Раствор для уплотнения анодно-окисного покрытия алюминиевых сплавов

Раствор для уплотнения анодно-окисного покрытия алюминиевых сплавов

Реферат

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)

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 м²), 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.

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/дм². 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.

1. 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	0,1-2,0
хроматциклогексиламин	0,1-2,0
натрий адипиновокислый	0,001-0,002
синтанол	0,04-0,05
вода	до 1 л

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 0,1-1,0 г/л красителя.