Деталь из сплава mg (варианты), нагнетатель воздуха с электрическим приводом, раствор для получения антикоррозионного покрытия и способ изготовления детали из сплава mg

Деталь из сплава mg (варианты), нагнетатель воздуха с электрическим приводом, раствор для получения антикоррозионного покрытия и способ изготовления детали из сплава mg

Реферат

 

Деталь из сплава Mg имеет на поверхности оксидную пленку, содержащую 15 - 35 ат.% Mg и 5 - 20 ат.% Мо, а на оксидной пленке имеется фторсодержащая суперводоотталкивающая органическая пленка. Также оксидная пленка может дополнительно содержать 10 - 30 ат.% Аl в виде оксида и не более 15 ат.% металлического Аl. Нагнетатель воздуха с электрическим приводом содержит двигатель, размещенный в корпусе, колесо-крыльчатку с каналами для прохода воздуха, закрепленное на вращающемся валу двигателя, неподвижные направляющие лопатки, выполненные напротив торца каналов для прохода воздуха в колесе-крыльчатке из сплава Mg, и корпус вентилятора с размещенным в нем колесом-крыльчаткой и неподвижными направляющими лопатками, при этом колесо-крыльчатка имеет оксидную пленку. Раствор для получения антикоррозионного покрытия путем химического превращения содержит оксокислотное соединение, содержащее атомы по меньшей мере одного тяжелого металла, выбранного из группы Мо, W и V, с концентрацией 0,05 - 1 М в отношении атомов тяжелых металлов, и имеющего рН 2 - 6, регулируемую с помощью серной или азотной кислоты. Способ изготовления детали из сплава Mg включает введение детали в контакт с водным кислотным раствором, содержащим оксокислотное соединение по меньшей мере одного тяжелого металла, выбранного из группы Мо, W и V, и образование на поверхности детали оксидной пленки. Технический результат заключается в образовании на поверхности детали из сплава Mg антикоррозионного покрытия. 5 с. и 20 з.п.ф-лы, 10 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способу выполнения антикоррозионного покрытия на сплаве Mg, на изготовленных из этого сплава деталях и бытовых электрических приборах, аудиосистемах и т.д.; использования материалов с таким антикоррозионным покрытием; а более конкретно, оно касается деталей из сплава Mg, имеющих высокую коррозионную стойкость, приобретаемую за счет обработки путем химического превращения, безвредной для окружающей среды; использования этих деталей; раствора для обработки путем химического превращения и способа формирования антикоррозионного покрытия.

Материалы из сплавов Mg имеют наиболее легкий вес среди используемых на практике металлических материалов, а также они имеют большой предел прочности и хорошие литейные качества и, поэтому, они широко применяются для изготовления корпусов, основных частей конструкций, различных элементов (деталей) и т. д. бытовых приборов, аудиосистем, летательных транспортных средств, автомобилей и т.д. В частности, сплавы, содержащие Al, AZ91D (Al: 8,3 - 9,7 вес.%) и АМ60В (Al: 5,5-6,5 вес.%) имеют хорошую текучесть, требующуюся для литья и "чиксо"-формовки, и, поэтому, они являются наиболее перспективными сплавами.

Однако Mg проявляет наибольший потенциал по отношению к стандартному электроду среди используемых на практике металлических материалов, что приводит к высокой склонности его к коррозии при контакте с другими металлами и очень плохой антикоррозионности в водных, кислотных, нейтральных или хлорных растворах. Следовательно, для его применения в местах, где недопустима коррозия, например, в местах, где требуется сохранение хорошего внешнего вида и т. д. , необходимым требованием является проведение предварительной антикоррозионной обработки. Покрытие - это наиболее популярное антикоррозионное средство, но трудно непосредственно наносить покрытие на материалы из сплава Mg, поскольку даже если получена в результате покрывающая пленка, то у нее имеется такой недостаток, как плохая адгезия. Иногда коррозия может возникать под покрывающей пленкой, поэтому обычно практикуется проводить перед нанесением покрытия некоторую обработку поверхности основы.

Технология обработки поверхности основы включает, например, обработку поверхности основы с образованием металлической оксидной пленки или получение пленки растворимой соли путем выполнения химического превращения (химической реакции) или анодирования с использованием таких оксокислотных солей тяжелых металлов, как хроматы, перманганаты и др., или фосфатов, для того чтобы улучшить коррозионную стойкость и адгезию покрывающих пленок.

Кроме того, часто в практике нанесения покрытий используют масляные краски и синтетические полимерные краски, которые содержат свинцовые соединения, порошок цинка и их соединения, хроматы и т.д. в качестве антикоррозионного пигмента.

В JP-A-9-176894 и JP-A-9-228062 описаны способы формирования антикоррозионных пленок на сплавах Mg.

Однако обработка поверхности, при которой используются специальные химические соединения, например хроматы, перманганаты и т.д., связана с проблемами защиты окружающей среды, например, проблемой загрязнения сточных вод и проблемой кожной аллергии у операторов, и сейчас такие виды обработки в значительной степени исключаются из использования частично из-за введенных в последнее время строгих норм. Фосфаты также в большей или меньшей степени вредны для окружающей среды и коррозионная стойкость получающихся фосфатных пленок неудовлетворительна. Сейчас разрабатываются способы замены таких видов обработки поверхности основы, но до сих пор существуют проблемы, связанные с коррозионной стойкостью и др.

С точки зрения защиты окружающей среды свинцовые соединения и хроматы, содержащиеся в антикоррозионных пигментах, используемых в технологиях по обработке с нанесением покрытий, также создают проблемы. Кроме того, коррозия, возникающая, вероятно, из-за диффузии кислорода или воды под покрывающей пленкой или из-за дефектов покрывающей пленки, представляет собой проблему, возникающую случайным образом.

Изобретение, описанное в упомянутой публикации JP-A-9-176894, касается электролитической обработки. Для выполнения процесса анодирования требуется источник электрической энергии высокого напряжения. Кроме того, также трудно получить полностью однородную пленку. В изобретении, описанном в публикации JP-A-9-228062, применяются способы обработки с использованием очень реактивных органометаллов, вследствие чего трудно получить полностью однородную пленку.

Кроме того, известна деталь из сплава Mg, имеющего на поверхности оксидную пленку, содержащую магний, хром, кремний, алюминий, вольфрам и ванадий, а также соединения, способные ингибировать коррозию магния и его сплавов (FR 2549092 А1, C 25 D 11/30).

Известна также деталь из сплава Mg, содержащего на поверхности оксидную пленку и органическую пленку, расположенную на оксидной пленке формулы X_nMR_m, где X - винил, аминогруппа, метил, фенил или другая органическая функциональная группа такого типа, R - гидролизирующийся органический радикал m + n = 3+6 (JP 58-34556В4, C 25 D 11/30).

Известен, кроме того, нагнетатель воздуха с электрическим приводом, содержащий двигатель, размещенный в корпусе, колесо-крыльчатку, закрепленное на вращающемся валу двигателя, неподвижные направляющие лопатки, каналы для прохода воздуха в колесе-крыльчатке и по крайней мере один вентилятор, в корпусе которого размещены колесо-крыльчатка и неподвижные направляющие лопасти (FR 2573128 A1 F 01 P 5/02).

Известен также раствор для получения антикоррозионного покрытия, содержащий оксокислотные соединения меди, никеля, железа, кобальта, цинка, марганца, серебра, свинца, магния, молибдена, вольфрама (JP 59016997 A, C 25 D 11/30).

Далее, известен способ изготовления детали из сплава Mg, включающий введение детали в контакт с водным кислотным раствором, содержащим оксокислотные соединения меди, никеля, железа, кобальта, цинка, марганца, серебра, свинца, магния, молибдена, вольфрама, и образование на поверхности оксидной пленки (JP 59016997 A, C 25 D 11/30).

Целью изобретения является изготовление деталей из сплава Mg, имеющих пленку с хорошей коррозионной стойкостью, полученную путем химического превращения с использованием безвредных для окружающей среды водных растворов; создание раствора для обработки путем химического превращения и способа для осуществления такой обработки.

Другая цель данного изобретения состоит в формировании на пленке, полученной путем химического превращения, суперводоотталкивающей (супергидрофобной) пленки.

Эти задачи решаются за счет того, что в детали из сплава Mg, имеющей на поверхности оксидную пленку, содержащую Mg и Mo, содержание Mg в оксидной пленке составляет от 15 до 35 ат.%, а содержание Mo - от 5 до 20 ат.%.

Кроме того, является предпочтительным, что оксидная пленка дополнительно содержит не более 30% ат. A1; оксидная пленка дополнительно содержит металлический A1; оксидная пленка дополнительно содержит от 10 до 30 ат.% A1 в виде оксида и не более 15 ат.% металлического A1; на поверхности сплав Mg имеет облагороженную оксидную пленку с потенциалом коррозии не менее - 1,500 мВ после погружения в водный раствор 0,01 М Na₂B₄O₇ при pH 9,18 и температуре 25^oC в течение 30 минут; на поверхности сплав Mg имеет облагороженную оксидную пленку с потенциалом коррозии не менее - 1,500 мВ после погружения в водный раствор 0,01 М Na₂SO₄ при pH 9,18 и температуре 25^oC в течение 15 минут; на оксидной пленке имеется фторсодержащая суперводоотталкивающая органическая пленка; фторсодержащая пленка представляет собой пленку, содержащую соединение со следующей общей формулой (1) и органический полимер Rf-A-X-B-Y (1) где Rf - перфторполиоксиалкильная группа или перфторалкильная группа; A и B - независимые друг от друга - амидная группа, группа простого эфира или группа сложного эфира; X - одно из следующих звеньев: -S-, -SO₂- или прямая связь) фторсодержащая пленка представляет собой пленку, содержащую соединение со следующей общей формулой (2): Rf-A-R-Si-(-OC_nH_2n+1)₃, (2) где Rf - перфторполиоксиалкильная группа или перфторалкильная группа; А - амидная группа, группа сложного эфира или группа простого эфира, R - группа алкилена, а n равно 1 или 2; перфторполиоксиалкильная группа имеет цепь из повторяющихся звеньев оксиалкилена, представленных следующими структурными формулами (3), (4) или (5) или их комбинациями ^**-CF₂-O-^**- (3) ^**-C₂F₄-O^*** (4) ^**C₃F₆-O-^** (5) деталь является корпусом персонального компьютера или корпусом видеокамеры или корпусом для инструмента с электрическим приводом или корпусом электронного инструмента.

Кроме того, вышеупомянутая задача решается за счет того, что в детали из сплава Mg, содержащего на поверхности оксидную пленку и органическую пленку, расположенную на оксидной пленке, в качестве органической пленки служит фторсодержащая суперводоотталкивающая органическая пленка.

При этом является предпочтительным, что эта деталь является корпусом видеокамеры, или корпусом для инструмента с электрическим приводом или корпусом электронного инструмента.

Вышеуказанная задача решается также в нагнетателе воздуха с электрическим приводом, содержащем двигатель, размещенный в корпусе, колесо-крыльчатку, закрепленное на вращающемся валу двигателя, неподвижные направляющие лопатки, каналы для прохода воздуха в колесе-крыльчатке и по крайней мере один вентилятор, в корпусе которого размещены колесо-крыльчатка и неподвижные направляющие лопасти, за счет того, что лопатки выполнены напротив торца каналов для прохода воздуха в колесе-крыльчатке, при этом колесо-крыльчатка выполнено из сплава Mg, имеющего оксидную пленку.

При этом является предпочтительным, что колесо-крыльчатка содержит переднюю пластину, заднюю пластину, расположенную напротив передней пластины, и множество лопаток, находящихся между передней пластиной и задней пластиной, при этом по меньшей мере одна из передней и задней пластин выполнена за одно целое вместе с лопатками из сплава Mg, на которых имеется оксидная пленка; нагнетатель содержит деталь из сплава Mg согласно пунктам 1-9 или 15.

Указанная задача решается также за счет того, что раствор для получения антикоррозионного покрытия, содержащий оксокислотное соединение использует в качестве оксикислотного соединения оксокислотное соединение, содержащее атомы по меньшей мере одного тяжелого металла, выбранного из группы Mo, W и V с концентрацией от 0,05 до 1 М в отношении атомов тяжелых металлов, и имеющего pH от 2 до 6, регулируемую с помощью серной или азотной кислоты.

Решение указанной задачи в способе изготовления детали из сплава Mg, включающем введение детали в контакт с водным кислотным раствором, содержащим оксокислотное соединение, и образование на поверхности оксидной пленки за счет того, что деталь вводят в контакт с водным кислотным раствором, содержащим в качестве оксокислотного соединения оксокислотное соединение по меньшей мере одного тяжелого металла, выбранного из группы Mo, W и V.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью чертежей, при этом на фиг. 1 показан профиль, представляющий собой распределение элементов по глубине для предложенной пленки, полученной путем химического превращения; профиль получен Оже-электронной спектроскопией; фиг. 2 - профиль, представляющий распределение элементов по глубине для предложенной пленки, полученной путем химического превращения; профиль получен Оже-электронной спектроскопией; фиг. 3 - график, показывающий изменение потенциала коррозии со временем для предложенной пленки, полученной путем химического превращения, и для сравнительной пленки в 0,01 М Na₂B₄O₇ (pH 9,18); фиг. 4 - график, показывающий изменение потенциала коррозии со временем для предложенной пленки, полученной путем химического превращения, и для сравнительной пленки в 1 М Na₂SO₄; фиг. 5 - вид в плане и вид сбоку колеса-крыльчатки, изготовленного из сплава Mg AZ91D с антикоррозионным покрытием согласно предложенному способу; фиг. 6 - разрез нагнетателя воздуха (нагнетательного вентилятора) с электрическим приводом, в котором используется предложенное колесо-крыльчатка; фиг. 7 - перспективный вид электропылесоса, включающего нагнетатель воздуха с электрическим приводом; фиг. 8 - перспективное изображение в разобранном виде предложенного колеса-крыльчатки; фиг. 9 - перспективные виды различных корпусов для персонального компьютера типа ноутбук, изготовленных из сплава Mg AZ91D с антикоррозионным покрытием, выполненных согласно изобретению; фиг. 10 - разрез аппарата для "чиксо"-формования.

Согласно изобретению предлагается деталь из сплава Mg, отличающаяся тем, что деталь из сплава Mg имеет на поверхности оксидную пленку, содержащую от 15 до 35%, предпочтительно от 20 до 30% ат. Mg и от 5 до 20% ат. Mo; Al-содержащую оксидную пленку, содержащую от 15 до 35% ат. Mg, от 5 до 20% ат. Mo и не более чем 30%, предпочтительно от 10 до 25% ат. A1; оксидную пленку, содержащую от 15 до 35% ат. Mg, от 5 до 20% ат. Mo, от 10 до 30% A1 в виде оксида и не более чем 15%, предпочтительно от 4 до 12% ат. металлического A1; облагороженную оксидную пленку с потенциалом коррозии не менее чем -1,500 мВ, предпочтительно не менее чем -1,400 мВ, после погружения в водный раствор 0,01 М Na₂B₄O₇ при pH 9,18 и температуре 25^oC в течение 30 минут; или облагороженную оксидную пленку с потенциалом коррозии не менее чем -1,500 мВ, предпочтительно не менее чем -1,400 мВ, после погружения в водный раствор 1 М Na₂SO₄ при 25^oC в течение 15 минут.

Кроме того, согласно изобретению предлагается деталь из сплава Mg, отличающаяся тем, что деталь из сплава Mg имеет оксидную пленку или специальную оксидную пленку и суперводоотталкивающую фторсодержащую органическую пленку на этой пленке.

Фторсодержащая пленка предпочтительно представляет собой пленку, содержащую соединение с нижеприведенной общей формулой (1) и органический полимер Rf-A-X-B-Y, (1) где Rf - перфторполиоксиалкильная группа или перфторалкильная группа; A и B представляют собой независимые друг от друга амидную группу, группу сложного эфира или группу простого эфира; X представляет любую из -S-, -SO₂- или прямую связь); a Y представляет В вышеуказанном определении Rf перфторполиоксиалкильная группа предпочтительно представляется формулой (C_nF_2nO)_x-, где n предпочтительно целое число от 1 до 3; a x - предпочтительно целое число от 5 до 70, а перфторалкильная группа предпочтительно представляется формулой: F-C_mF_2m-, где m - предпочтительно целое число от 3 до 12.

Фторсодержащая пленка предпочтительно представляет собой пленку, содержащую соединение со следующей общей формулой (2) где Rf - перфторполиоксиалкильная группа или перфторалкильная группа, как они определены выше; A - амидная группа, группа сложного эфира или группа простого эфира; R - группа алкилена; а n равно 1 или 2.

Перфторполиоксиалкильная группа предпочтительно имеет цепочку из повторяющихся звеньев оксиалкилена, представляемую следующими структурными формулами (3), (4) или (5), поодиночке или в комбинации: Примеры конкретной структуры общей формулы (1) включают нижеприведенные структуры от (формула 1) до (формула 8): (где m в среднем равно 14).

Примеры конкретных соединений с общей формулой (2) включают нижеприведенные структуры от (формула 9) до (формула 14): F(CF₂-CF₂-CF₂-O)_n-CF₂-CF₂CONH- CH₂CH₂CH₂-Si(-OCH₂CH₃)₃. ..(формула 9) F(CF₂-CF₂-CF₂-O)_n-CF₂-CF₂CONH- CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂CH₂-Si(-CH₃) (-OCH₃)₂...(формула 10) CF₃-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂- CONH-CH₂CH₂CH₂-Si(-OCH₂CH₃)₃. ..(формула 11) F(CF₂-CF₂-CF₂-O)_n-CF₂-CF₂CH₂- O-CH₂CH₂CH₂-Si(-OCH₃)₃. . . (формула 12) F(CF₂-CF₂-CF₂-O)_n-CF₂-CF₂COO- -CH₂CH₂CH₂-Si(-OCH₃)₃...(формула 13) CF₃-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂-CF₂- COO-CH₂CH₂CH₂-Si(-OCH₃)₃. . . (формула 14) где n в среднем равно 21).

Кроме того, согласно изобретению предлагается нагнетатель воздуха (нагнетательный вентилятор) с электрическим приводом, который содержит двигатель, заключенный в кожухе, колесо-крыльчатку, закрепленное на вращающемся валу двигателя, неподвижные направляющие лопатки, выполненные напротив торцов каналов для воздушного потока в колесе-крыльчатке, и корпус вентилятора, охватывающий колесо-крыльчатку и неподвижные направляющие лопатки, отличающийся тем, что колесо-крыльчатка выполнено из вышеупомянутой детали из сплава Mg, имеющей на поверхности оксидную пленку.

Кроме того, согласно изобретению предлагается нагнетатель воздуха (нагнетательный вентилятор) с электрическим приводом, который содержит двигатель, заключенный в кожух, колесо-крыльчатку, закрепленное на вращающемся валу двигателя, неподвижные направляющие лопатки, выполненные на против торцов каналов для воздушного потока в колесе-крыльчатке, и корпус вентилятора, охватывающий колесо-крыльчатку и неподвижные направляющие лопатки, отличающийся тем, что колесо-крыльчатка содержит переднюю пластину, заднюю пластину, расположенную напротив передней пластины, и множество лопаток между передней и задней пластинами, при этом по меньшей мере одна из пластин передней пластины и задней пластины, объединена с лопатками и выполнена из детали из сплава Mg, имеющей на поверхности оксидную пленку.

Пластина с лопатками выполнена из вышеупомянутой детали из сплава Mg.

Кроме того, изобретение может применяться в персональном компьютере, видеокамере, однолинзовом зеркальном фотоаппарате, компактном фотоаппарате, MD (магнитном диске)-плейере, дисководе жестких дисков, автомобиле, телевизоре, портативном телефоне и инструменте с электрическим приводом, у которых их корпуса и др. выполнены из детали из сплава Mg, имеющей вышеупомянутую оксидную пленку на поверхности или дополнительно суперводоотталкивающую фторсодержащую органическую пленку на оксидной пленке.

Согласно изобретению предлагается раствор для обработки путем химического превращения для формирования антикоррозионного покрытия, отличающийся тем, что он содержит оксокислотное соединение тяжелого металла с концентрацией от 0,05 до 1 М (моль/л) в отношении атомов тяжелого металла, содержащее атомы по меньшей мере одного из тяжелых металлов, выбранных из Mo, W и V, и имеющего pH от 2 до 6, регулируемую с помощью серной кислоты или азотной кислоты.

Согласно изобретению предлагается способ изготовления детали из сплава Mg, отличающийся тем, что Mg вводят в контакт с водным кислотным раствором, содержащим оксокислотное соединение тяжелого металла, включающее по меньшей мере один из тяжелых металлов, выбранных из Mo, W и V, благодаря чему формируется оксидная пленка на поверхности детали из сплава Mg.

То есть, согласно изобретению водный раствор, содержащий оксокислотное соединение тяжелого металла, содержащего атомы по меньшей мере одного из тяжелых металлов, выбранных из Mo, W и V, с концентрацией от 0,05 до 1 моль/л в отношении атомов тяжелого металла и имеющего pH от 2 до 6, регулируемую с помощью серной или азотной кислоты, вступает в контакт с поверхностью предпочтительно Al-содержащего сплава Mg, вследствие чего происходит обработка сплава Mg путем химического преобразования, после чего осуществляют промывку водой и сушку, для образования вышеупомянутой оксидной пленки. Предпочтительно, чтобы образовалась смешенная оксидная пленка, включающая атомы вышеупомянутых тяжелых металлов и A1 или смешенная оксидная пленка, где доля катионов A1 по меньшей мере в три раза больше, чем содержание A1 в материале основы, или смешенная оксидная пленка, где атом тяжелого металла находится в поливалентном состоянии. Предпочтительно также, чтобы Al-содержащий сплав содержал от 2 до 10 вес.% A1.

Количество оксокислотного соединения тяжелого металла в растворе для обработки путем химического превращения составляет от 0,05 до 1 моль/л в отношении атомов тяжелого металла, так чтобы катионы атомов тяжелых металлов остались в пленке, полученной путем химического превращения. При концентрации ниже 0,05 моль/л будет затруднено образование пленки путем химического превращения, а при концентрации свыше 1 моль/л этот процесс выйдет на стадию насыщения. Желательным является диапазон от 0,2 до 0,5 моль/л, который может обеспечить образование хорошей пленки. pH раствора для обработки путем химического превращения предпочтительно в диапазоне от 2 до 6, так чтобы Al-содержащий сплав Mg мог находиться в активном состоянии, легко вступающем в химическую реакцию, для образования хорошей пленки. Если pH ниже 2, то расплавление основы будет слишком сильным для образования пленки путем химического превращения, а при pH свыше 6 скорость реакции, обеспечивающей образование пленки, которая сопровождается расплавлением основы, будет слишком низкая. Для образования наилучшей пленки наиболее желательно, чтобы pH входила в диапазон от 2,5 до 4. Время обработки путем химического превращения предпочтительно в диапазоне от 5 до 300 секунд. Если время меньше 5 секунд, то не удастся "вырастить" удовлетворительную пленку, а при 300 секундах этот эффект достигнет насыщения. Для образования наилучшей пленки наиболее желателен диапазон от 30 до 200 секунд. Промывка водой, которая следует за обработкой путем химического превращения, должна продолжаться до тех пор, пока не прекратится образование пузырьков на пленке, полученной путем химического превращения. Вода может быть заменена на водный раствор слабых оснований, таких как Na₂B₄O₇, Na₂CO₃ или им подобное. Сушка может быть естественной (при температуре окружающей среды), но может также проводиться и в температурном диапазоне от 20^oC до 80^oC.

Кроме того, согласно изобретению предлагается дополнительное покрытие пленки, полученной путем химического превращения, для улучшения стойкости к коррозии или для образования после обработки поверхности основы фторсодержащей суперводоотталкивающей пленки на пленке, полученной путем химического превращения.

Фторсодержащая пленка предпочтительно содержит пленку из термореактивного полимера на основе кремния, и др. в качестве основного компонента, и слой соединения на основе фтора с общей формулой, приведенной выше (1) или (2), который образуется на поверхности этой пленки или представляет собой одну пленку из соединения на основе фтора с общей формулой (2), без органической полимерной пленки. Ниже описываются три способа нанесения покрытия в виде фторсодержащей пленки.

(I) Органический полимерный материал и соединение на основе фтора с общей формулой (1) растворяются в органическом растворителе для приготовления покрывающего материала. Поверхность пленки, полученной путем химического превращения, погружают в этот покрывающий материал и затем происходит травление, сопровождающееся нагревом до температуры термоотверждения полимера. При такой обработке перфторполиоксиалкильная группа или перфторалкильная группа с общей формулой (1) закрепляется на поверхностном слое полимера.

(II) Органический полимерный материал растворяется в органическом растворителе для приготовления материала покрытия. Поверхность пленки, полученной путем химического превращения, погружают в этот материал покрытия и затем происходит травление, сопровождающееся нагревом до температуры термоотверждения полимера, для образования полимерной пленки на поверхности. Далее, поверхность с образованной полимерной пленкой погружают в раствор, содержащий соединение на основе фтора с общей формулой (2), которое растворено в нем, и затем происходит травление, сопровождающееся нагревом, при температуре 150^oC в течение 10 минут. При такой обработке соединение на основе фтора с общей формулой (2) закрепляется на поверхности полимера в результате химической реакции.

(III) Для приготовления одной фторсодержащей пленки, состоящей из соединения на основе фтора с общей формулой (2), без органической полимерной пленки, поверхность пленки, полученной путем химического превращения, промывают для удаления с нее масла и жировых веществ, погружают в раствор, содержащий соединение на основе фтора с общей формулой (2), который химически реагирует с поверхностью основы и закрепляется на ней.

Примеры конкретных структурных формул с общей формулой (1) даны выше: (формула 1) - (формула 8).

Примеры конкретных структурных формул с общей формулой (2) даны выше: (формула 9) - (формула 14).

Органические полимеры для использования в данном изобретении представляют собой органические полимеры, которые могут быть использованы в качестве материала покрытия для образования покрывающей пленки, имеющей требующуюся механическую прочность. Например, наиболее предпочтительными в качестве термореакционных (термоотверждаемых) полимеров являются: эпоксидный полимер (смола), феноловый полимер (смола), полиамидный полимер (смола), кремниевый полимер и т.д.

Согласно изобретению металлический материал может быть покрыт пленкой, имеющей очень хорошую стойкость к коррозии, без использования материалов, наносящих вред окружающей среде. Более того, материал с большой площадью поверхности может быть покрыт при относительно низких температурах.

Ниже будут подробно раскрыты основные принципы и способ нанесения такого покрытия.

Обычно антикоррозионное покрытие на металлических материалах имеет дефекты микронного размера или иногда дефекты могут появиться из-за повреждений под воздействием внешних факторов и т.д.; вследствие таких дефектов возникает коррозия. Когда образуется и существует оксидная пленка, содержащая шестивалентные и трехвалентные ионы Cr, например пленка из хромата, происходит анодная реакция, в результате которой через дефекты микронного размера растворяется металл основы, а также одновременно происходит катодная реакция, в результате которой в окрестности оксидной пленки уменьшается количество шестивалентных ионов Cr, которые переходят в трехвалентные ионы Cr.

М ---> Мⁿ⁺¹ + ne : анодная реакция Cr⁶⁺ + 3е ---> Cr³⁺: катодная реакция В ходе этих реакций образуется пленка Cr₂O₂, имеющая новые ионы М⁷⁺, которая заполняет дефекты основной пленки, так что получающаяся в результате пленка из хромата проявляет очень хорошую коррозионную стойкость с дополнительным действием "залечивания" дефектов.

MoO₄^2-, WO₄^2-, VO₄^3- и VO₃^- также могут использоваться в качестве пассивирующего вещества или анодного ингибитора и могут подавлять коррозию металлических материалов, когда в небольшом количестве попадают в условия, способствующие коррозии. Механизм их действия заключается в смещении потенциала коррозии к уровню более облагороженному (с более положительным значением) на несколько сотых мВ и упрощении образования на поверхности основы оксидной пленки, проявляющей высокую коррозионную стойкость, так называемой "пассивирующей пленки". То есть, пассивирующее вещество имеет специальное свойство, которое состоит в том, что количество этого вещества быстро уменьшается под действием катодного тока и, следовательно, оно может предпочтительно адсорбироваться на поверхности металлической основы.

Если использовать вещества с двумя валентностями, например MoO₃, и MoO₂, и др., то будет происходить тот же эффект, что и в случае пленки из хромата.

Пленка из оксида и/или гидроксида и/или оксигидроксида, содержащая ионы металла, имеющего несколько валентностей, может быть образована путем обработки металлического материала водным раствором H₂O₂ приготовленным растворением металла и/или карбоната металла, содержащего по меньшей мере один из металлов: Mo, W и V, и удаления с него избытка H₂O₂ путем разложения, после чего производится тепловая обработка при температуре не свыше 80^oC для осуществления обезвоживания (дегидратации) и стабилизации.

В другом варианте пленка из оксида и/или гидроксида и/или оксигидроксида, содержащая ионы металла, имеющего несколько валентностей, может быть образована с помощью процесса погружения металлического материала в раствор, содержащий по меньшей мере один из ионов MoO₄^2-, WO₄^2-, VO₄^3- и VO₃^- и/или с помощью процесса электрохимического анодирования металлического материала в растворе, содержащем по меньшей мере один из ионов MoO₄^2-, WO₄^3-, VO₄^3- и VO₃^-, а полученная пленка подвергается тепловой обработке при температуре не свыше 80^oC для осуществления обезвоживания и стабилизации, и затем на поверхности формируется фторсодержащая пленка.

В другом варианте пленка из оксида и/или гидроксида и/или оксигидроксида, содержащая ионы металла, имеющего несколько валентностей, может быть образована с помощью процесса реактивного распыления и на этой пленке затем формируется фторсодержащая пленка.

В другом варианте пленка из оксида, и/или гидроксида, и/или оксигидроксида, содержащая ионы металла, имеющего несколько валентностей, может быть образована с помощью обработки металлического материала водным H₂O₂... путем разложения, после чего производится тепловая обработка при температуре не свыше 80^oC для осуществления обезвоживания и стабилизации, а фторсодержащая пленка формируется на поверхности таким же способом, как описано выше.

Согласно изобретению предпочтительно формировать вышеупомянутую оксидную пленку в качестве подслоя и далее формировать на поверхности этой пленки покрытие, имеющее обычную стойкость к коррозии или различные цветовые тона, показывающие надлежащий внешний вид.

Ниже изобретение проиллюстрировано следующими примерами.

Пример 1, Сравнительные Примеры 1-3 В Таблице 1 показаны составы водных растворов для формирования оксидной пленки на поверхностях сплавов Mg, использованные в сериях измерений согласно изобретению с N 1 по 6, и Сравнительные Примеры 1 - 3 и условия для проведения обработки путем химического превращения.

В сериях N 1 - 6 и сравнительных примерах был использован в качестве тестовых кусочков сплав AZ91D (деталь в форме кубика, отлитая из сплава Mg, содержащего 9 вес.% A1 и 1 вес.% Zn, 10х10х50 мм).

В этом примере оксидные пленки формировали путем погружения в раствор для обработки путем химического превращения в соответствии с таблицей 1. В качестве предварительной обработки тестовые кусочки полировались до #2,000 с помощью бумаги SiC, а затем обезжиривались в ацетоне при ультразвуковой промывке. Тестовые кусочки подвергались обработке путем химического превращения в условиях, заданных в таблице 1, и затем сразу же промывались водой и сушились на воздухе. В таблице М означает молярную концентрацию, температура (^oC) - это температура раствора для обработки путем химического превращения, а время (сек.) время погружения.

При погружении сплава Mg в растворы для обработки путем химического превращения поверхность сплава приобретала (изменяла) цвет. Толщина пленки может прогнозироваться (оцениваться) исходя из степени изменения цвета. При погружении на 3 минуты светло-коричневый цвет переходит в темно-коричневый, а далее в черный.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны профили, полученные путем сканирования Оже-электронной спектроскопией по глубине, для пленок на сплаве после обработки его путем химического превращения в 1 М (серия N 1) и 0,1 М (серия N 3) Na₂MoO₄ (с H₂SO₄ для получения pH 3,0) соответственно. В обоих случаях можно заметить, что A1, содержащийся в основе, имеет большую концентрацию на поверхности, а Mo попадает в оксидную пленку из раствора.

Как показано на фиг. 1, при толщине, изменяющейся от 0 до 3 мкм (от 0 до 3,000 нм) оксидная пленка имеет 25 - 30 ат.% Mg (в среднем 27 ат.%), 15-22 ат.% A1 в виде оксида (в среднем 20 ат.%), 9-12 ат.% Mo (в среднем 10 ат.%), 0 - 17 ат.% A1 в виде металла (в среднем 6 ат.%), 30 - 42 ат.% O (в среднем 37 ат.%), где концентрация A1 в виде металла увеличивается с увеличением толщины пленки, а концентрации О, A1 в виде оксида и Mo постепенно уменьшаются с увеличением толщины пленки. Концентрация кислорода уменьшается по мере возрастания глубины со средней скоростью 3,4 ат.% на 1 мкм толщины оксидной пленки. Концентрация A1 в виде металла постепенно увеличивается в направлении глубины.

Кроме того, как показано на фиг. 2, при толщине в диапазоне от 0 до 0,5 мкм (от 0 до 500 нм) оксидная пленка имеет в среднем концентрации: 15 ат.% Mo, 15 ат.% A1 в виде оксида, 20 ат.% Mg и 41 ат.% О, где концентрация А1 в виде металла постепенно увеличивается с увеличением глубины и имеет в среднем 9 ат.%, а концентрация кислорода уменьшается при увеличении глубины со средней скоростью 35 ат.% на 1 мкм толщины оксидной пленки.

На фиг. 3 и фиг. 4 показано изменение со временем величины потенциала коррозии при 25^oC в 0,01 М Na₂B₄O₇ (pH 9,18) и в 1 М Na₂SO₄. Обе молибденовые пленки, полученные путем химического превращения, имеют более высокий потенциал коррозии, чем потенциал коррозии необработанного сплава AZ91D, и потенциал коррозии пленки на основе хромата, полученной путем химического превращения, и они обладают таким же или еще более лучшим свойством антикоррозионного покрытия, чем пленки на основе хромата, полученные путем химического превращения.

Как показано на фиг. 3, пленки, полученные путем химического превращения, на основе хромата, получающиеся в результате обработки в течение 30 минут, имеют базовые пот