RU2409702C1

RU2409702C1 - Composition for chemical treatment of items out of aluminium and its alloys

Info

Publication number: RU2409702C1
Application number: RU2009139792/02A
Authority: RU
Inventors: Светлана Алексеевна Каримова (RU); Светлана Алексеевна Каримова; Татьяна Ивановна Тарараева (RU); Татьяна Ивановна Тарараева; Татьяна Глебовна Павловская (RU); Татьяна Глебовна Павловская; Екатерина Сергеевна Чумакова (RU); Екатерина Сергеевна Чумакова
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-01-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: composition contains components at following ratio (g/l): potassium permanganate 0.1-0.5, chloral tin 0.5-2, benzotriazol 0.001-0.1, ammonium fluoride 1-2.5, water - up to 1 litre.

EFFECT: production of ecologically safe composition of chemical oxide coating on items out of aluminium alloys ensuring reliable protection from corrosion and satisfactory adhesion of varnish-and-paint coating.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области химической обработки изделий из алюминия и его сплавов для защиты металлов от коррозии, а именно к составу для получения химического окисного покрытия на поверхности алюминия и его сплавов из раствора, не содержащего ионы шестивалентного хрома, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of chemical processing of products from aluminum and its alloys to protect metals from corrosion, and in particular to a composition for producing a chemical oxide coating on the surface of aluminum and its alloys from a solution not containing hexavalent chromium ions, and can be used in various industries .

Химические окисные покрытия предназначены для повышения коррозионной стойкости алюминиевых сплавов, а также для обеспечения адгезии лакокрасочных покрытий и создания комбинированных систем защитных покрытий, используемых в различных условиях эксплуатации.Chemical oxide coatings are designed to increase the corrosion resistance of aluminum alloys, as well as to ensure the adhesion of coatings and the creation of combined protective coating systems used in various operating conditions.

Преимуществом процесса получения покрытий химическими методами перед электрохимическими (например, анодным окислением) является технологическая простота, отсутствие энергозатрат и необходимости применения дорогостоящего оборудования.The advantage of the process of obtaining coatings by chemical methods over electrochemical (for example, anodic oxidation) is technological simplicity, the absence of energy consumption and the need for expensive equipment.

Химические окисные покрытия не изменяют размер деталей и не оказывают отрицательного влияния на служебные характеристики деталей из алюминиевых сплавов.Chemical oxide coatings do not change the size of parts and do not adversely affect the performance of aluminum alloy parts.

Химическое оксидирование деталей из алюминиевых сплавов обычно проводится в стационарных ваннах путем погружения обрабатываемых деталей на определенное время в обезжиривающие, травящие и оксидирующие растворы. Предварительная подготовка поверхности осуществляется обезжириванием и травлением в горячих щелочных и агрессивных кислотных растворах. Для оксидирования используются щелочные и кислотные растворы, содержащие активаторы, пассиваторы и ингибиторы коррозии алюминия.Chemical oxidation of aluminum alloy parts is usually carried out in stationary baths by immersing the treated parts for a certain time in degreasing, etching and oxidizing solutions. Preliminary surface preparation is carried out by degreasing and etching in hot alkaline and aggressive acid solutions. For oxidation, alkaline and acid solutions are used, containing activators, passivators and corrosion inhibitors of aluminum.

Известен раствор для химической обработки изделий из алюминия и его сплавов, содержащий (г/л): хромовый ангидрид 3,0-3,5; натрий кремнефтористый 3-3,5; фосфат хрома 0,01-0,5; фосфат бария 0,01-0,1; вода - остальное (патент РФ № 2207401).Known solution for the chemical treatment of products from aluminum and its alloys, containing (g / l): chromic anhydride 3.0-3.5; silicofluoride sodium 3-3.5; chromium phosphate 0.01-0.5; barium phosphate 0.01-0.1; water - the rest (RF patent No. 2207401).

Недостатком раствора является содержание экологически опасных хромовых солей.The disadvantage of the solution is the content of environmentally hazardous chromium salts.

Выбор новых составов растворов обусловлен необходимостью изменения технологии химической обработки алюминиевых сплавов в связи с новыми экологическими стандартами. Соединения Cr (VI) относятся к первому классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».The choice of new compositions of the solutions is due to the need to change the technology of chemical treatment of aluminum alloys in connection with new environmental standards. Compounds Cr (VI) belong to the first hazard class according to GOST 12.1.007-76 "SSBT. Harmful substances. Classification and general safety requirements. ”

Известен состав для химической обработки изделий из алюминиевых сплавов, содержащий соли трехвалентного хрома (Cr⁺³), фторидные ионы. Разбавленный кислотный водный раствор включает водорастворимое соединение трехвалентного хрома (от 0,2 г/л до 10 г/л), водорастворимое соединение фторида (от 0,2 г/л до 20 г/л) и соединение аминофосфорной кислоты (НТМФ) (патент РФ № 2248409).A known composition for the chemical treatment of products from aluminum alloys containing salts of trivalent chromium (Cr ⁺³ ), fluoride ions. The dilute acidic aqueous solution includes a water-soluble trivalent chromium compound (0.2 g / l to 10 g / l), a water-soluble fluoride compound (0.2 g / l to 20 g / l) and an aminophosphoric acid compound (NTMP) (patent RF number 2248409).

Недостатком такого раствора является образование в ванне для обработки в течение времени осадка, содержащего хром, это может повлиять на качество покрытия. Кроме того, трехвалентный хром имеет класс опасности 2, что также не снижает экологическую безопасность производства.The disadvantage of this solution is the formation of a precipitate containing chromium in the bath for processing over time, this can affect the quality of the coating. In addition, trivalent chromium has a hazard class 2, which also does not reduce the environmental safety of production.

Известен состав для химической обработки, содержащий 10-20 г/л веществ типа анодных ингибиторов, выбранных из группы перманганатов, вольфраматов, ванадатов, молибдатов и их смеси и состав, содержащий 10-50 г/л веществ типа катодных ингибиторов коррозии, выбранных из группы кобальта, церия, других лантанидных элементов и их смеси (патент РФ № 2224820).A known composition for chemical treatment containing 10-20 g / l of substances such as anode inhibitors selected from the group of permanganates, tungstates, vanadates, molybdates and mixtures thereof and a composition containing 10-50 g / l of substances such as cathodic corrosion inhibitors selected from the group cobalt, cerium, other lanthanide elements and their mixtures (RF patent No. 2224820).

Недостатком такого состава являются невысокие защитные свойства покрытий, получаемых после обработки.The disadvantage of this composition is the low protective properties of the coatings obtained after processing.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому является состав для химической обработки алюминия и его сплавов, содержащий (г/л): перманганат калия 2-63, тетраборат натрия (Borax. 10) 5-90, соль соляной кислоты - хлорид лития 0,5-100, вода - до литра (патент США № 4895608).The closest in technical essence and purpose to the claimed is a composition for the chemical treatment of aluminum and its alloys, containing (g / l): potassium permanganate 2-63, sodium tetraborate (Borax. 10) 5-90, hydrochloric acid salt - lithium chloride 0 , 5-100, water - up to a liter (US patent No. 4895608).

Недостатком этого раствора является наличие хлорида лития, не являющегося экологически безопасным соединением, а также невысокие защитные и адгезионные свойства покрытий, полученные при обработке деталей в этом растворе.The disadvantage of this solution is the presence of lithium chloride, which is not an environmentally friendly compound, as well as the low protective and adhesive properties of the coatings obtained by processing parts in this solution.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка состава для химической обработки поверхности изделий из алюминия и его сплавов, не содержащего соединений хрома и позволяющего получить покрытия, обладающие повышенными защитными свойствами и высокими показателями адгезии к лакокрасочным покрытиям.The technical task of the invention is to develop a composition for the chemical surface treatment of products from aluminum and its alloys that does not contain chromium compounds and allows to obtain coatings with enhanced protective properties and high adhesion to coatings.

Для достижения поставленной задачи предложен состав для химической обработки изделий из алюминия и его сплавов, содержащий перманганат калия, соль соляной кислоты и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бензотриазол и фтористый аммоний, а в качестве соли соляной кислоты используют хлорное олово, при следующем соотношении компонентов (г/л):To achieve this goal, a composition for the chemical treatment of products from aluminum and its alloys is proposed, containing potassium permanganate, hydrochloric acid salt and water, characterized in that it additionally contains benzotriazole and ammonium fluoride, and chlorine tin is used as the hydrochloric acid salt, in the following ratio of components (g / l):

Перманганат калияPotassium permanganate 0,1-0,50.1-0.5 Хлорное оловоChlorine Tin 0,5-20.5-2 БензотриазолBenzotriazole 0.001-0,10.001-0.1 Фтористый аммонийAmmonium fluoride 1-2,51-2,5 ВодаWater До 1 литраUp to 1 liter

Введение в состав раствора бензотриазола, фтористого аммония и хлорного олова существенно повышает его активность. Сложные физико-химические процессы активации поверхности алюминиевых сплавов изменяют состав образующихся на границе металл-раствор мельчайших кристаллов покрытия, частично адсорбируясь на поверхности, повышают защитные и адгезионные свойства покрытия.The introduction of benzotriazole, ammonium fluoride and chlorine tin into the solution significantly increases its activity. Complex physicochemical processes of surface activation of aluminum alloys change the composition of the smallest coating crystals formed at the metal-solution interface, partially adsorbing on the surface, and increase the protective and adhesive properties of the coating.

Пример осуществленияImplementation example

Проводилась обработка образцов из алюминиевого сплава В-1341 системы AL-Mg-Si.Samples from the aluminum alloy B-1341 of the AL-Mg-Si system were processed.

Подготовка поверхности проводилась непосредственно перед нанесением покрытия путем обработки органическим растворителем, травления в щелочном растворе, промывки, осветления в растворе, содержащем азотную и плавиковую кислоты, и промывки.Surface preparation was carried out immediately before coating by treatment with an organic solvent, etching in an alkaline solution, washing, clarification in a solution containing nitric and hydrofluoric acids, and washing.

Химическую обработку раствором выполняли при комнатной температуре (20-25°C) в течение 25-40 минут с последующей промывкой в холодной проточной воде.Chemical treatment with the solution was carried out at room temperature (20-25 ° C) for 25-40 minutes, followed by washing in cold running water.

Аналогичным способом были обработаны и образцы по примерам 2-3.In a similar manner, the samples were processed according to examples 2-3.

В таблице представлен химический состав предлагаемого состава раствора (пример 1-3) и раствора-прототипа (4) и свойства покрытий, получаемых предлагаемым составом и составом-прототипом.The table shows the chemical composition of the proposed composition of the solution (example 1-3) and the prototype solution (4) and the properties of the coatings obtained by the proposed composition and composition of the prototype.

Сравнительные испытания в камере солевого тумана в соответствии с ГОСТ 9.905, ГОСТ 9.308, MIL-A-8625F, MIL-C-5541 и ASTM В117 (98% влажность, температура 35С, постоянное распыление 5% раствора NaCl) показали, что покрытие, сформированное на поверхности образцов полученным составом, по защитным свойствам отвечает требованиям международного стандарта МС-5541. Как следует из результатов, приведенных в таблице, после 168 часов экспозиции питтингов на обработанной поверхности не обнаружено.Comparative tests in the salt spray chamber in accordance with GOST 9.905, GOST 9.308, MIL-A-8625F, MIL-C-5541 and ASTM B117 (98% humidity, temperature 35C, continuous spraying of 5% NaCl solution) showed that the coating formed on the surface of the samples obtained composition, in terms of protective properties meets the requirements of the international standard MS-5541. As follows from the results given in the table, after 168 hours of exposure, pits were not found on the treated surface.

Для проверки адгезионных характеристик поверхности при использовании предложенного состава проводилось нанесение системы ЛКП на химически оксидированную поверхность образцов из сплава В-1341 и определение адгезии в соответствии с ГОСТ 15140 методом решетчатых надрезов в исходном состоянии и после увлажнения в дистиллированной воде.To check the adhesion characteristics of the surface using the proposed composition, the LCP system was applied to the chemically oxidized surface of samples from B-1341 alloy and adhesion was determined in accordance with GOST 15140 by the method of lattice cuts in the initial state and after wetting in distilled water.

В таблице представлены состав и свойства покрытий, полученных по предлагаемому способу и способу-прототипу.The table shows the composition and properties of the coatings obtained by the proposed method and the prototype method.

Таким образом, предлагаемый бесхроматный состав позволяет получить химические окисные покрытия на деталях из алюминиевых сплавов, обеспечивающих надежную защиту от коррозии и удовлетворительную адгезию лакокрасочных покрытий, экологически безопасен.Thus, the proposed chromate-free composition allows to obtain chemical oxide coatings on parts made of aluminum alloys, providing reliable protection against corrosion and satisfactory adhesion of coatings, environmentally friendly.

Claims

Composition for chemical processing of parts from aluminum and its alloys, containing potassium permanganate, hydrochloric acid salt and water, characterized in that it additionally contains benzotriazole and ammonium fluoride, and chlorine tin is used as the hydrochloric acid salt in the following ratios of components, g / l :
potassium permanganate 0.1-0.5 chlorine tin 0.5-2 benzotriazole 0.001-0.1 ammonium fluoride 1-2,5 water up to 1 l