Раствор для наполнения анодных пленок на алюминии и его сплавах

Раствор для наполнения анодных пленок на алюминии и его сплавах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (si)s С 25 0 11/18

ГОсудАРстВенный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789319/26 (22) 09.02.90 (46) 15.08.92. Бюл. М 30 . (71) Научно-производственное объединение

"Интеграл" (72) Т.В. Никуленок, В.Л, Кусенко, В.И. Ермоленко и Т.И. Александрова (56) Патент США М 4521463, кл. В 05 D

1/18,1985, Авторское свидетельство СССР Q

562592, кл. С 25 D 11/18, 1975.

Изобретение относится к технологии изготовления часовых корпусных деталей для наполнения анодных пленок на алюминии и его сплавах, Известен водный раствор для уплотнения анодной пленки на алюминии, в кото.рый детали погружают на 10-15 мин.

Раствор содержит, r/ë:

Гидролизуемые.соли металлов Nl. Со, Al, Cu, Zn, РЬ 2-8

Соли сульфоновой кислоты 0,25-1,5

Растворимый сульфат . 0,5-1,5

На уплотненной поверхности не возникают белесые пятна, требующие удаления.

Однако по причине присутствия в растворе сульфат-ионов и нестабильности соли продуктов формальдегидной конденсации ароматической сульфоновой кислоты получаемое покрытие обладает недостаточной коррозионной стойкостью и не,имеет достаточной воспроизводимости. (54) РАСТВОР ДЛЯ НАПОЛНЕНИЯ АНОДHblX ПЛЕНОК НА АЛ)ОМИНИИ И ЕГО

СПЛАВАХ (57) Использование: изготовление часовых корпусных деталей. Сущность изобретения: анодные пленки наполняют в растворе, содержащем, г/л: никель уксуснокислый 1-3; смачиватель ОС-20 0,05 — 0,2; полистиролсульфокислота 1,0-1,25; хромовый ангидрид 0,05-0,2; вода остальное. 1 табл.

Наиболее близким к заявляемому является раствор для уплотнения анодных пленок на алюминии и его сплавах на основе никеля уксуснокислого, сульфосалициловой кислоты, перекиси водорода, сульфонола, синтамида при следующей концентрации компонентов, г/л:

Никель уксуснокислый 0,3-10

Сульфосалициловая кислота 0,02 — 1,2

Перекись водорода 0;01-2,0

Сульфонол 0,05 — 5,0

Синтамид 0,03-5,0

Вода Остальное

Сульфонол и синтамид в данном растворе играют роль неионогеййого смачивателя.

Однако по причине присутствия в растворе синтамида, из-за его способности коагулировать в растворе пленки после такой обработки обладают недостаточной коррозионной стойкостью и износостойкостью.

После наполнения поверхность детали целесообразно протирать ветошью для удаления налета.

1754800

Цель изобретения — улучшение качества анодных пленок за счет повышения их иэносостойкости и коррозионной стойкости при одновременном улучшении внешнего вида.

Процесс наполнения анодной пленки основан на его заполнении сложными продуктами наполнителя, сопровождаемом частичным химическим взаимодействием используемой среды с поверхностью анодной пленки. В данном случае следует предположить, что протекает сложная реакция

10 полистиролсульфокислоты с ионами хрома, адгезируемыми поверхностью оксида спла- ва из раствора уплотнения. а также с ионами алюминия, меди, цинка и др..металлов, входящих непосредственно в основу материала,т,е. сплавов. В результатеобразуется дополнительная пленка, которая защищает поверхность от атмосферного воздействия и увеличивает износостойкость покрытия.

Для приготовления раствора используется ,дистиллированная вода. Если вода содержит примеси, то процесс гидратации оксида протекает неполно. Поры закрываются не полностью.

Полистиролсульфокислота — полиэлектролит. Полистиролсульфокислота обладает сложной способностью связывать катионы металлов за счет сильного электростатиче30 ского притяжения их полиионов. Предположительно, полистиролсульфокислота вступает в реакцию с поверхностью оксида путем сложной химической реакции, при этом как бы эадубливается поверхность и формируется защитная декоративная пленка с незначительным блеском.

При концентрации полистиролсульфокислоты менее 1,0 г/л наблюдается незначительная пятнистость поверхности, 40

При концентрации полистиралсульфокислоты более 1,25 г/л на поверхности анодной пленки наблюдается белый неудаляющийся налет.

Оптимальная концентрация полисти50 низм уплотнения сложный и предположительно сводится к тому, что происходит адсорбционное наполнение пленки, при этом имеет место гидратация анодного окисла. При концентрации никеля уксуснокислого менее 1,0 г/л наблюдается пятнистость поверхности, При концентрации никеля уксуснокислого более 3,0 г/л наблюдается незначительный зеленоватый налет на поверхности окисла. Оптимальная

55 ролсульфокислоты должна быть 1,0-1,25 45 г/л.

Никель уксуснокислый используется для заполнения пор анодной пленки в сочетании с полистиролсульфокислотой. Мехаконцентрация никеля уксуснокислого должна быть 1 — 3 г/л.

В данном случае на поверхности оксида наблюдается равномерная пленка (при соблюдении оптимальных концентраций других компонентов).

Хромовый ангидрид способствует некоторой дегидратации и пассивации поверхности, При этом хром включается в покрытие. Ионы хромового ангидрида частично адсорбируясь из раствора поверхностью, вступают в реакцию со сложным соединением полистиролсульфокислоты, никеля и других металлов, содержащихся в сплаве, в результате чего образуется защитная пленка.

Уменьшение концентрации хромового ангидрида менее 0,05 г/л приводит к пятнистости поверхности. Увеличение концентрации более 0,2 г/л приводит к желтому налету на пленке.

Неионогенный смачиватель — смесь Iloлиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов — предназначен для снятия поверхностного напряжения на границе раствор — поверхность. При уменьшении концентрации неионогенного смачивателя ." енее 0,005 г/л наблюдается бархатистый налет. При увеличении концентрации более

0,2 г/л требуется длительная отмывка поверхности во избежание белесости, а это приводит к снижению декоративных свойств поверхности. Вода в данном случае является растворителем, Примеры (см. таблицу) подтверждают возможность осуществления изобретения с получением положительного эффекта при использовании всей совокупности существенных признаков изобретения, укаэанных в его формуле.

Пол исти ролсульфокислота — жидкость желтого или желто-коричневого цвета, коэффициент экстинкции при длине волны 262 мкм 390-420 r-экв см л (ТУ 88-БССР3535192-5-89), Неионогенный смачиватель — препарат

ОС-20, представляющий собой смесь полиэтиле нгли коле вых эфиров высших жи рных спиртов — воскообразные чешуйки или твердая масса от светло-желтого до желтого цвета. рН водного раствора с массовой долей препарата 10% 8,0-1,05 (ГОСТ 10730-82).

Хромовый ангидрид — чешуйчатые небольшие пластинки или гранулы малиновокрасного цвета толщиной не более 3 мм; массовая доля хромового ангидрида не более 0,07% (ГОСТ 10730-82).

Никель уксуснокислый — кристаллы голубовато-зеленого цвета, растворимые в воде и в растворах. минеральных кислот, l754800 нерастворимые в этиловом спирте (ТУ 6-093848 87).

Раствор наполнения готовится следующим образом, Навески никеля уксуснокислого и хромового ангидрида в расчете на 1 л уплотняющего раствора помещают в стеклянный стакан и заливают 0,7 л подогретой до 4060 С дистиллированной воды. После растворения указанных солей при перемешивании добавляют смесь полиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов. Затем к раствору добавляют требу.емое количество (1,0-1,25) полистиролсульфокислоты. После этого объем раствора доводят дистиллированной водой до 1 л.

Фильтруют через стеклянный фильтр; рН готового раствора составляет 6,5. Нагрев раствора осуществляют до 85 С. Уплотнение покрытия толщиной 8 мкм проводят в течение 15 мин. После этого детали с уплотненным анодным покрытием промывают в горячей, а затем в холодной проточной дистиллированной воде. После промывки детали высушивают при комнатной температуре. Обработке подвергают изделия из сплавов АД-1н и ЦАМ 4-1.

АД-1н — малолегированный сплав, содержащий, : алюминий At . 99,3; Си

0,05; M90,05; Мп 0,025; Zn 0,10; Fe0,3.

ЦАМ 4-1 — сплав на основе цинка, имеющий следующий состав, g: Zn 95; Al 4; Си

1 (ГОСТ 21438-75).

Испытания покрытий на корроэионную стойкость проводили в среде серусодержащих агентов и в среде искусственного пота.

Испытания в среде серусодержащих агентов, %:

Натрий уксуснокислый крист, 25

Вода 75

На пластинку из инертного неметаллического материала наносится тиоацетамид (тв.) в количестве 0,5 г/дм поверхности.

Температура 24+ 2 С. Продолжительность

48ч, Испытания в среде искусственного пота, г/л:

Хлористый натрий 20,0

Хлористый аммоний 17,5

Мочевина 5,0

Кислота уксусная 2,5

Кислота молочная 15,0

Температура 40+ 2 С. Продолжительность 24 ч.

Критерий; отсутствие на значимой поверхности продуктов коррозии покрытия, основного металла и (или) подслоя в вйде солевых отложений зеленого, голубого или белого цвета; для искусственного пота— продуктов коррозии в виде коричневых или

1,0 — 1,25

0,05 — 0,2

Остальное черных точек, пятен. ДопускаЮтся незначительное потускнение и цвета побежалости, легко удаляемые протиркой фланелью; общее потускнение низкопробных покрытий.

5 Испытание покрытий на износостойкость проводили в барабане, заполненном абразивным материалом. Критерием оценки износостойкости покрытия является время, в течение которого произошло

10 истирание до основного металла. . Толщину покрытия измеряли металлографическим методом.

Внешний вид покрытия проверяли визуально, на расстоянии 25 см от контролируе15 мой поверхности при освещенности не менее 300 лк методом сличения с контрольными образцами, Как видно из таблицы, оптимальными являются составы растворов, представленных е

20 примерах 2.3,4.7,8,9,12.13,14,17,18,19.

При использовании растворов. приведенных в примерах 5 и 10, анодная пленка после наполнения обладает достаточной иэнасостойкостью. однако не выдерживает кор25 розионных испытаний.

Предлагаемый раствор на пол не н ия анодных пленок целесообразно использовать на все виды сплавов, в которых содержится алюминий. В сравнении с

30 прототипом применение данного раство з позволяет повысить износостойкость крытия на 34-35%, повысить его корроз онную стойкость, получить покрытие хорошего декоративного вида. Кроме того, примене35 ние данного раствора позволяет увеличить производительность процесса наполнения в 2 раза (с 30 до 15 мин).

Использование заявляемого изобретения в сравнении с прототипом позволит по40 высить качество получаемых покрытий; улучшить технологичность процесса химического наполнения анодных пленок алюминия и его сплавов.

Формула изобретения

45, Раствор дпя наполнения анодных пленок на алюминии и его cnhaaax, включающий уксуснокислый никель, смачиватель и воду. отличающийся тем, что, с целью повышения иэносостойкости, коррозион50 ной стойкости пленок и улучшения внешнего вида, он дополнительно содержит полистиролсульфокислоту, хромовый ангидрид и смачиватель ОС-20 при следующем соотношении компонентов, г/л:

55 Никель уксуснокислый 1 — 3

Смачиватель ОС-20 0,05 — 0.2

Полистиропсульфокис; лота

Хромовый ангидрид

Вода

1754800

Время обработки, мин!

lример, р

Наличие налета

Качество покрытия

Температура> С

Концентрация, г/л

Износостойкость мин

Состав раствора

Стойкость в серосодерюаь1ей среде, ч

Стойкость в среде искусственного пота, ч в

Никель уксуснокиспый

Предлагаемый раствор

0,8 15

0,1

1,125

0,125

Неионогенный смачиаатель

ПолистиРолсульфокислота

Хромовый ангидрид

Остальное

Вода

Никель уксуснокислый

Неионогенный смачиввтель

1,0

0,1

Полистиролсульфокислота . 1.125

Хромовый ангидрид 0,125

Вода Остальное

Никель уксуснокйспый 2,0

О,l

1,125

Неионогенный смачнватель

Полистиролсульфокислота

Хромовый ангидрид - . . 0,125

Вода Остальное

Никель уксуснокислый

Неионогенный смачиватель

3,0

0,1

Полистиролсупьфокислота 1>125

Хромовый ангидрид 0> 125

Воца Остальное

3,2

0>l

1, 125

О, 125

Остальное

2,0

0>003

1,125

0,125

Остальное

2,0

0,005

1,125

0,125

Остальное

Никель уксуснокислый

Неиойогенный смачиватель

Полистиролсульфокислота

Хромовый ангидрид

Вода

9.0

2,0

0,1

1,125

0,125

Остальное

Никель уксуснокиспый

Неионогенный смачиаатель

Полистиролсульфокислота

Хромовый амгидрид

Вода

2,0

0,2

1 >125

0,125

Остальное

Никель уксуснокислый

Наионогенный смачиаатель

Полистиролсульфокислота

Хромовый ангидрид

Вода

Никель уксуснокиспый

Неионогенный смачиватель

Полистиропсульфокислота

Хромовый ангидрид

Ооца

2,0

0,25

1, 125

0,125

Остальное

Никель уксуснокнслый

Неионогенный смачиаатепь

Полистиролсульфокислота

Хромовый ангидрид

Вода

2,0

0,1

0,8

0,125

Остальное

2,0

0>1

1 ° О

0,125

Остальное

Никель уксуснокислый

Неионогенный сначиватель

Полистиролсульфокислота

Хроиовый ангиДРиД

Вода

Никель уксуснокислый

Иеионогенный смачиватель

Полистиролс. пьфокислота

Хромовый ангидрид

Вода

Никель уксуснокислый

Неионогемный смачиватель

Полистиропсульфокислота

Хромовый ангидрид

Вора

15

Никель уксуснокислый

Неионогенный смачиватель

Полистиролсульфокислота

2,0

О,I

1,3

I >

Никель уксуснокислый

Неионогенный смачнватель

Полистиролсульфокиспоте

Хромовый ангидРид

Вода

Никель уксуснокислый

Неионогенный смачиватель

Полистиролсульфокислота

Хромовый ангидрид

Вода

2,0

О,l

t,125

0>125

Остальное

2,0

0,1

1,25

0; 125

Остальное

85 45 не выдержал 24 ие выдержал Есть . 40

I5 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

15 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

15 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

15 85 48 выдержал 24 ме выдержал Есть 60

15 85 48 выдержал 25 не выдержал Есть 40

15 85 48 выдержал 24 выдержал Нет

15 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

15 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

15 85 48 выдержал 24 не выдержал Есть 60

15 85 . 48 не выдержал 24 выдержал Есть 40

15 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

15 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

15 85 48 выдержал 24 выдержал . Нет 60

15 85 48 выдержал 24 не выдержал Есть 40

1754800

Продолжение таблицы з --ь--- - ---- --------------ь--- -- - --ь - -1Хромовый ангидрид 1,3

Вода Остальное (9, 2,0

0,1

1,125

0,03

Остальное

Никель уксуснокислый

Неионогемный смачиват.ель

Полистиролсульфокиспота

Хроиовый ангидрид

Воца

85 48 выдержал 24 не выдержал Есть 30

85 48 выдержал 24 выдержал Нат 60

15. 17

Никель уксуснокиспый

Неионогенный сначиватель

2,0

0,1

l 125

0,05

Остальное

Полистиролсульфокислота

Хроновый ангидрид

Вода

85 . 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

Никель уксуснокислый

Неионогенный смачиватель

Полистиропеульфокиспота

Хромовый ангидрид

Вода

2,0

0,1

I, 125

О, 125

Остальное

15 . 85 48 выдержал 24 выдержал Нет 60

Никель уксуснокцслый

Неионогенный сначиаатепь

Полистиролсульфокиспота

Хромовый анг ндрид

Вода

0,1

1, 125

0,2

Остальное

Никель уксуснокислый

Неноногенный смачиаат ель

Попистиропсульфокислота

Хромовый ангидрид

Вода

2,0

О,!

1,125

0,25

Остальное

Известный раствор

30 92

15 85 48 не выдержал 24 не выдержал Есть 40

Никель уксуснокиспый

Сульфосалициловая кислота

Перекись водорода

Сульфоноп

Синтамид

Вода

0,2

0,51

1,005

2,52

2,51

Остальное

30 92 48 не выдержал 24 не выдеджал Есть 30

Никель уксуснокислый

Сульфосалициповал кислота

Перекись водорода

Сульфоноп

-Синтамид

Вода

0,3

0,61

1, 005

2,52

2,51

Остальное

30 92 48 не выдержал 24 не выдержал Есть 40

Никель уксуснокнслый

Сульфосалициловая кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтамид

Вода

6,5

0,61

1,005

2,52

2,51

Остальное

30 92 48 не выдержал 24 не выдержал Есть 30

Никель уксуснокислый

Сульфосалнциловая кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтамид

Вода

26

Никель уксуснокислый

Сульфосалициловап кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтамид

Вода а

30 92 48 не выдержал 24 не выдержал Есть 40

Никель уксуснокислый

Сульфосалицилоаап кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтамид

Воде

92 48 не выдержал 24 не выдержал Есть 40

Никель уксуснокислый

Сульфосалнциловап кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтанид

Вода

Никель уксуснокислый

Сульфосалициловап кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтамид

Вода

6,5

1,2

1>005

2,52

2,51

Остальное

92

30 92 48 не выдержал 24 не выдержал Есть 30

Никель уксуснокислый

Сульфосалициловап кислота

Перекись водорода

Сульфонол

5,5

1,3

1,005

2,52

10,5

0;Gl

I 005

2,52

2,51

Остальное

6,5

0,0!

1 005

2,52

2,51

Остальное

6,5

0,02

1,005

2,52

2,51

Остальное

6,5

0,61

1,005

2,52

2,51

Остальное т г в (6 )7 )8 ь

48 не выдержал 24 не выдержал есть

48 не выдержал 24 не выдержал Есть 30

48 не выдержал 24 не выдержал Есть 40

1754800

12 (4 > °

Пройолаемне теОлицы В ) 9

i «Фьеск>>>> а»

Сиитанид

Вода

Никель уксуомокислмй

Сульфосалнцнловал кислота

33>>3>O>C»CL 4О33О3>О4О

Сульфонол

Синтаинд

Воцэ

Никель уксусмокислмй

Сульфосалицилоэал кислота

Перекись водорода Сульфомол

Симтамид

Вода

Никель уксуснокнслмй

Сульфосалициловал цислота

Перекись еояОРОда

Сульфомол

Скитами!3

Вода

Никель уксусмокислмй

Сульфосэлицилоаэл кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтамид

Вода

Никель уксуснокмслмй

Сульфосалнцмлоаал кислота

Перекись водорода сульфомол

Синтаимд

Никель уксусмокиспый

Сульфосалмцнловал кислота

Перекись водорода

Сульфомол

Смнтамнд

Вода

Нмкепь уксусмокислмй

Сульфосалмцнлоеал кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Смнтаммд

Вода

Никель уксусмокислый

Сульфосалицмлоеал кислота

Пепекись водорода

Сульфоноп

Синтамид

Вода

37.39

Никель уксусиокислый

Супьфосалмцнлоэал кислоте

Перекись водорода

Супьфонол

Сннтаннд

Вода

Никель уксусмокнслый

Сульфосалициловал кислота

Перекись водорода

Сульфоиол

Синтаиид

Вода

Никель уксуснокнслый

Сульфосапициловал кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Симтанид

Вод4

Никель уксуснокислый

Сульфосалиципоеал кислОта

Перекись аодОрода

Сульфонол

Симтаиид

Вода

43

Никель уксуснокислый

Сульфосалицилоаал кислота

Перекись водорода

Сульфонол

Синтвнид

Вода

2,51

Остальное б;5

0,61

0,005

2 ° 52

2,51

Остальное

6>5

0,61

0>0!

2,52

2,51

Остальное

6,5

0,61

1,005

2,52

2,51

Остальное

6,5

0,61

2,0

2,52

2,51

Остальное

6,5

0>6!

2,5

2,52 г,51

Остальное

6, 5

0,61

1 >005

0,03

2,51

Остальное

6,5

0,61

3 ° 005

0,05

2 ° Sl

Остальное

6,5

0,61

l,005

2,52

2,51

Остальное

6,5

0,61

1,005

5,0

2 ° 51

Остальное

6,5

0,61

1,005

5,5 г,51

Остальное

6,5

0,63

1,005

2,52

0,01

Остальное

6,5

0,61

1,005

2,52

0,03

Остальное

6,5

0,61

1,DOS

2,52

2,53

Остальное

30 92 48 нэ вмдераал 24 не выдераал Есть 30

30 92:48 ме еыдераел 24 не вмдераал Есть 40

30 92 " 48 ме Ъмдераал 24 ме емдераал Есть

30 92 48 не вмдераал 24 не выделал Есть

30 92 48 не амдераал 24 ие амдераал Есть 30

30 92 48 нв вмдераал 24 ме ацдвраал Есть 30

30 92 48 не выдераал 24 не выдараал Есть 40

30 92 48 не вмдераал 24 ме вмдараал Есть 40

30 92 48 ме вмдераал 24 на вмдераел . Есть 40

30 92 ЬВ ме вмдараал 24 не емдераал Есть 30

30 92 48 ме вмдэраел 24 ие выдераал Есть 30

30 92 48 нэ еыдераал 24 ме вмдаравл Есть 40

30 92 48 ме емдераал 24 ме амдераал Есть 40

1754800

14

1 12 (3

44 Никель уксуснокислыд 6,5

:СУльфосвлмциловвк кислота 0,61

Перекись водорода 1,005

Сульфонол . 2,52

Синтанид 5е0

Вода Остальное

45 Никель уксуснокислыд 6,5

Сульфосалнциловал кислота 0,61

Перекись водорода 1,005

Сульфонол 2,52

Синтанид 5 2

Вола Остальное

30 . 92 48 не аыдеркал 24 ме еыдерювл Есть 40

30 92 48 не выдервал 24 не выдервал Есть 30

Составитель Т.Александрова

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор А.Маковская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Заказ 2810 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета bio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5