RU2114219C1

RU2114219C1 - Solution for sealing anodeoxide coating of aluminium and alloys thereof

Info

Publication number: RU2114219C1
Application number: RU97104848/02A
Authority: RU
Inventors: Т.Г. Павловска; Т.Г. Павловская; С.А. Каримова; А.Д. Жирнов; Л.А. Золотарева; Е.Ю. Григорьева; Н.И. Вертлиб
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: chemical treatment of metals and alloys. SUBSTANCE: ecologically pure solution comprises, g/l: tannide and/or extract of vegetable tanning agent, 5-50; 0.0001-0.0005 benzotriazole, 0.0001-0.0005; and monosubstituted sodium phosphate, 0.02-2.0. Solution requires no cleaning structures and is used for decontaminating sewage. Solution has high protection properties and makes it possible to control metallurgical and production defects. EFFECT: improved properties of the solution. 1 tbl

Description

Изобретение относится к химической обработке металлов и сплавов, в частности алюминия и сплавов на его основе. The invention relates to the chemical treatment of metals and alloys, in particular aluminum and alloys based on it.

Покрытия, формируемые на алюминии и его сплавах при анодном окислении, в большинстве случаев обладают значительной (до 60%) регулярной пористостью. Во всех отраслях промышленности, где используется алюминий и его сплавы, анодноокисные покрытия уплотняют для повышения их защитных свойств. Coatings formed on aluminum and its alloys during anodic oxidation, in most cases, have significant (up to 60%) regular porosity. In all industries where aluminum and its alloys are used, anodic oxide coatings are compacted to increase their protective properties.

Известен раствор для уплотнения, содержащий бихромат калия 40 - 60 г/л и остальное вода [1]. Уплотнение анодноокисного покрытия в этом растворе приводит к его окрашиванию и обеспечивает высокую коррозионную стойкость деталей. Known solution for compaction, containing potassium dichromate 40-60 g / l and the rest of the water [1]. Compaction of the anodic oxide coating in this solution leads to its staining and provides high corrosion resistance of the parts.

Однако известно, что хромовые соли, в том числе бихромат калия, оказывают токсическое воздействие на работающих и создают угрозу окружающей среде. Шестивалентные соединения хрома наиболее ядовиты (1-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76). Они вызывают изъязвления при вдыхании аэрозолей (предельно-допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м³), хромовые соединения оказывают также общетоксическое действие на окружающую среду и человека. ПДК бихромата калия в воде составляет 0,05 мг/м³. В процессе эксплуатации хромовые соли вымываются из покрытия, что не позволяет применять такие детали в медицине, пищевой и других отраслях промышленности.However, it is known that chromium salts, including potassium dichromate, have a toxic effect on workers and pose a threat to the environment. Hexavalent chromium compounds are most toxic (1st hazard class according to GOST 12.1.007-76). They cause ulceration by inhalation of aerosols (maximum permissible concentration (MPC) in the air of the working zone of 0.01 mg / m ³ ), chromium compounds also have a general toxic effect on the environment and humans. The maximum concentration limit of potassium dichromate in water is 0.05 mg / m ³ . During operation, chromium salts are washed out of the coating, which does not allow the use of such parts in medicine, food and other industries.

В качестве прототипа использовано уплотнение анодноокисных покрытий в воде при 95 - 100^oC [2]. Механизм уплотнения в воде представляется как сужение и закрытие части пор вследствие гидратации при температуре выше 80^oC и закупорка оставшихся пор в результате химической адсорбции и ионов гидроксила. Уплотнение аноднокислых покрытий в воде - это экологически чистый процесс, однако такое уплотнение не позволяет обеспечить высокий уровень коррозионной стойкости алюминиевых сплавов, требующийся для всеклиматических условий эксплуатации и эксплуатации в различных рабочих агрессивных средах. Кроме того, анодноокисное покрытие после уплотнения его в воде остается бесцветным, прозрачным, визуально не контролируется и не позволяет выявлять различного рода дефекты, что является существенным недостатком и в большинстве случаев неприемлемо.As a prototype, the compaction of anodic oxide coatings in water at 95 - 100 ^o C [2]. The compaction mechanism in water appears as a narrowing and closing of a part of the pores due to hydration at temperatures above 80 ^o C and blockage of the remaining pores as a result of chemical adsorption and hydroxyl ions. The compaction of anodic acid coatings in water is an environmentally friendly process, but such compaction does not provide the high level of corrosion resistance of aluminum alloys required for all-climatic conditions of operation and operation in various aggressive working environments. In addition, the anodic oxide coating after its compaction in water remains colorless, transparent, is not visually controlled and does not allow to detect various kinds of defects, which is a significant drawback and in most cases unacceptable.

Технической задачей изобретения является создание раствора для уплотнения анодноокисного покрытия с высокими защитными свойствами, достаточными для надежной эксплуатации технических средств, изготавливаемых из алюминия и его сплавов, и различных климатических условиях, в контакте с морской водой, в контакте с продуктами питания, с воздухом для дыхания, с водой для сангигиены и т. д. Раствор для уплотнения должен быть безопасным для работающих и окружающей среды, его отходы можно сливать без обязательного использования очистных сооружений. Операция уплотнения покрытий должна обеспечивать получение устойчивых окрашенных покрытий для возможности визуального контроля металлургических и технологических дефектов. An object of the invention is to provide a solution for sealing an anodic oxide coating with high protective properties sufficient for reliable operation of technical equipment made of aluminum and its alloys and various climatic conditions, in contact with seawater, in contact with food, and breathing air , with water for hygiene, etc. The solution for compaction should be safe for workers and the environment, its waste can be drained without the need for treatment plants niy. The operation of sealing coatings should provide stable painted coatings for visual inspection of metallurgical and technological defects.

Предлагаемый раствор имеет следующий состав, г/л:
Таннид (Т) и/или экстракт дубильный растительный - 5 - 50
Бензолтриазол (БТА) - 0,0001 - 0,0005
Однозамещенный фосфат натрия - 0,02 - 2,0
Вода - До 1 л
Предлагаемый раствор отличается от известного тем, что в воду добавляется таннид и/или дубильное вещество растительного происхождения, которое в порах анодноокисной пленки при 95 - 100^oC, взаимодействуя с алюминием и легирующими компонентами алюминиевых сплавов, образует устойчивые комплексные соединения, уплотняющие анодную пленку, повышающие ее защитные свойства и придающие покрытию золотисто-коричневую окраску. В присутствии бензотриазола и однозамещенного фосфата натрия эффективность покрытия для защиты от коррозии алюминия и его сплавов значительно возрастает, за счет так называемого синергетического эффекта.The proposed solution has the following composition, g / l:
Tannid (T) and / or tannin vegetable extract - 5 - 50
Benzoltriazole (BTA) - 0.0001 - 0.0005
Monosubstituted sodium phosphate - 0.02 - 2.0
Water - Up to 1 L
The proposed solution differs from the known one in that tannide and / or tannin of vegetable origin is added to the water, which in the pores of the anodic oxide film at 95-100 ^° C, interacting with aluminum and alloying components of aluminum alloys, forms stable complex compounds that seal the anode film, increasing its protective properties and giving the coating a golden brown color. In the presence of benzotriazole and monosubstituted sodium phosphate, the effectiveness of the coating for corrosion protection of aluminum and its alloys increases significantly, due to the so-called synergistic effect.

Пример осуществления. Предварительно анодированные в растворе серной кислоты листы из сплава Д16Т погружают в раствор, содержащий 20 г/л таннида, 0,0001 г/л бензотриазола, 0,02 г/л однозамещенного фосфата натрия, остальное вода при 95^oC, и выдерживают в растворе в течение 20 мин. Затем вынимают из раствора, промывают в проточной воде и высушивают в сушильном шкафу при 50^oC.An example implementation. Pre-anodized in a solution of sulfuric acid, sheets of alloy D16T are immersed in a solution containing 20 g / l of tannide, 0.0001 g / l of benzotriazole, 0.02 g / l of monosubstituted sodium phosphate, the rest is water at 95 ^o C, and kept in solution within 20 minutes Then removed from the solution, washed in running water and dried in an oven at 50 ^o C.

Полученное покрытие имеет равномерную золотисто-коричневую окраску, испытание таких образцов в камере солевого тумана (98% влажность, температура 35^oC, периодическое разбрызгивание 5%-ного раствора хлористого натрия в течение 7 мин, пауза 23 мин) показало, что покрытие обладает высокими защитными свойствами: в течение 90 суток испытаний на образцах размером 100x50x2 мм появилось несколько точечных коррозионных поражений, в основном по кромкам. Начало появления коррозии 40 суток.The resulting coating has a uniform golden brown color, testing of such samples in a salt spray chamber (98% humidity, temperature 35 ^o C, periodic spraying of 5% sodium chloride solution for 7 min, pause 23 min) showed that the coating has high protective properties: within 90 days of testing on specimens of 100x50x2 mm in size, several pitting corrosion lesions appeared, mainly along the edges. The onset of corrosion 40 days.

Аналогичная технология рекомендуется и для других концентраций раствора, указанных в таблице. A similar technology is recommended for other concentrations of the solution indicated in the table.

Результаты уплотнения аноднооксидного покрытия листов толщиной 2 мм сплава Д16Т в предлагаемом растворе (таблица) показывают, что таннид и/или экстракт дубильный растительный при содержании 5 - 50 г/л в присутствии БТА (0,0001 - 0,0005 г/л) и однозамещенного фосфата натрия в количестве 0,02 - 2,0 г/л приводят к образованию золотисто-коричневых покрытий, обладающих высокими защитными свойствами, значительно превышающими защитные свойства покрытия, уплотненного в воде (прототип). The results of compaction of the anodic oxide coating of sheets with a thickness of 2 mm of D16T alloy in the proposed solution (table) show that tannin and / or tannic vegetable extract with a content of 5-50 g / l in the presence of BTA (0.0001-0.0005 g / l) and monosubstituted sodium phosphate in an amount of 0.02 - 2.0 g / l lead to the formation of golden brown coatings with high protective properties, significantly exceeding the protective properties of the coating, compacted in water (prototype).

Результаты уплотнения анодноокисного покрытия в растворе с запредельными концентрациями компонентов показывает, что уменьшение концентраций таннида, БТА и однозамещенного фосфата натрия за пределы нижних соответствующих концентраций приводят к снижению защитных свойств покрытия (поражение образцов коррозией возрастает до 30%), кроме того, образуется слабо окрашенное покрытие с недостаточной способностью выявлять дефекты. Увеличение концентраций таннида, БТА и однозамещенного фосфата натрия за пределы верхних соответствующих концентраций приводит к образованию нерастворимого осадка в растворе уплотнения, на образцах возникает трудноснимаемый налет. The results of compaction of the anodic oxide coating in a solution with exorbitant concentrations of the components show that a decrease in the concentrations of tannide, BTA, and monosubstituted sodium phosphate beyond the lower corresponding concentrations leads to a decrease in the protective properties of the coating (corrosion damage to the samples increases to 30%), and a slightly colored coating is formed with insufficient ability to detect defects. An increase in the concentrations of tannide, BTA, and monosubstituted sodium phosphate beyond the upper corresponding concentrations leads to the formation of an insoluble precipitate in the compaction solution, and hard-to-deposit deposits appear on the samples.

Таким образом, предложенный раствор для уплотнения обладает высокими защитными свойствами, позволяет выявлять металлургические и технологические дефекты, является экологически чистым, не требует использования очистных сооружений, может применяться как антисептическое средство для обеззараживания стоков. Thus, the proposed solution for compaction has high protective properties, allows to detect metallurgical and technological defects, is environmentally friendly, does not require the use of treatment facilities, can be used as an antiseptic for disinfection of effluents.

Литература
1. Применение алюминиевых сплавов. - Сб. Алюминиевые сплавы. Металлургия, 1973, с. 373.Literature
1. The use of aluminum alloys. - Sat Aluminum alloys. Metallurgy, 1973, p. 373.

2. Синявский В.С. и др. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1986, с. 325. 2. Sinyavsky V.S. and others. Corrosion and protection of aluminum alloys. - M.: Metallurgy, 1986, p. 325.

Claims

A solution for sealing the anodic oxide coating of aluminum and its alloys, containing water, characterized in that it further comprises tannide and / or tannin plant extract, benzotriazole and monosubstituted sodium phosphate in the following ratio of components, g / l:
Tannid and / or tannin plant extract - 5 - 50
Benzotriazole - 0.0001 - 0.0005
Monosubstituted sodium phosphate - 0.02 - 0.2
Water - Up to 1 L