Пассивация черных и цветных металлов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.357.77

С.А. Тихомирова, Н.С. Григорян, А.А. Абрашов*, К.Н. Смирнов, Т.А. Ваграмян

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, дом 9 * e-mail: abr-aleksey@yandex.ru

ПАССИВАЦИЯ ЧЕРНЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Аннотация

Разработана технология пассивация медных и фосфатированных стальных поверхностей в растворах композиции TS-1, альтернативная процессу хроматной пассивации. В состав композиции TS-1 входят органические соединения растительного происхождения с фенольными функциональными группами. Защитная способность фосфатных покрытий, пропитанных раствором TS-1 в 9 раз выше, чем у хроматированных фосфатных покрытий.

Ключевые слова: бесхроматная пассивация, пассивация фосфатных покрытий, пассивация меди, защита от коррозиии.

Пассивация черных и цветных металлов имеет важное практическое значение, поскольку приводит к существенному снижению коррозионных потерь основы. В настоящее время процессы пассивации широко используются для повышения коррозионной стойкости стали, цинка, кадмия, алюминия, магния, серебра, никеля, меди и др. Наиболее распространенными являются процессы хроматной пассивации черных и цветных металлов. Так, например, для повышения защитной способности фосфатных покрытий, как адгезионных под ЛКП, так и самостоятельных противокоррозионных, производят последующую обработку покрытий в разбавленных растворах хромового ангидрида. Такая пассивирующая обработка повышает защитную способность фосфатных покрытий в 3-5 раз.

Известным недостатком хроматных растворов является высокая токсичность, обусловленная присутствием в их составе ионов шестивалентного хрома. В связи с этим в последние годы все большее применение находят альтернативные способы бесхроматной пассивации поверхности металлов (стали, меди, никеля) как без покрытия, так и с нанесенными конверсионными покрытиями: фосфатными, оксидными и др. Импортные производители предлагают для этих целей готовые композиции, в состав которых наряду с неорганическими компонентами входят

органические полимерные соединения.

Настоящая работа посвящена разработке отечественной технологии бесхроматной пассивации меди, а также фосфатированных стальных поверхностей.

В качестве объектов пассивации были выбраны образцы из меди марки М3 без покрытий, а также образцы из стали марки 08пс. с фосфатными адгезионными покрытиями (под окраску) и противокоррозионными покрытиями (под промасливание), сформированные в растворах адгезионного (КФ-3) и противокоррозионного (КФ-7) фосфатирования соответственно. В настоящее время эти покрытия перед окрашиванием или

промасливанием пассивируют в растворах на основе ОЮ3.

В качестве альтернативы растворам хроматированя была разработана композиция, представляющая собой смесь органических соединений растительного происхождения с фенольными функциональными группами, зашифрованная нами, как TS-1.

Установлено, что пропитка адгезионных фосфатных слоев раствором, содержащим 6 г/л TS-1, в течение 5 минут приводит к девятикратному увеличению защитной способности фосфатных покрытий: защитная способность по Акимову (ЗСА) возрастает с 20 до 180с. Выявлено, что дальнейшее увеличение концентрации TS-1 и продолжительности процесса пропитки нежелательно, поскольку приводит к снижению защитной способности.

Проведены циклические коррозионные испытания (АБТМ В117) окрашенных стальных образцов с адгезионным фосфатным покрытием, пропитанным композицией TS-1. Испытания показали, что фосфатные покрытия по защитной способности удовлетворяют требованиям, предъявляемым к адгезионным покрытиям под ЛКП, поскольку ширина проникновения коррозии от места надреза в этом случае не превышает 2,0 мм после 240 часов испытаний. Определена адгезия лакокрасочных покрытий с адгезионным фосфатным подслоем покрытий методом поперечных насечек с помощью тестера адгезии. Установлено, что покрытия обладают очень хорошей адгезией - класс 0 по стандарту АБТМ Б3359, которая не ухудшилась и после коррозионных испытаний

Что касается самостоятельных

противокоррозионных покрытий, то оптимальными являются концентрация TS-1 в растворе - 4 г/л и продолжительность процесса пропитки- 5 мин. Пассивация покрытий в таких условиях приводит к возрастанию ЗСА с 40 до 140 с.

Проведены циклические коррозионные испытания (АБТМ В117) стальных образцов с противокоррозионными фосфатными покрытиями, пассивированными в растворе TS-1, в сравнении с

аналогичными образцами, пропитанных маслом и такими известными пассивирующими составами, как ИФХАН-39У и ЦКН-26.

Установлено, что наибольшей защитной способностью обладают покрытия, пропитанные составом TS-1. Первые очаги красной коррозии появляются через 7 часов, что существенно превышает допустимое по международному стандарту ИСО 9227 время до появления красной коррозии для конверсионных покрытий [1].

Для оценки пассивирующего действия композиции TS-1 на медные поверхности была

i I

A

определена двумя способами - гравиметрически и электрохимически скорость коррозии

хроматированных и обработанных в растворе TS-1 медных образцов. Установлено, что массовый показатель коррозии меди в случае хроматной пассивации (0,151 г/ м2час) существенно выше, чем в случае пропитки в растворе, содержащем 4-6 г/л TS-1 (0,03 г/м2час).

Были получены коррозионные диаграммы указанных образцов в растворе 3%

-500 -400

-300 -200 " -100 о 100 200 300 400 500 600

£

О

-0,5 0 0,5 byi ImAjV-i.'*')

Рис. 1. Коррозионные диаграммы

а - медь, пропитанная в растворе TS -1; б - хроматированная;

Сопоставление найденных из диаграмм коррозии Таким образом, была разработана нетоксичная

значений скорости коррозии показывает, что композиция для пассивирования меди и коррозионная стойкость меди, пропитанной в составе фосфатированной стали, альтернативная растворам TS-1, существенно выше, чем у хроматированной хроматирования.. меди. Скорости коррозии равны 1,6*10-6 и 1,7 *10-5 А/см2 соответственно.

Тихомирова Светлана Андреевна студент кафедры технология электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Григорян Неля Сетраковна к.х.н., доцент кафедры технология электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Абрашов Алексей Александрович к.т.н., доцент РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

инновационных материалов и защиты от коррозии

Смирнов Кирилл Николаевич к. т.н., доцент ТЭП РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Ваграмян Тигран Ашотович д.т.н., заведующий кафедрой инновационных материалов и защиты от коррозии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва

Литература

1. ИСО 9227:2012. Коррозионные испытания в искусственной атмосфере. Испытания в соляном тумане.

Tixomirova Svetlana Andreevna, Grigoryan Nelya Setrakovna, Abrashov Aleksey Aleksandrovich*, Smirnov Kirill Nikolayevich, Vagramyan Tigran Ashotovich

D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: abr-aleksey@yandex.ru

PASSIVATION OF FERROUS AND NONREFFOUS METALS

Abstract

Current information. The technology of passivation of copper and phosphated steel surfaces in solutions of the compositions TS-1 is an alternative process of chromate passivation. The composition of TS-1 consists of organic compounds of plant origin with a phenolic functional groups. The protective ability of phosphate coating impregnated with a TS-1 solution is 9 times higher than that of chromated phosphate coatings.

Key words: chromate-free passivation, passivation of phosphate coatings, passivation of copper, corrosion protection.