RU2821180C1 - Method for electrochemical application of coating on articles from aluminum alloy - Google Patents
Method for electrochemical application of coating on articles from aluminum alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821180C1 RU2821180C1 RU2023118428A RU2023118428A RU2821180C1 RU 2821180 C1 RU2821180 C1 RU 2821180C1 RU 2023118428 A RU2023118428 A RU 2023118428A RU 2023118428 A RU2023118428 A RU 2023118428A RU 2821180 C1 RU2821180 C1 RU 2821180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acid
- electrolyte
- minutes
- coating
- anodic
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 44
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 43
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 15
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims abstract description 7
- YCPXWRQRBFJBPZ-UHFFFAOYSA-N 5-sulfosalicylic acid Chemical class OC(=O)C1=CC(S(O)(=O)=O)=CC=C1O YCPXWRQRBFJBPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino]-n-(2-methyl-6-sulfanylphenyl)-1,3-thiazole-5-carboxamide;hydrate Chemical compound O.C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1S WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910019086 Mg-Cu Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 101710115643 Cathelicidin-1 Proteins 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- -1 5.5-6.0 wt. % Chemical compound 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-LWMBPPNESA-N levotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)[C@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-LWMBPPNESA-N 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 150000003892 tartrate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к гальванотехнике, а именно к способам получения анодно-оксидных неметаллических неорганических покрытий на деталях, изготовленных методом селективного лазерного сплавления (далее - СЛС) из металлопорошковой композиции (далее - МПК) кремнийсодержащего алюминиевого сплава. Данное покрытие предназначено для защиты от коррозии, в т.ч. комплексной, изделий из алюминиевых сплавов с дальнейшим нанесением лакокрасочных материалов и покрытий.The invention relates to electroplating, namely to methods for producing anodic-oxide non-metallic inorganic coatings on parts made by selective laser melting (hereinafter referred to as SLM) from a metal powder composition (hereinafter referred to as MPC) of a silicon-containing aluminum alloy. This coating is intended to protect against corrosion, incl. complex, products made of aluminum alloys with further application of paints and coatings.
На сегодняшний день в авиационном строении неметаллические неорганические оксидные покрытия в комплексе с системой лакокрасочных покрытий являются наиболее эффективной защитой изделий из алюминиевых сплавов, в том числе во всеклиматических условиях. Технологии изготовления деталей методом селективного лазерного сплавления (СЛС) из металлопорошковых композиций обеспечивают получение детали или заготовки в одну стадию инновационной (оригинальной) геометрической формы со сложной конфигурацией и наличием внутренних труднодоступных поверхностей.Today, in aircraft construction, non-metallic inorganic oxide coatings in combination with a paint and varnish coating system are the most effective protection of products made of aluminum alloys, including in all climatic conditions. Technologies for manufacturing parts using the method of selective laser melting (SLM) from metal powder compositions ensure the production of a part or workpiece in one stage of an innovative (original) geometric shape with a complex configuration and the presence of internal hard-to-reach surfaces.
Основной проблемой получения анодно-оксидных покрытий на деталях, изготовленных методом СЛС из МПК кремнийсодержащего алюминиевого сплава, является общее содержание кремния в структуре сплава вплоть до 11,5 мас. % в виде скоплений частичек различной морфологии размером до 50 нм, что не позволяет формировать анодно-оксидные покрытия с требуемыми свойствами. При стандартных химической и электрохимической обработках деталей из алюминиевых кремнийсодержащих сплавов происходит непрерывное осаждение на поверхность частиц аморфного кремния, что сильно затрудняет как подготовку поверхности, так и формирование покрытий на деталях.The main problem in obtaining anodic oxide coatings on parts manufactured by SLS from MPC silicon-containing aluminum alloy is the total silicon content in the alloy structure up to 11.5 wt. % in the form of clusters of particles of various morphologies up to 50 nm in size, which does not allow the formation of anodic oxide coatings with the required properties. During standard chemical and electrochemical processing of parts made of aluminum silicon-containing alloys, amorphous silicon particles are continuously deposited on the surface, which greatly complicates both surface preparation and the formation of coatings on parts.
Известен способ оксидирования алюминия и его сплавов, включающий подачу напряжения на изделие, используемое в качестве электрода. Начальный период электролиза осуществляют при максимальном значении плотности тока (до 28 А/дм2), допустимом процессом роста оксидной пленки, и при постоянном формирующем напряжении, регулируемом изменением активной площади садки. Электролит для оксидирования имеет следующий состав: сульфосалициловая кислота 100 г/л, щавелевая кислота 30 г/л, серная кислота 3 г/л. Способ позволяет использовать изделия значительных габаритов или значительной площади садки (RU 2123546 С1, 20.12.1998).There is a known method for oxidizing aluminum and its alloys, which involves applying voltage to a product used as an electrode. The initial period of electrolysis is carried out at the maximum value of current density (up to 28 A/dm 2 ), permissible by the growth of the oxide film, and at a constant forming voltage, regulated by changing the active area of the charge. The electrolyte for oxidation has the following composition: sulfosalicylic acid 100 g/l, oxalic acid 30 g/l, sulfuric acid 3 g/l. The method allows the use of products of significant dimensions or a large cage area (RU 2123546 C1, 12/20/1998).
Недостатками описанного способа является использование дорогостоящего оборудования, необходимого для охлаждения электролита и для достижения высоких плотностей тока. Способ не предусматривает нанесение покрытий на детали, полученные методом СЛС, и не обеспечивает высокие защитные и адгезионные свойства покрытия.The disadvantages of the described method are the use of expensive equipment necessary to cool the electrolyte and to achieve high current densities. The method does not provide for the application of coatings to parts obtained by the SLS method, and does not provide high protective and adhesive properties of the coating.
Известен метод анодного оксидирования силумина, включающий абразивную обработку детали струей воды, погружение ее в электролит, анодное оксидирование при прямоугольном импульсном напряжении и дальнейшее запечатывание пор покрытия в кипящей воде. Электролит для оксидирования содержит серную кислоту 250-300 г/л, щавелевую кислоту 20-35 г/л, лимонную кислоту 20-35 г/л, соль винной кислоты 10-15 г/л (CN 103484914 В, 18.01.2017).There is a known method of anodic oxidation of silumin, which includes abrasive treatment of the part with a jet of water, immersing it in an electrolyte, anodic oxidation at a rectangular pulse voltage and further sealing the pores of the coating in boiling water. The electrolyte for oxidation contains sulfuric acid 250-300 g/l, oxalic acid 20-35 g/l, citric acid 20-35 g/l, tartaric acid salt 10-15 g/l (CN 103484914 B, 01/18/2017).
Недостатком описанного метода является невозможность его применения для деталей, полученных методом СЛС из сплава системы Al-Si-Mg-Cu, ввиду формирования покрытия с объемной пористой структурой. Также не обеспечиваются на высоком уровне защитные и адгезионные свойства покрытия.The disadvantage of the described method is the impossibility of its use for parts obtained by SLS from an alloy of the Al-Si-Mg-Cu system, due to the formation of a coating with a voluminous porous structure. Also, the protective and adhesive properties of the coating are not ensured at a high level.
Наиболее близким аналогом является метод получения анодного покрытия на околоэвтектическом кремнистом алюминиевом сплаве, включающий предварительную обработку (обезжиривание, промывка в щелочном растворе, химическая полировка), анодное оксидирование с подачей импульсного сигнала тока с трапециевидными волнами в электролите, содержащем 140-160 г/л серной кислоты, 2-4 г/л сульфата алюминия, 2-4 г/л сульфата никеля, 4-10 г/л щавелевой кислоты, 15-25 г/л винной кислоты, 5-20 г/л сульфосалициловой кислоты. После формирования покрытия поры запечатывают в кипящей воде. Температурные испытания показали, что покрытие не деформируется и не отслаивается от поверхности сплава. Данный способ позволяет получить анодно-оксидное покрытие, стойкое к тепловому удару и резким перепадам температуры (CN 105951153 В, 27.11.2018).The closest analogue is the method of obtaining an anodic coating on a near-eutectic silicon aluminum alloy, including pre-treatment (degreasing, washing in an alkaline solution, chemical polishing), anodic oxidation with the supply of a pulsed current signal with trapezoidal waves in an electrolyte containing 140-160 g/l sulfuric acid acid, 2-4 g/l aluminum sulfate, 2-4 g/l nickel sulfate, 4-10 g/l oxalic acid, 15-25 g/l tartaric acid, 5-20 g/l sulfosalicylic acid. After the coating is formed, the pores are sealed in boiling water. Temperature tests have shown that the coating does not deform and does not peel off from the alloy surface. This method makes it possible to obtain an anodic oxide coating that is resistant to thermal shock and sudden temperature changes (CN 105951153 B, 11/27/2018).
Недостатком описанного метода является невозможность его применения для деталей, полученных методом СЛС из сплава системы Al-Si-Mg-Cu ввиду растравливания поверхности деталей без образования окисной пленки. Также не обеспечиваются на высоком уровне защитные и адгезионные свойства покрытия.The disadvantage of the described method is the impossibility of its use for parts obtained by SLS from an alloy of the Al-Si-Mg-Cu system due to etching of the surface of the parts without the formation of an oxide film. Also, the protective and adhesive properties of the coating are not ensured at a high level.
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в разработке способа получения анодно-оксидного неметаллического неорганического покрытия с хорошими защитными и адгезионными свойствами на деталях, изготовленных методом СЛС из МПК кремнийсодержащих алюминиевых сплавов.The technical objective of the present invention is to develop a method for producing an anodic oxide non-metallic inorganic coating with good protective and adhesive properties on parts manufactured by SLS from MPC silicon-containing aluminum alloys.
Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение возможности оксидирования изделий из кремнийсодержащих алюминиевых сплавов, полученных методом СЛС, с достижением высоких защитных и адгезионных свойств.The technical result of the present invention is to provide the possibility of oxidizing products made of silicon-containing aluminum alloys obtained by the SLS method, achieving high protective and adhesive properties.
Технический результат достигается предложенным способом получения анодно-оксидного покрытия на изделии, полученном методом селективного лазерного сплавления из металлопорошковой композиции кремнийсодержащего алюминиевого сплава, включающим предварительную обработку поверхности изделия и анодное оксидирование в электролите, содержащем серную, щавелевую, сульфосалициловую кислоты, при этом проводят предварительную обработку поверхности изделия путем осветления в растворе, содержащем: 87,0-90,0 мас. % серной кислоты, 5,5-6,0 мас. %, азотной кислоты, 3,7-4,0 мас. % фтористоводородной кислоты, при температуре раствора 18-23°С в течение 15-25 минут, а анодное оксидирование проводят в электролите, дополнительно содержащем борную кислоту при следующем соотношении компонентов: 5,0-5,5 мас. % серной кислоты, 3,0-3,3 мас. % щавелевой кислоты, 5,0-5,5 мас. % сульфосалициловой кислоты 2-х водной, 0,3-0,4 мас. % борной кислоты, вода - остальное, при температуре электролита 18-23 °С, анодной плотности тока 1,5-2,5 А/дм2 в течение 25-35 минут.The technical result is achieved by the proposed method for producing an anodic-oxide coating on a product obtained by selective laser fusion from a metal-powder composition of a silicon-containing aluminum alloy, including pre-treatment of the surface of the product and anodic oxidation in an electrolyte containing sulfuric, oxalic, sulfosalicylic acids, while pre-treatment of the surface is carried out products by clarification in a solution containing: 87.0-90.0 wt. % sulfuric acid, 5.5-6.0 wt. %, nitric acid, 3.7-4.0 wt. % hydrofluoric acid, at a solution temperature of 18-23°C for 15-25 minutes, and anodic oxidation is carried out in an electrolyte additionally containing boric acid in the following ratio of components: 5.0-5.5 wt. % sulfuric acid, 3.0-3.3 wt. % oxalic acid, 5.0-5.5 wt. % sulfosalicylic acid 2-aqueous, 0.3-0.4 wt. % boric acid, water - the rest, at an electrolyte temperature of 18-23 ° C, anode current density of 1.5-2.5 A/dm 2 for 25-35 minutes.
Предварительная химическая обработка поверхности осветлением позволяет обеспечить селективное удаление с поверхности деталей осажденных частиц аморфного кремния после процесса травления поверхности в щелочных и кислотных растворах любым из известных способов, не растравливая саму поверхность. За счет наличия в растворе химической обработки ионов фтористоводородной и азотной кислот осуществляется процесс селективного растворения кремния и меди, а также содержащих их фаз. При этом высокая концентрация серной кислоты предотвращает травление алюминиевого сплава ввиду отсутствия свободного кислорода в растворе. Использование данной химической обработки позволяет подготовить детали, полученные методом СЛС из кремнийсодержащих алюминиевых сплавов, для дальнейшего нанесения покрытий с высокими защитными и адгезионными свойствами, эффективно удаляя с поверхности деталей скопления частиц кремния различной морфологии размером до 50 нм.Preliminary chemical treatment of the surface by brightening allows for selective removal of deposited particles of amorphous silicon from the surface of parts after the surface etching process in alkaline and acidic solutions by any of the known methods, without etching the surface itself. Due to the presence of chemical treatment of hydrofluoric and nitric acid ions in the solution, the process of selective dissolution of silicon and copper, as well as phases containing them, is carried out. At the same time, a high concentration of sulfuric acid prevents etching of the aluminum alloy due to the absence of free oxygen in the solution. The use of this chemical treatment makes it possible to prepare parts obtained by SLS from silicon-containing aluminum alloys for further application of coatings with high protective and adhesive properties, effectively removing accumulations of silicon particles of various morphologies up to 50 nm in size from the surface of parts.
Для процесса анодного оксидирования в качестве основы электролита используется серная кислота, обеспечивающая высокую электропроводность раствора и низкое значение рН. Присутствие щавелевой кислоты позволяет эффективно сформировать покрытие на поверхности деталей с высоким содержанием кремния, а также обеспечивает низкую пористость покрытия - за счет снижения скорости растворения фаз, содержащих медь и кремний, и, соответственно, снижения интенсивности газовыделения, способствующего уносу с поверхности детали формируемой оксидной пленки. Присутствие сульфосалициловой кислоты увеличивает плотность получаемого покрытия ввиду снижения растворимости оксида алюминия в электролите, а также позволяет образовывать сложные комплексные соли с легирующими элементами алюминиевого сплава.For the anodic oxidation process, sulfuric acid is used as the electrolyte base, which ensures high electrical conductivity of the solution and a low pH value. The presence of oxalic acid makes it possible to effectively form a coating on the surface of parts with a high silicon content, and also ensures low porosity of the coating - by reducing the dissolution rate of phases containing copper and silicon, and, accordingly, reducing the intensity of gas evolution, which promotes the removal of the formed oxide film from the surface of the part . The presence of sulfosalicylic acid increases the density of the resulting coating due to a decrease in the solubility of aluminum oxide in the electrolyte, and also allows the formation of complex complex salts with alloying elements of the aluminum alloy.
Во время процесса анодного оксидирования электролит загрязнятся продуктами растворения фаз алюминиевого сплава и формируемой анодной пленки. Их накопление в слое электролита, непосредственно контактирующем с поверхностью обрабатываемой детали, увеличивает значение рН, что приводит к смещению в сторону растворения покрытия. Введение заявленного количества борной кислоты позволяет снизить скорость изменения рН электролита, что приводит к стабильному процессу формирования анодно-оксидного покрытия, снижает пористость покрытия и увеличивает его толщину, что, в свою очередь, повышает коррозионную стойкость.During the anodic oxidation process, the electrolyte becomes contaminated with the products of dissolution of the aluminum alloy phases and the formed anodic film. Their accumulation in the electrolyte layer in direct contact with the surface of the workpiece increases the pH value, which leads to a shift towards dissolution of the coating. The introduction of the stated amount of boric acid makes it possible to reduce the rate of change in the pH of the electrolyte, which leads to a stable process of formation of the anodic oxide coating, reduces the porosity of the coating and increases its thickness, which, in turn, increases corrosion resistance.
Примеры осуществления изобретения.Examples of implementation of the invention.
Пример 1.Example 1.
После предварительной подготовки поверхности (травления) образцы из алюминиевого сплава системы Al-Si-Mg-Cu осветляли в растворе, содержащем: 90,0 мас. % серной кислоты, 6,0 мас. % азотной кислоты, 4,0 мас. % фтористоводородной кислоты при температуре раствора 18°С и длительности процесса 15 минут. В результате осветления с поверхности образцов полностью удален аморфный кремний, поверхность приобрела равномерный серебристый оттенок.After preliminary surface preparation (etching), samples from an aluminum alloy of the Al-Si-Mg-Cu system were brightened in a solution containing: 90.0 wt. % sulfuric acid, 6.0 wt. % nitric acid, 4.0 wt. % hydrofluoric acid at a solution temperature of 18°C and a process duration of 15 minutes. As a result of clarification, amorphous silicon was completely removed from the surface of the samples, and the surface acquired a uniform silvery tint.
Анодно-оксидное покрытие на образцах из кремнийсодержащего алюминиевого сплава получали в электролите следующего состава: 5,0 мас. % серной кислоты, 3,0 мас. % щавелевой кислоты, 5,5 мас. % сульфосалициловой кислоты 2-водной, 0,4 мас. % борной кислоты, вода - остальное. Температура электролита составляла 21°С, анодная плотность тока 1,5 А/дм2, длительность процесса 35 минут. Первые 11 минут процесса происходит подъем напряжения до 39,7 В, затем постепенное снижение до 32,6 В вплоть до окончания процесса. После процесса анодного оксидирования поры покрытия запечатали в водном растворе 5 мас. % калия двухромовокислого при температуре 90-95°С в течение 30 мин.An anodic-oxide coating on samples of a silicon-containing aluminum alloy was obtained in an electrolyte of the following composition: 5.0 wt. % sulfuric acid, 3.0 wt. % oxalic acid, 5.5 wt. % sulfosalicylic acid 2-water, 0.4 wt. % boric acid, water - the rest. The electrolyte temperature was 21°C, the anodic current density was 1.5 A/dm 2 , and the process duration was 35 minutes. During the first 11 minutes of the process, the voltage rises to 39.7 V, then gradually decreases to 32.6 V until the end of the process. After the anodic oxidation process, the coating pores were sealed in an aqueous solution of 5 wt. % potassium dichromate at a temperature of 90-95°C for 30 minutes.
Полученное покрытие имело равномерный темно-серый цвет, среднее значение толщины 33,1 мкм, адгезию 1 балл по ГОСТ 15140-78 и 456 часов до появления первых коррозионных поражений после испытаний в камере соляного тумана по ГОСТ 9.308-85.The resulting coating had a uniform dark gray color, an average thickness of 33.1 microns, adhesion 1 point according to GOST 15140-78 and 456 hours before the first corrosion lesions appeared after testing in a salt fog chamber according to GOST 9.308-85.
Пример 2.Example 2.
После предварительной подготовки поверхности (травления) образцы из алюминиевого сплава системы Al-Si-Mg-Cu осветляли в растворе, содержащем: 87,0 мас. % серной кислоты, 5,5 мас. % азотной кислоты, 3,7 мас. % фтористоводородной кислоты при температуре раствора 23°С и длительности процесса 25 минут. В результате осветления с поверхности образцов полностью удален аморфный кремний, поверхность приобрела равномерный серебристый оттенок.After preliminary surface preparation (etching), samples of aluminum alloy of the Al-Si-Mg-Cu system were brightened in a solution containing: 87.0 wt. % sulfuric acid, 5.5 wt. % nitric acid, 3.7 wt. % hydrofluoric acid at a solution temperature of 23°C and a process duration of 25 minutes. As a result of clarification, amorphous silicon was completely removed from the surface of the samples, and the surface acquired a uniform silvery tint.
Анодно-оксидное покрытие на образцах из кремнийсодержащего алюминиевого сплава получали в электролите следующего состава: 5,5 мас. % серной кислоты, 3,0 мас. % щавелевой кислоты, 5,0 мас. % сульфосалициловой кислоты 2-водной, 0,3 мас. % борной кислоты, вода - остальное. Температура электролита составляла 22°С, анодная плотность тока 2,5 А/дм2, длительность процесса - 25 минут. Первые 10 минут процесса происходит подъем напряжения до 40,4 В, затем постепенное снижение до 32,9 В вплоть до окончания процесса. После процесса анодного оксидирования поры покрытия запечатали в водном растворе 5 мас. % калия двухромовокислого при температуре 90-95°С в течение 30 мин.An anodic oxide coating on samples of a silicon-containing aluminum alloy was obtained in an electrolyte of the following composition: 5.5 wt. % sulfuric acid, 3.0 wt. % oxalic acid, 5.0 wt. % sulfosalicylic acid 2-water, 0.3 wt. % boric acid, water - the rest. The electrolyte temperature was 22°C, the anodic current density was 2.5 A/dm 2 , and the process duration was 25 minutes. During the first 10 minutes of the process, the voltage rises to 40.4 V, then gradually decreases to 32.9 V until the end of the process. After the anodic oxidation process, the coating pores were sealed in an aqueous solution of 5 wt. % potassium dichromate at a temperature of 90-95°C for 30 minutes.
Полученное покрытие имело равномерный темно-серый цвет, среднее значение толщины 35,6 мкм, адгезию 1 балл по ГОСТ 15140-78 и 456 часов до появления первых коррозионных поражений после испытаний в камере соляного тумана по ГОСТ 9.308-85.The resulting coating had a uniform dark gray color, an average thickness of 35.6 microns, adhesion 1 point according to GOST 15140-78 and 456 hours before the first corrosion lesions appeared after testing in a salt fog chamber according to GOST 9.308-85.
Пример 3.Example 3.
После предварительной подготовки поверхности (травления) образцы из алюминиевого сплава BAC1 системы Al-Si-Mg-Cu осветляли в растворе, содержащем: 89,0 мас. % серной кислоты, 5,8 мас. % азотной кислоты, 3,9 мас. % фтористоводородной кислоты при температуре раствора 21°С и длительности процесса 20 минут. В результате осветления с поверхности образцов полностью удален аморфный кремний, поверхность приобрела равномерный серебристый оттенок.After preliminary surface preparation (etching), samples from the aluminum alloy BAC1 of the Al-Si-Mg-Cu system were brightened in a solution containing: 89.0 wt. % sulfuric acid, 5.8 wt. % nitric acid, 3.9 wt. % hydrofluoric acid at a solution temperature of 21°C and a process duration of 20 minutes. As a result of clarification, amorphous silicon was completely removed from the surface of the samples, and the surface acquired a uniform silvery tint.
Анодно-оксидное покрытие на образцах из алюминиевого сплава марки BAC1 получали в электролите следующего состава: 5,2 мас. % серной кислоты, 3,3 мас. % щавелевой кислоты, 5,4 мас. % сульфосалициловой кислоты 2-водной, 0,35 мас. % борной кислоты, вода – остальное. Температура электролита составляла 19°С, анодная плотность тока 2,0 А/дм2, длительность процесса 30 минут. Первые 11 минут процесса происходит подъем напряжения до 38,8 В, затем постепенное снижение до 32,1 В вплоть до окончания процесса. После процесса анодного оксидирования поры покрытия запечатали в водном растворе 5 мас. % калия двухромовокислого при температуре 90-95°С в течение 30 мин.An anodic oxide coating on samples of aluminum alloy grade BAC1 was obtained in an electrolyte of the following composition: 5.2 wt. % sulfuric acid, 3.3 wt. % oxalic acid, 5.4 wt. % sulfosalicylic acid 2-water, 0.35 wt. % boric acid, water - the rest. The electrolyte temperature was 19°C, the anodic current density was 2.0 A/dm 2 , and the process duration was 30 minutes. During the first 11 minutes of the process, the voltage rises to 38.8 V, then gradually decreases to 32.1 V until the end of the process. After the anodic oxidation process, the coating pores were sealed in an aqueous solution of 5 wt. % potassium dichromate at a temperature of 90-95°C for 30 minutes.
Полученное покрытие имело равномерный темно-серый цвет, среднее значение толщины 31,9 мкм, адгезию 1 балл по ГОСТ 15140-78 и 504 часа до появления первых коррозионных поражений после испытаний в камере соляного тумана по ГОСТ 9.308-85.The resulting coating had a uniform dark gray color, an average thickness of 31.9 microns, adhesion 1 point according to GOST 15140-78 and 504 hours before the first corrosion lesions appeared after testing in a salt fog chamber according to GOST 9.308-85.
Пример 4.Example 4.
После предварительной подготовки поверхности (травления) образцы из алюминиевого сплава BAC1 системы Al-Si-Mg-Cu осветляли в растворе, содержащем: 88,0 мас. % серной кислоты, 5,6 мас. % азотной кислоты, 4,0 мас. % фтористоводородной кислоты при температуре раствора 21°С и длительности процесса 25 минут. В результате осветления с поверхности образцов полностью удален аморфный кремний, Поверхность приобрела равномерный серебристый оттенок.After preliminary surface preparation (etching), samples from the aluminum alloy BAC1 of the Al-Si-Mg-Cu system were brightened in a solution containing: 88.0 wt. % sulfuric acid, 5.6 wt. % nitric acid, 4.0 wt. % hydrofluoric acid at a solution temperature of 21°C and a process duration of 25 minutes. As a result of clarification, amorphous silicon was completely removed from the surface of the samples. The surface acquired a uniform silvery tint.
Анодно-оксидное покрытие на образцах из алюминиевого сплава марки BAC1 получали в электролите следующего состава: 5,4 мас. % серной кислоты, 3,2 мас. % щавелевой кислоты, 5,0 мас. % сульфосалициловой кислоты 2-водной, 0,4 мас. % борной кислоты, вода - остальное. Температура электролита составляла 20°С, анодная плотность тока 2,0 А/дм2, длительность процесса 30 минут. Первые 12 минут процесса происходит подъем напряжения до 38,6 В, затем постепенное снижение до 31,4 В вплоть до окончания процесса. После процесса анодного оксидирования поры покрытия запечатали в водном растворе 5 мас. % калия двухромовокислого при температуре 90-95°С в течение 30 мин.An anodic oxide coating on samples of aluminum alloy grade BAC1 was obtained in an electrolyte of the following composition: 5.4 wt. % sulfuric acid, 3.2 wt. % oxalic acid, 5.0 wt. % sulfosalicylic acid 2-water, 0.4 wt. % boric acid, water - the rest. The electrolyte temperature was 20°C, the anodic current density was 2.0 A/dm 2 , and the process duration was 30 minutes. During the first 12 minutes of the process, the voltage rises to 38.6 V, then gradually decreases to 31.4 V until the end of the process. After the anodic oxidation process, the coating pores were sealed in an aqueous solution of 5 wt. % potassium dichromate at a temperature of 90-95°C for 30 minutes.
Полученное покрытие имело равномерный темно-серый цвет, среднее значение толщины 33,0 мкм, адгезию 1 балл по ГОСТ 15140-78 и 480 часов до появления первых коррозионных поражений после испытаний в камере соляного тумана по ГОСТ 9.308-85.The resulting coating had a uniform dark gray color, an average thickness of 33.0 microns, adhesion 1 point according to GOST 15140-78 and 480 hours before the first corrosion lesions appeared after testing in a salt fog chamber according to GOST 9.308-85.
В таблице 1 приведены результаты испытаний растворов осветления, в таблице 2 - результаты испытаний способов получения анодно-оксидного покрытия на кремнийсодержащих алюминиевых сплавах.Table 1 shows the results of tests of brightening solutions, and Table 2 shows the results of tests of methods for obtaining an anodic oxide coating on silicon-containing aluminum alloys.
Как показали экспериментальные данные, предложенный способ позволяет получать анодно-оксидное покрытие на алюминиевых сплавах с хорошими коррозионными и адгезионными свойствами, с возможностью его применения для защиты от коррозии, в т.ч. комплексной, с дальнейшим нанесением лакокрасочных материалов и покрытий.As experimental data have shown, the proposed method makes it possible to obtain an anodic oxide coating on aluminum alloys with good corrosion and adhesive properties, with the possibility of its use for corrosion protection, incl. complex, with further application of paints and coatings.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2821180C1 true RU2821180C1 (en) | 2024-06-17 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109854C1 (en) * | 1995-07-11 | 1998-04-27 | Новочеркасский государственный технический университет | Method for treatment of articles surface made of aluminum or its alloys prior to application of coating of functional purpose |
| RU2123546C1 (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-20 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Process of solid oxidation of aluminum and its alloys |
| RU2467096C2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-11-20 | Учреждение Российской академии наук Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения РАН (НИОХ СО РАН) | Method of electrochemical colouring of anodised aluminium by variable-polarity current (versions) |
| CN105951153B (en) * | 2016-06-29 | 2018-11-27 | 沈阳工业大学 | A method of nearly cocrystallized Al-Si alloy anode oxide film is prepared with sulfosalicylic acid |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109854C1 (en) * | 1995-07-11 | 1998-04-27 | Новочеркасский государственный технический университет | Method for treatment of articles surface made of aluminum or its alloys prior to application of coating of functional purpose |
| RU2123546C1 (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-20 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Process of solid oxidation of aluminum and its alloys |
| RU2467096C2 (en) * | 2011-02-22 | 2012-11-20 | Учреждение Российской академии наук Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения РАН (НИОХ СО РАН) | Method of electrochemical colouring of anodised aluminium by variable-polarity current (versions) |
| CN105951153B (en) * | 2016-06-29 | 2018-11-27 | 沈阳工业大学 | A method of nearly cocrystallized Al-Si alloy anode oxide film is prepared with sulfosalicylic acid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4857340B2 (en) | Pretreatment of magnesium substrate for electroplating | |
| TWI564437B (en) | Non-metallic coating and method of its production | |
| US4668347A (en) | Anticorrosive coated rectifier metals and their alloys | |
| US9771481B2 (en) | Composition and method for inhibiting corrosion of an anodized material | |
| US6379523B1 (en) | Method of treating surface of aluminum blank | |
| JP7389847B2 (en) | How to produce thin functional coatings on light alloys | |
| Peng et al. | Preparation of anodic films on 2024 aluminum alloy in boric acid-containing mixed electrolyte | |
| US3627654A (en) | Electrolytic process for cleaning high-carbon steels | |
| Devyatkina et al. | Anodic oxidation of complex shaped items of aluminum and aluminum alloys with subsequent electrodeposition of copper coatings | |
| RU2821180C1 (en) | Method for electrochemical application of coating on articles from aluminum alloy | |
| CN110685000B (en) | High-corrosion-resistance coating, preparation method, electrolyte and application thereof | |
| US4784732A (en) | Electrolytic formation of an aluminum oxide layer | |
| KR100489640B1 (en) | Electrolyte solution for anodizing and corrosion-resisting coating method of magnesium alloy using the same | |
| US3704210A (en) | Process for coloring aluminum objects | |
| JP2013049903A (en) | Method for manufacturing aluminum anodic oxide coating being superior in productivity and having high voltage endurance | |
| Wei et al. | Microstructure and corrosion resistance studies of PEO coated Mg alloys with a HF and US pretreatment | |
| US3365377A (en) | Method of sealing anodized aluminum | |
| US2095519A (en) | Method for producing galvanic coatings on aluminum or aluminum alloys | |
| Naief et al. | Comparative Study for Anodizing Aluminum Alloy 1060 by Different Types of Electrolytes Solutions | |
| Devyatkina et al. | Deposition of protective-decorative coatings onto aluminum alloys | |
| US2330170A (en) | Electrolytic polishing of metal | |
| JP2023523703A (en) | METHOD FOR FORMING FUNCTIONAL FILM ON MAGNESIUM | |
| JP5373745B2 (en) | Method for producing aluminum material for electrolytic capacitor electrode having excellent etching characteristics, electrode material for aluminum electrolytic capacitor, and aluminum electrolytic capacitor | |
| JP2551274B2 (en) | Surface treatment method for aluminum materials | |
| FR3087208A1 (en) | PROCESS FOR THE SURFACE TREATMENT OF ALUMINUM PARTS |