Научная статья на тему 'Низкотемпературное Уплотнение анодно-оксидных покрытий на деталях из алюминиевых сплавов'

Низкотемпературное Уплотнение анодно-оксидных покрытий на деталях из алюминиевых сплавов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
363
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АНОДНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ / ANODE OXIDATION / АНОДНО-ОКСИДНЫЕ ПОКРЫТИЯ / ANODIC-OXIDE COATINGS / УПЛОТНЕНИЕ / SEALING / ИНГИБИТОРЫ / INHIBITORS / АЛЮМИНИЕВЫЕ И АЛЮМИНИЙЛИТИЕВЫЕ СПЛАВЫ / ALUMINUM AND ALUMINUM-LITHIUM ALLOYS

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Каримова С.А., Кутырев А.Е., Павловская Т.Г., Захаров К.Е.

Исследована технология уплотнения защитных неметаллических неорганических сернокислотных анодно-оксидных покрытий на алюминиевых и алюминийлитиевых сплавах при пониженной температуре в растворах, содержащих ингибиторы коррозии алюминия с улучшенными экологическими характеристиками. Разработан состав раствора, позволяющий снизить обычно применяемую температуру уплотнения более чем в 2 раза. Для определения защитных свойств уплотненного по разработанной технологии покрытия кроме стандартных методов (проба «по капле», коррозионные испытания в КСТ) использованы электрохимические методы анодной поляризации и импедансной спектроскопии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Каримова С.А., Кутырев А.Е., Павловская Т.Г., Захаров К.Е.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Low temperature sealing of anodic oxide coatings on parts of aluminum alloys

A seal technology of protective non-metallic inorganic sulfuric acid anodic-oxide coatings of aluminum and aluminum-lithium alloys at low temperature in solutions containing aluminum corrosion inhibitors with improved environmental characteristics was studied. A mixture of the solution, allowing to decrease a typical seal temperature more, than 2 times was developed. To determine protective characteristics of the sealed against this technology coating in addition to the standard methods (test «drop by drop», corrosion spray tests in SFC) electrochemical methods of anode polarization and impedance spectroscopy were used.

Текст научной работы на тему «Низкотемпературное Уплотнение анодно-оксидных покрытий на деталях из алюминиевых сплавов»

УДК 629.7.023

С.А. Каримова1, А.Е. Кутырев1, Т.Г. Павловская1, К.Е. Захаров1

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ УПЛОТНЕНИЕ АНОДНО-ОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛЯХ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Исследована технология уплотнения защитных неметаллических неорганических сернокислотных анод-но-оксидных покрытий на алюминиевых и алюминийлитиевых сплавах при пониженной температуре в растворах, содержащих ингибиторы коррозии алюминия с улучшенными экологическими характеристиками.

Разработан состав раствора, позволяющий снизить обычно применяемую температуру уплотнения более чем в 2 раза.

Для определения защитных свойств уплотненного по разработанной технологии покрытия кроме стандартных методов (проба «по капле», коррозионные испытания в КСТ) использованы электрохимические методы анодной поляризации и импедансной спектроскопии.

Ключевые слова: анодное оксидирование, анодно-оксидные покрытия, уплотнение, ингибиторы, алюминиевые и алюминийлитиевые сплавы.

A seal technology ofprotective non-metallic inorganic sulfuric acid anodic-oxide coatings of aluminum and aluminum-lithium alloys at low temperature in solutions containing aluminum corrosion inhibitors with improved environmental characteristics was studied.

A mixture of the solution, allowing to decrease a typical seal temperature more, than 2 times was developed.

To determine protective characteristics of the sealed against this technology coating in addition to the standard methods (test «drop by drop», corrosion spray tests in SFC) electrochemical methods of anode polarization and impedance spectroscopy were used.

Keywords: anode oxidation, anodic-oxide coatings, sealing, inhibitors, aluminum and aluminum-lithium alloys.

"'Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации

[Federal state unitary enterprise «All-Russian scientific research institute of aviation materials» State research center of the Russian Federation] E-mail: admin@viam.ru

Введение

При создании конструкций из новых материалов необходима разработка экологически безопасных энергосберегающих технологий, позволяющих защитить конструкции от воздействия внешних факторов природного и искусственного происхождения для повышения безопасности и долговечности - в 1,5-2 раза [1, 2].

С целью защиты от коррозии деталей и изделий различного назначения (от бытовой техники до космических аппаратов [3, 4]), изготовляемых из алюминиевых сплавов, используются неметаллические неорганические анодно-оксидные покрытия, формирующиеся электрохимическим способом [5]. Различные способы получения анодно-оксидных покрытий в электролитах, содержащих растворы органических и неорганических кислот, разрабатывали в течение всего XX века [6].

Анодно-оксидные покрытия - в связи с их структурными особенностями - относятся к нано-размерным пленочным материалам [7].

В отечественной промышленности наиболее широко распространен сернокислотный метод анодного оксидирования, отличающийся относительной простотой и дешевизной, в электролите, содержащем серную кислоту [8].

Сернокислотное анодно-оксидное покрытие

состоит из двух слоев: тонкого беспористого слоя и относительно толстого пористого слоя. Толщина беспористого слоя колеблется в пределах от 0,014 до 0,05 мкм, толщина пористого слоя - от 1 до 100 мкм [9].

Для защиты от коррозии алюминиевых сплавов используются анодно-оксидные покрытия толщиной 6-12 мкм. Объемная пористость анод-но-оксидных покрытий, как показали проведенные исследования, зависит от состава сплава (табл. 1) и может составлять >60%.

Для придания высоких защитных свойств используют уплотнение инертным веществом или растворами, содержащими ингибиторы коррозии.

Ингибиторами, или замедлителями коррозии, являются химические соединения, которые даже в относительно небольших количествах могут значительно уменьшать скорость коррозионного процесса [10]. Большинство исследователей считает, что вещество может проявить ингибирующее действие, если оно способно адсорбироваться на корродирующей поверхности даже в количествах, образующих десятые и сотые доли мономолекулярного слоя [11].

Оценку эффективности уплотнения характеризуют защитные свойства покрытия, которые оценивают по результатам коррозионных испытаний

Таблица 1

Пористость неуплотненных и уплотненных анодно-оксидных покрытий

Сплав Объемная пористость, %, покрытия

без уплотнения с уплотнением (K2Cr2O7)

В95п.ч.-Т2 44 19

1424-ТГ1 40 15

В-1469-Т1 66 27

1933-Т2 35 23

в камерах (ГОСТ 9.308-85), в натурных условиях и электрохимическими методами.

В основе электрохимических методов лежит определение электрических параметров системы «исследуемый электрод/раствор электролита /вспомогательный электрод». При применении традиционных электрохимических методов определяют значения плотности токов (потенциалов) при поляризации исследуемых образцов в потенцио-статическом либо гальваностатическом режимах.

В последнее время наибольшее распространение получил метод импедансной спектроскопии [12-14]. При использовании этого метода определяют полное сопротивление системы «металлический материал/покрытие» при наложении переменного тока различной частоты - обычно от 0,1 Гц до 1 МГц.

Оптимальные защитные свойства покрытий достигаются при использовании для уплотнения свободно адсорбирующегося в порах пленки 5%-ного раствора бихромата калия, являющегося эффективным ингибитором коррозии алюминия.

Основным недостатком растворов для уплотнения анодно-оксидных покрытий алюминиевых сплавов, содержащих соединения шестивалентного хрома, является экологическая опасность (1-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76), в связи с чем необходимо использование специальных очистных сооружений и усиленной вентиляции в цехах нанесения покрытий.

Для улучшения экологических показателей процесса анодного оксидирования необходима разработка новых растворов для уплотнения анод-но-оксидного покрытия, не содержащих ионов шестивалентного хрома и позволяющих снизить температуру процесса.

Материалы и методы

Анодно-оксидные покрытия формировали в электролите, содержащем 200 г/л серной кислоты, в течение 30 мин при плотности анодного тока 1 А/дм2 [15]. Уплотнение проводили непосредственно после анодного оксидирования в лабораторной ванне в растворах, содержащих ингибиторы коррозии алюминия и ПАВ (без перемешивания раствора), при температуре 95-98; 38-42 и 25°С (табл. 2).

Анодное оксидирование проводили на образцах из высокопрочного алюминиевого сплава В95п.ч.-Т1, свариваемого алюминиевого сплава 1933-Т2 [16, 17], алюминийлитиевых сплавов тре-

тьего поколения: сплав средней прочности 1424-ТГ1 и высокопрочный сплав В-1469-Т1 [18].

Подготовку поверхности образцов перед анодным оксидированием проводили путем травления в 5%-ном растворе едкого натра при температуре 50-55°С в течение 2 мин с последующим осветлением в 30%-ном растворе азотной кислоты в течение 3 мин.

Образцы из сплавов, содержащих литий (1424-ТГ1, В-1469-Т1), перед травлением обрабатывали в 30%-ном растворе азотной кислоты в течение 20 мин.

Качество покрытий оценивали путем определения толщины на приборе MiniTest 2100, пористости - гравиметрическим методом.

Защитные свойства покрытий оценивали по результатам сравнительных коррозионных испытаний в камере солевого тумана (КСТ) при распылении 5%-ного раствора NaCl при температуре 35°С и относительной влажности 95-98% [19] и электрохимическими методами.

Электрохимическое изучение покрытий проводили с использованием потенциостата SI 1287 и частотного анализатора SI-1260 производства компании Solartron Analytical. Образцы помещали в ячейку специальной конструкции, позволяющей исследовать участок поверхности размером 1 см2 без нанесения изолирующего слоя. Для измерения импеданса использовали электрохимическую ячейку, позволяющую исследовать образцы с большей площадью: 35 см2. Управление потен-циостатом (гальваностатом) производили с использованием персонального компьютера (программа «CorrWare», версия 3 c).

Использовали вспомогательный электрод в виде платиновой сетки, в качестве электрода сравнения - хлорсеребряный электрод, погруженный в насыщенный раствор KCl. Значение потенциала данного электрода сравнения относительно нормального водородного электрода составляет 0,201 В. Электрод сравнения оснащен капилляром Луггина. При электрохимических исследованиях капилляр Луггина подводили непосредственно к центру рабочей (непокрытой лаком) части образца (не более 2 мм) с целью уменьшения омической составляющей IR.

Исследования проводили в стандартном (ГОСТ 9.912) электролите: 0,5 моль/дм3 NaCl (3%-ный раствор хлорида натрия), поскольку хлорид-ионы способствуют протеканию коррозионных процессов на алюминиевых сплавах. Элек-

Таблица 2

Коррозионная активность ингибиторов

Состав раствора уплотнения Продолжительность экспозиции в КСТ, сут Состояние поверхности после экспозиции в КСТ

В исходном состоянии (без уплотнения) 48 Множественные язвы, питтинг (30-35 шт./дм2)

Таннин 240 Питтинг (15-20 шт./дм2)

Катопин 120 Множественный питтинг

Уксуснокислый никель 600 Питтинг (5-10 шт./дм2)

Синтанол 168 Множественный питтинг

Бензотриазол (БТА) 600 Мелкий питтинг (5-10 шт./дм2)

Хромат циклогексиламина (ХЦА) 750 Мелкий питтинг (3-5 шт./дм2)

БТА+ХЦА 750 Без изменений

тролит готовили на деионизированной воде, перед проведением экспериментов ячейку и электроды промывали водопроводной водой, затем ополаскивали два раза деионизированной водой.

Для изучения электрохимического поведения алюминиевых образцов с разработанным анодно-оксидным покрытием использовали метод анодной поляризации. Развертку потенциала осуществляли со скоростью 1 мВ/с. Измерение импеданса покрытия проводили при частотах от 10 кГц до 0,1 Гц, накладывая переменный ток так, чтобы величина потенциала образца отклонялась на 100 мВ.

Перед поляризацией образец выдерживали в течение 1 ч в растворе, измеряя его потенциал коррозии. В случае, если величина потенциала коррозии изменялась за 30 мин более чем на 50 мВ, продолжительность выдержки образца в растворе до поляризации увеличивали.

Результаты

Для разработки раствора, использование которого позволит снизить температуру процесса уплотнения, образцы из плакированного сплава Д16 погружали в 5%-ный раствор хлористого натрия с добавками тиурана, бензоата натрия, финилтиомочевины, азотистокислого натрия, ка-тапина, таннина, хромата циклогексиламина (ХЦА), бензотриазола (БТА), уксуснокислого никеля в количестве 0,1-1 г/л.

Оценка коррозионного состояния образцов после испытаний позволила выбрать вещества, замедляющие коррозионные процессы, для проведения последующего уплотнения (см. табл. 2).

Как показали результаты сравнительных ускоренных коррозионных испытаний, при проведении уплотнения во всех выбранных растворах защитные свойства анодно-оксидных покрытий улучшаются.

Наиболее высокие защитные свойства имеют покрытия, уплотненные в растворах, содержащих ХЦА, и в растворе, содержащем БТА. При этом по защитному действию ингибитор ХЦА превосходит ингибитор БТА. При уплотнении анодно-оксидных покрытий в растворах, содержащих БТА+ХЦА, ингибирующие свойства усиливают-

ся, и при экспозиции в КСТ в течение 30 сут коррозионные поражения на образцах отсутствуют.

В серийном производстве в условиях цеха необходима оценка наличия покрытия и его качества экспресс-методом, который может быть проведен только на покрытии, имеющем окраску. Неуплотненное сернокислотное анодно-оксидное покрытие практически бесцветно.

При серийном уплотнении в растворе бихро-мата калия анодно-оксидные покрытия приобретают желто-зеленую окраску, при этом выявляются не только дефекты покрытия (сплошность, неравномерность), но и дефекты сплава (трещины, закаты, поры и др.).

Проведен выбор красителя, который может вводиться в раствор уплотнения, при этом не происходит ухудшения качества покрытия, а само покрытие окрашивается.

Сернокислотные анодно-оксидные покрытия уплотняли в растворах, содержащих 1 г/л таких красителей, как: активный красный, активный оранжевый, кислотный красный, хромовый зеленый антрохиноновый, хромовый красный ализариновый, прямой бирюзовый, активный черный, ремазоль ярко-синий R spez, кислотный синий 2К, золотисто-желтый, золотисто-коричневый, гранат, найлозан желтый, сандолан Е-Б^ найлозан E-2R 300. Как показали сравнительные испытания в камере влажности, при температуре 40°С все исследованные красители, кроме марки ремазоль ярко-синий R spez, оказали (по сравнению с уплотнением в воде) отрицательное влияние на защитные свойства покрытия. Эффективность использования красителя марки ремазоль ярко-синий R spez подтвердило яркое окрашивание микротрещины, возникшей при усталостных испытаниях образца из алюминиевого сплава [20] после уплотнения анодно-оксидного покрытия.

Результаты ускоренных коррозионных испытаний в КСТ показали высокие защитные свойства покрытия, уплотненного в растворе, содержащем выбранные ингибиторы, краситель и добавку ПАВ [21], при температуре 38-42°С. После экспозиции в течение 750 ч коррозионные поражения отсутствуют.

Для характеристики защитных свойств анодно-оксидного покрытия, уплотненного по разработанному режиму, также проведены электрохимические исследования. По величине потенциала коррозии алюминиевого сплава с анодно-оксидным покрытием - и особенно по результатам сравнения его с потенциалом коррозии металлического материала без покрытия - получена информация относительно структуры покрытия.

Поскольку потенциал образца с анодно-оксидным покрытием смещен в отрицательную область относительно потенциала образца без покрытия, то это позволяет предположить, что в структуре покрытия существуют участки с высокой электронной проводимостью. Данные по изменению потенциала коррозии от продолжительности выдержки для системы «алюминиевый сплав/ покрытие (уплотненное по разработанной техно-логии)/3%-ный раствор №С1» в сравнении с системой «алюминиевый сплав/3%-ный раствор №С1» представлены на рис. 1. Потенциал коррозии образца с покрытием смещен в отрицательную область на ~100 мВ.

Съемку анодных поляризационных кривых проводили в катодной области - на 50 мВ отрицательнее значений потенциала коррозии. Результаты для образцов из алюминиевого сплава с покрытием и без покрытия представлены на рис. 1, б. Образец с покрытием имеет гораздо большую поляризуемость, вызванную сильным торможением анодного процесса, характеризующим защитные свойства покрытия.

Полученная поляризационная кривая свидетельствует о достаточно высоких защитных свойствах покрытия, уплотненного по разработанному режиму, так как если для сравнения взять величину потенциала, при котором на образце без покрытия достигается величина анодного тока, равного 10-2 А/см2, то скорость анодного процесса на образце с покрытием на четыре порядка меньше, чем для образца без покрытия.

Результаты, полученные при исследовании методом импедансной спектроскопии, представляют в двух видах:

- диаграммы Найквиста (называемой также годографом), представляющей собой зависимость действительной части импеданса Z' (активное сопротивление) от его мнимой части Z" (реактивное сопротивление);

- диаграммы Боде, представляющей собой зависимость модуля импеданса (амплитуды) и фазового угла 9 от частоты.

Результаты исследования образцов с покрытием в виде диаграмм Найквиста и Боде показаны на рис. 2. Видно, что полученные данные для различных образцов обладают хорошей сходимостью. Различие наблюдается при высоких частотах (см. рис. 2, б).

Проведены сравнительные коррозионные испытания образцов из сплавов В95п.ч.-Т2,

1424-ТГ1, В-1469-Т1, 1933-Т2 с анодно-оксидным покрытием (рис. 3), уплотненным по разработанному режиму: в растворе, содержащем оптимальную концентрацию компонентов, при температуре 38-42°С в течение 20 мин. Более подробная информация о защитных свойствах покрытия, уплотненного по разработанному режиму, получена из данных импедансной спектроскопии.

Рассмотрим характер полученных данных им-педансной спектроскопии в области высоких частот. Как показано на рис. 2, б, полученные данные для различных образцов с одним и тем же покрытием заметно отличаются при высоких частотах (104-106 Гц). Кроме того, аномальное поведение системы «сплав/анодно-оксидное покрытие/электролит» в области высоких частот хорошо наблюдается также на диаграмме Найквиста (рис. 4). Значения импеданса, относящиеся непосредственно к защитному анодно-оксидному покрытию, должны были бы находиться на кривой АВ (поскольку при импедансном исследовании применялся раствор 3%-ного №С1, обладающий высокой проводимостью, то при высокой частоте значение импеданса должно стремиться к нулю).

Причиной этого может быть получение при высоких частотах откликов процессов, происходящих на поверхности раздела «анодно-оксидное покрытие/электролит». Это могут быть процессы адсорбции или доокисления различных примесей, присутствующих как в электролите, так и на поверхности покрытия. Другой вариант - это наличие помех при больших частотах, вызванных техническими устройствами [21]. Поскольку данные процессы не влияют на защитные свойства анод-но-оксидных покрытий, то в данной работе ими можно пренебречь. Вследствие этого моделирование электрохимических процессов необходимо проводить, начиная с частоты 104 Гц и ниже.

С учетом механизма получения и уплотнения анодно-оксидного покрытия, а также по результатам электрохимических исследований системы «сплав/анодно-оксидное покрытие/электролит (раствор 3%-ного №С1)» предложена эквивалентная схема, представленная на рис. 5. Данная схема предложена для лакокрасочных систем покрытий Ф. Мансфилдом [12] и применяется в том числе для моделирования различных оксидных покрытий на алюминии [23].

При высоких значениях сопротивления покрытия и низких значениях сопротивления в порах: R2>Rз, С2<С3, последним элементом можно пренебречь. Тогда на диаграмме Боде зависимость модуля импеданса при низких частотах будет постоянной, а на диаграмме Найквиста кривая будет представлять собой полуокружность.

Однако исследуемые покрытия являются инги-бированными, и при низких частотах становится заметен вклад торможения непосредственно электрохимического процесса. Вследствие этого на диаграмме Боде (рис. 6, а) модуль импеданса бу-

Рис. 1. Изменение потенциала во времени (а) и анодные поляризационные кривые (б) для алюминиевых образцов с разрабатываемым покрытием (1) и без покрытия (2) в 3%-ном растворе №С1

Частота, Гц

Рис. 2. Диаграммы Найквиста (а) и Боде (б) для образцов с анодно-оксидным покрытием

-10000

-5000

-10000

-5000

Рис. 3. Внешний вид покрытий, уплотненных в разработанном растворе

Рис. 4. Диаграмма Найквиста для системы анодно-оксидного покрытия в области высоких частот

л, я2 сре2

срех

Рис. 5. Эквивалентная схема системы «сплав/анодно-оксидное покрытие/электролит (раствор 3%-ного ЫаС1)»: К1 - сопротивление электролита; СРЕ1 и К2 - элемент, представляющий собой емкость, и сопротивление покрытия; СРЕ2 и К3 - элемент, представляющий собой сопротивление электрохимическим процессам в порах покрытия

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

а> 7Г_6±

-3-106

А

Частота, Гц

Рис. 6. Диаграммы Боде (а) и Найквиста (б) с экспериментальными (• • •) и расчетными (—) данными исследуемой системы «сплав/анодно-оксидное покрытие/электролит (раствор 3%-ного ЫаС1)»

Таблица 3

Параметры анодно-оксидных покрытий на образцах из алюминиевого сплава,

Условный номер Емкость СРЕ-Т108, Ф/см2 Сопротивление, Ом/см

образца Яп10-6 Яз'10-7

1 2,91 0,88 2,32

2 1,20 1,62 2,10

3 1,11 1,45 1,89

4 3,06 0,88 2,83

5 1,90 0,93 2,42

Среднее значение 2,04 1,15 2,31

Сплав 1424-ТГ1 Сплав В-1469-Т1

Уплотнение в К2Сг2<Э-

Уплотнение в разработанном растворе

Рис. 7. Результаты коррозионных испытаний в камере солевого тумана в течение 750 ч алюминийлитиевых сплавов 1424-ТГ1 и В-1469-Т1

Сплав 1933-Т21 Сплав В95п.ч.-Т2

Уплотнение в К2Сг207

Уплотнение в разработанном растворе

Рис. 8. Результаты коррозионных испытаний в камере солевого тумана в течение 750 ч алюминийлитиевых сплавов 1933-Т2 и В95п.ч.-Т2

Таблица 4

Адгезия стандартных лакокрасочных покрытий по ГОСТ 15140

Сплав Система ЛКП Адгезия (анодно-оксидное покрытие), балл

В95п.ч.-Т2 ЭП-0215г.с .+ЭП-076АК+АС -1115 ЭП-0215Мг.с .+ВГ-28+ВЭ-69 ЭП-0215г.с.+ЭП-076АК+ВЭ-69 1 1 1

1933-Т2 ЭП-0215г.с .+ЭП-076АК+АС -1115 ЭП-0215Мг.с .+ВГ-28+ВЭ-69 ЭП-0215г.с.+ЭП-076АК+ВЭ-69 1 1 1

В-1469-Т1 ЭП-0215г.с .+ЭП-076АК+АС -1115 ЭП-0215Мг.с .+ВГ-28+ВЭ-69 ЭП-0215г.с.+ЭП-076АК+ВЭ-69 1 1 1

1424-ТГ2 ЭП-0215г.с .+ЭП-076АК+АС -1115 ЭП-0215Мг.с .+ВГ-28+ВЭ-69 ЭП-0215г.с.+ЭП-076АК+ВЭ-69 1 1 1

дет опять возрастать с уменьшением частоты (кривая АВ), а на диаграмме Найквиста (рис. 6, б) появившаяся полуокружность сменится возрастающей кривой (АВ).

По предложенной эквивалентной схеме подобраны электротехнические элементы, представленные на рис. 5. При полученных значениях сопротивлений и емкостей наблюдается удовлетворительное совпадение между расчетными и экспериментальными данными (см. рис. 6). Расчетные данные приведены в табл. 3.

Согласно полученной модели можно заключить, что покрытие, уплотненное по разработанной технологии, обладает достаточно высоким сопротивлением, что также подтверждается данными электрохимического метода снятия анодно-поляризационных кривых. Данное сопротивление численно можно описать величиной емкости СРЕ-Т и поляризационного сопротивления Rп (см. табл. 3). Наличие ингибиторной защиты существенно замедляет электрохимический процесс, протекающий в порах покрытия, что приводит к увеличению его защитных свойств. Сопротивление электрохимическому процессу, осуществляемое ингибитором, характеризуется параметром R3, значения которого больше, чем значения величины Rп.

Сернокислотные анодно-оксидные покрытия, уплотненные стандартным методом в растворе бихромата калия, обладают высокими адгезионными свойствами и используются для подготовки поверхности деталей из алюминиевых сплавов перед склеиванием [24] и нанесением систем лакокрасочных покрытий [25]. Высокие адгезионные свойства поверхности необходимы для обеспечения надежной эксплуатации комбинированных (неметаллические неорганические покры-тия+ЛКП) защитных покрытий. Проведено изуче-

ние адгезии трех систем наиболее эффективных лакокрасочных покрытий к поверхности алюминиевых сплавов с анодно-оксидными покрытиями, уплотненными в разработанном растворе.

Адгезию оценивали по ГОСТ 15140 методом решетчатых надрезов в исходном состоянии и после погружения в деминерализованную воду на 14 сут. Результаты представлены в табл. 4.

Обсуждение и заключения

Уплотнение сернокислотных анодно-оксидных покрытий при температуре 38-42°С в растворе, содержащем ингибиторы коррозии алюминия и краситель, обеспечивает защитные свойства покрытию, отвечающие требованиям международных стандартов. При ускоренных испытаниях в КСТ в течение 750 ч коррозионные поражения на поверхности образцов с покрытиями отсутствуют (рис. 7 и 8).

Окрашивание покрытия в процессе уплотнения позволяет выявить дефекты на поверхности обработанных алюминиевых сплавов (трещины, закаты, включения и т. д.), а также фиксировать наличие покрытия.

Оценка защитных свойств покрытия, полученная при проведении коррозионных испытаний в КСТ и электрохимическими методами, подтвердила высокие защитные свойства покрытия.

Применение импедансного метода позволило количественно определить защитные характеристики покрытия, а также выявить значительный вклад в защитную способность покрытия ингиби-торной защиты, реализуемой вследствие наполнения покрытия по новой технологии, имеющей существенное преимущество по сравнению со стандартной технологией по экологичности процесса и энергоемкости.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 7-17.

2. Каблов Е.Н. Коррозия или жизнь //Наука и жизнь.

2012. №11. С. 17-21.

3. Каблов Е.Н. Авиакосмическое материаловедение //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. №3. С. 2-14.

4. Каримова С.А., Павловская Т.Г. Разработка способов

защиты от коррозии конструкций, работающих в условиях космоса //Труды ВИАМ. 2013. №4. Ст. 02 (viam-works.ru).

5. Шрейдер А.В. Оксидирование алюминия и его спла-

вов. М.: Металлургиздат. 1960. 220 с.

6. Верник С. Химическая и электрохимическая обра-

ботка алюминия и его сплавов: Пер. с англ. М.: Судпромиздат. 1960. 218 с.

7. Щербаков А.И., Оше Е.К., Скворцова И.В. и др. Форми-

рование нанопористых анодно-оксидных пленок на чистом алюминии в воде //Физикохимия поверхности и защита материалов. 2014. №2. С. 176-180.

8. Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. М.:

Машиностроение. 1988. 132 с.

9. Томашов Н.Д., Тюкина М.Н., Заливалов Ф.П. Тол-

стослойное анодирование алюминия и его сплавов. М.: Машиностроение. 1968. 156 с.

10. Сивоконь И.С. Материальный баланс распределения ингибиторов коррозии при лабораторном тестировании и промышленном применении //Коррозия: материалы, защита. 2013. №6. С. 8-18.

11. Ткаленко Д.А., Венкатесваран Г., Вишневская Ю.П. и др. Ингибирующее действие цистеина в кислых средах //Физикохимия поверхности и защита материалов. 2010. №5. С. 537.

12. Mansfeld F. Use of electrochemical impedance spectroscopy for the study of corrosion protection by polymer coating //Journal of Applied Electrochemistry. 1995. V. 25. P. 187-202.

13. Liu X., Xiong J., Lv Y., Zuo Y. Study on corrosion electrochemical behavior of several different coating systems by EIS //Progress in Organic Coatings. 2009. V. 64. №4. P. 497-503.

14. Bordzilowski J., Krolikowska A., Bonora P.L. et al. Underwater EIS measurements //Progress in organic coatings. 2010. V. 67. №4. Р. 414-419.

15. Голубев А.И. Анодное окисление алюминиевых сплавов. М.: АН СССР. 1961. 199 с.

16. Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Ткаченко Е.А., Вах-ромов Р.О. Алюминиевые деформируемые сплавы //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 167-182.

17. Фридляндер И.Н., Чуистов К.В., Березина А.Л. и др. Алюминийлитиевые сплавы. Структура и свойства. К.: Наукова думка. 1992.

18. Антипов В.В., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б. Развитие алюминийлитиевых сплавов и многоступенчатых режимов термической обработки //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 183-195.

19. Жиликов В.П., Каримова С.А., Лешко С.С., Чесно-ков Д.В. Исследование динамики коррозии алюминиевых сплавов при испытании в камере солевого тумана (КСТ) //Авиационные материалы и технологии. 2012. №4. С. 18-22.

20. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Антипов В.В. и др. Влияние коррозионной среды на скорость роста трещины усталости в алюминиевых сплавах //Труды ВИАМ. 2013. №3. Ст. 05 (viam-works.ru).

21. Раствор для уплотнения анодно-оксидного покрытия алюминиевых сплавов: пат. 2447201 Рос. Федерация; опубл. 10.04.2012.

22. Tran A.T., Huet F., Ngo K., Rousseau P. Artefacts in electrochemical impedance measurement in electrolytic solutions due to the reference electrode //Electrochimica Acta. 2011. V. 56. №23. P. 8034-8039.

23. Wen L., Wang Y., Zhou Y. et al. Corrosion evaluation of microarc oxidation coatings formed on 2024 aluminium alloy //Corrosion Science. 2010. V. 52. №8. P. 2687-2696.

24. Каримова С.А., Павловская Т.Г., Петрова А.П. Подготовка поверхности алюминиевых сплавов с применением анодного оксидирования //Клеи. Герметики. Технологии. 2014. №4. С. 34-38.

25. Семенова Л.В., Малова Н.Е., Кузнецова В.А., Пожога А.А. Лакокрасочные материалы и покрытия //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. C. 315-327.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.