раствор для уплотнения анодноокисного покрытия алюминия и его сплавов

Формула изобретения

Раствор для уплотнения анодно-окисного покрытия алюминия и его сплавов, содержащий воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит таннид и/или дубильный растительный экстракт, бензотриазол и однозамещенный фосфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Таннид и/или дубильный растительный экстракт - 5 - 50

Бензотриазол - 0,0001 - 0,0005

Однозамещенный фосфат натрия - 0,02 - 0,2

Вода - До 1 л

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической обработке металлов и сплавов, в частности алюминия и сплавов на его основе.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Аналогичная технология рекомендуется и для других концентраций раствора, указанных в таблице.

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).

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.

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.

Литература

1. Применение алюминиевых сплавов. - Сб. Алюминиевые сплавы. Металлургия, 1973, с. 373.

2. Синявский В.С. и др. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1986, с. 325.