железосинеродистый

Борная кислота

Недостатком известного раствора является то, что при его использовании для покрытия высококремнистых литейных алюминиевых .сплавов, широ- 40 ко приМеняемых в автомобилестроении, вследствие слабой прочности сцепления его с основой, требуется глубокое травление деталей в сильнощелочных растворах. Вследствие это- 45 го, при обработке деталей типа пары цилиндр - поршень, требующих коррозионной стойкости и высокого класса чистоты поверхности трущейся пары, необходима дополнительная опера- 50 ция по восстановлению требуемой чистоты механической обработкой, в частности хонингования, что снимает и само покрытие. Кроме того, более глубокое травление снижает коррозион-55 ную стойкость и требует дополнительного пассивирования после оксидирования.

Цель изобретения — повышение прочности сцепления покрытия с основой.

Эта цель достигается тем, что раствор для химического оксидирования алюминия и его сплавов, содержащий хромовый ангидрид, фторсодержа. щее неорганическое соединение и калий железосинеродистый, дополнительно содержит двуокись титана, а в качестве фторсодержащего неорганического соединения — фтористоводородную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:

3,0-5 0

Хромовый ангидрид

Калий железосинеродистый

0,5-1,0

Фтористоводородная кислота

0,5-1,5

Двуокись титана 0,8-1,0

При введении в раствор двуокиси титана и использовании в качестве фторсодержащего неорганического соединения фтористоводородной кислоты протекает реакция

Т10 + 2 HF TiOF + F + Н О

Эта реакция является равновесной, соблюдается постоянство концентраций фторид-ионов и ионов

Ti0F а также свободной фтористоводородной кислоты в недиссоциированном виде, В процессе оксидирования протекание этой реакции с расходованием фторид-ионов и ионов TiO ведет к смещению направления реакции вправо с постепенным растворением твердой фазы двуокиси титана и диссоциацией свободной фтористоводородной кислоты. Поэтому наличие в растворе двуокиси титана в виде твердой фазы подцерживает постоянную концентрацию активных фтор-ионов на оптимальном уровне для протекания реакции образования окисно-фторидной пленки на алюминии, повышающей прочность пленки сцепления с основой. Образующийся в результате реакции ион TiOF взаимодействует с хромовым ангидридом, входит в состав окисной пленки, повышает ее корроэионную стойкость, а также увеличивает прочность сцеп ления пленки с основой вследствие наличия в составе пленки ионов титана.

Для приготовления раствора растворяют в воде расчетные количества

1148 хромового ангидрида и калия железоеинеродистого, затем добавляют расчетные количества фтористоводородной кислоты и двуокиси титана при постоянном перемешивании. Обработка деталей производится при постоянном перемешивании раствора для поддержания двуокиси титана во взвешенном состоянии. Корректирование ведется по данным химического анализа. До- 1О бавление титана производится периодически по мере его выработки визуально.

Предлагаемый раствор был испытан с различными соотношениями компонен- f5 тов. Для сравнения был испытан также известный раствор. Примеры растворов приведены в табл. 1. Обработке подвергались детали из высококремнистого литейного алюминиевого спла- 20 ва АК-13 при 25 С в течение 1,5 мин.

Обезжиривание деталей перед оксидированием производят для того, чтобы шероховатость поверхности деталей не увеличивалась и осуществлялась 25 по ГОСТУ 9.047-75 химически в растворе Лабомида-203 30 г/л при 60 С в течение 3 мин, затем после промывки детали активируют в растворе азотной кислоты 150 г/л и фтористоводо- щ родной кислоты 20 г/л при комнатной температуре в течение 5 с. После промывки детали оксидируют в растворах, приведенных в табл.

Качество полученных покрытий 35 проверяют на коррозионную стойкость, прочность сцепления покрытия с подложкой и по внешнему виду.

Коррозионную стойкость определяют в коррозиоиной камере распылением ЗХ-ного раствора поваренной соли в течение 1 мин через каждые 14 мин нри комнатной температуре. Испытания проводят в течение 200 ч.

Прочность сцепления определяют стойкостью к истиранию в сухом виде путем трения мягким резиновым лас897 4 тиком по покрытию. Если после 2-3 протирок покрытие не стирается, то прочность сцепления удовлетвори, тельная (+). Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Замеры шероховатости до и после покрытия показывают, что она не снижается для предлагаемого раствора и известного при данной схеме лрове дения техпроцесса. Исходная шероховатость и шероховатость после оксидирования составляет 0,32 + 0,63

v V что соответствует о8 + ч9.

Как видно, из табл. 2, предлагаемый раствор для химического оксидирования при заданных соотношениях компонентов (примеры 2-4) обеспечи:вает высокую прочность сцепления покрытия с основой и коррозионную стойкость. При уменьшении концентрации компонентов в предлагаемом растворе снижается коррозионная стойкость, а при увеличении — снижается коррозионная стойкость и прочность сцепления.

Предлагаемый раствор позволяет

t повысить прочность сцепления с основой. Проведенные промышленные испытания показали, что срок службы предлагаемого раствора в 3-4 раза выше, чем известного ° Ввиду более низких концентраций основных компонентов в предлагаемом растворе расход их меньше, чем в известном. Таким образом, достигается экономия в расходе химикатов, идущих на процесс оксидирования. Сохранение чистоты поверхности исключает дополнительные затраты на механическую обработку по восстановлению чистоты поверхности, затраты на инструмент, технологическую оснастку, высвобождение производственной площади, экономию электроэнергии, высвобождение рабочих-станочников.

Технико-экономическая эффективность от использования изобретения составит около 40 тыс. руб/год.

Хромовый ангидрид

Натрий кремнефтористый

1148897

Продолжение табл.1

Компоненты, г/л

0,5 1

Калий железосинеродистый

0,75 0,3 1,2

3,5

0,8

0 9 07 1,1

Фтористоводородная кислота

0,5

1,5 1

0,3 1,7

Таблица 2

Свойства

Прочность сцепления

Внешний вид Коррозионная стойкость

Коррозия

1 Серый

2 Светложелтый

Нет коррозии

3 Желтый

Следы коррозии

5 Светложелтый

Коррозия

6 Темножелтый.

Составитель А. Бордачева

Редактор А. Шишкина Техред Ж.Кастелевич Корректор A- Зимокосов

Заказ 1828/17 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственно "о,комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Борная кислота

Двуокись титана

Примеры растворов

Примеры растворов

) 2 j 3 (4

1 (5 (б