[go: up one dir, main page]

RU2207401C1 - Method of chemical treatment of surface of part from aluminum and aluminum-base alloys - Google Patents

Method of chemical treatment of surface of part from aluminum and aluminum-base alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2207401C1
RU2207401C1 RU2001127127A RU2001127127A RU2207401C1 RU 2207401 C1 RU2207401 C1 RU 2207401C1 RU 2001127127 A RU2001127127 A RU 2001127127A RU 2001127127 A RU2001127127 A RU 2001127127A RU 2207401 C1 RU2207401 C1 RU 2207401C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
water
solution containing
chromic anhydride
phosphate
Prior art date
Application number
RU2001127127A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.А. Каримова
Т.Г. Павловская
Т.И. Тарараева
Е.Ю. Григорьева
Л.А. Золотарева
Original Assignee
Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов filed Critical Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority to RU2001127127A priority Critical patent/RU2207401C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2207401C1 publication Critical patent/RU2207401C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: chemical treatment of surfaces of parts from aluminum and its alloys; applicable in aircraft and other industries for protection from corrosion. SUBSTANCE: method includes preparation of part surface by degreasing in solution containing, g/l: ES-naftol 5-10; the balance, water; at temperature of 18-28 C; chemical etching in solution containing, g/l: sulfuric acid 90-110; chromic anhydride 46-52; hydrofluoric acid 1.3-1.4; the balance, water; at temperature of 15-30 C for 3-5 min and subsequent oxidation in aqueous solution containing chromic anhydride and sodium fluosilicate. Etching is carried out in acid solution. Additionally introduced into oxidizing aqueous solution are chromium phosphate and barium phosphate with the following amounts of components, g/l: chromic anhydride 3-3.5; sodium fluosilicate 3-3.5; chromium phosphate 0.04-0.5; barium phosphate 0.01-0.1; the balance, water. EFFECT: produced coating offering high protective properties and higher longevity of treated parts. 3 cl, 4 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к химической обработке поверхности деталей из алюминия и алюминиевых сплавов, а именно к способу химического оксидирования, и может быть использовано в авиационной, приборостроительной, судостроительной, автомобильной, машиностроительной промышленности для защиты от коррозии и обеспечения адгезии к полимерным покрытиям и клеям. The invention relates to chemical surface treatment of parts made of aluminum and aluminum alloys, and in particular to a method of chemical oxidation, and can be used in the aviation, instrument-making, shipbuilding, automotive, engineering industries to protect against corrosion and ensure adhesion to polymer coatings and adhesives.

Ранее основная масса деталей из алюминиевых сплавов защищалась от коррозии анодно-окисными покрытиями, формирующимися электрохимическим способом в электролитах на аноде (Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. М.: Машиностроение, 1988 г.). Previously, the bulk of the parts made of aluminum alloys was protected from corrosion by anodic-oxide coatings, formed by the electrochemical method in electrolytes on the anode (Averyanov EE Handbook of anodizing. M .: Engineering, 1988).

Проведение процесса анодного окисления требует больших энергозатрат, охлаждения и перемешивания электролита, относительно сложного оборудования, высокой квалификации обслуживающего персонала и временных затрат. The process of anodic oxidation requires high energy consumption, cooling and mixing of the electrolyte, relatively sophisticated equipment, highly qualified staff and time-consuming.

В настоящее время в мировой практике для защиты от коррозии алюминиевых сплавов более широко используются химические окисные покрытия в сочетании с лакокрасочными покрытиями, которые наносятся погружением, распылением или нанесением кистью из растворов, содержащих соединения, являющиеся пассиваторами и активаторами по отношению к алюминию (авт.св. СССР 1705405, патент РФ 2043426, патенты США 5451271 и 5123978). Currently, in world practice, for the protection against corrosion of aluminum alloys, chemical oxide coatings are more widely used in combination with paint coatings, which are applied by immersion, spraying or brushing from solutions containing compounds that are passivators and activators with respect to aluminum (ed. St. USSR 1705405, RF patent 2043426, US patents 5451271 and 5123978).

Однако химический способ получения покрытий не обеспечивает коррозионной стойкости деталей из алюминия и алюминиевых сплавов в течение длительного времени и достаточно высоких адгезионных свойств поверхности. However, the chemical method for producing coatings does not provide corrosion resistance of parts made of aluminum and aluminum alloys for a long time and sufficiently high adhesive properties of the surface.

По технической сущности наиболее близким к заявляемому принят способ получения химического окисного покрытия на алюминии и его сплавах, включающий:
1. Подготовку поверхности путем обезжиривания в растворе, содержащем, г/л:
Натр едкий - 3-4
Тринатрий фосфат - 20-50
Стекло натриевое жидкое - 25-30
Вода - Остальное
при температуре 40-70oС, продолжительности 3-10 мин осветления в растворе, содержащем, г/л:
Азотная кислота - 300-400
Вода - Остальное
при температуре 15-30oС, продолжительности 1-10 мин химического травления в растворе, содержащем, г/л:
Натр едкий - 50-150
Вода - Остальное
при температуре 45-80oС продолжительностью до 4 мин удаления травильного шлама в растворе, содержащем, г/л:
Азотная кислота - 300-400
Вода - Остальное
при температуре 15-30oС, продолжительности 1-10 мин и
2. Химическое оксидирование в растворе, содержащем, г/л:
Ангидрид хромовый - 3-4
Натрий кремнефтористый - 3-4
Вода - Остальное
при температуре 15-30oС, продолжительностью 8-20 мин (ГОСТ 9.305-84).
According to the technical nature, the closest to the claimed method is adopted for producing a chemical oxide coating on aluminum and its alloys, including:
1. Surface preparation by degreasing in a solution containing, g / l:
Caustic soda - 3-4
Trisodium Phosphate - 20-50
Liquid sodium glass - 25-30
Water - Else
at a temperature of 40-70 o C, a duration of 3-10 min of clarification in a solution containing, g / l:
Nitric acid - 300-400
Water - Else
at a temperature of 15-30 o C, a duration of 1-10 min of chemical etching in a solution containing, g / l:
Sodium hydroxide - 50-150
Water - Else
at a temperature of 45-80 o With a duration of up to 4 min removal of pickling sludge in a solution containing, g / l:
Nitric acid - 300-400
Water - Else
at a temperature of 15-30 o C, a duration of 1-10 minutes and
2. Chemical oxidation in a solution containing, g / l:
Chromic Anhydride - 3-4
Sodium silicofluoride - 3-4
Water - Else
at a temperature of 15-30 o C, a duration of 8-20 minutes (GOST 9.305-84).

Недостатком применяемого способа химической обработки поверхности деталей из алюминия и его сплавов являются низкие защитные свойства покрытия и снижение показателей по долговечности и по коррозионной усталости в результате неравномерного травления при подготовке поверхности. The disadvantage of the applied method of chemical surface treatment of parts made of aluminum and its alloys is the low protective properties of the coating and a decrease in indicators of durability and corrosion fatigue as a result of uneven etching during surface preparation.

Технической задачей данного изобретения является разработка способа химической обработки деталей из алюминия и его сплавов для получения покрытий с повышенными защитными свойствами и улучшения характеристик долговечности обрабатываемых деталей. The technical task of this invention is to develop a method for the chemical treatment of parts from aluminum and its alloys to obtain coatings with enhanced protective properties and to improve the durability characteristics of the processed parts.

Для достижения поставленной задачи предложен способ химической обработки поверхности деталей из алюминия и его сплавов, включающий подготовку поверхности деталей путем обезжиривания, химического травления и последующее оксидирование в растворе воды, содержащем хромовый ангидрид и натрий кремнефтористый, отличающийся тем, что травление ведут в кислом растворе, а раствор оксидирования дополнительно содержит фосфат хрома и фосфат бария при следующем соотношении компонентов, г/л:
Ангидрид хромовый - 3-3,5
Натрий кремнефтористый - 3-3,5
Фосфат хрома - 0,01-0,5
Фосфат бария - 0,01-0,1
Вода - Остальное
при температуре 15-30oС, продолжительности 3-5 мин.
To achieve this objective, a method for the chemical treatment of the surface of parts made of aluminum and its alloys is proposed, which includes preparing the surface of parts by degreasing, chemical etching and subsequent oxidation in a water solution containing chromic anhydride and sodium silicofluoride, characterized in that the etching is carried out in an acidic solution, and the oxidation solution additionally contains chromium phosphate and barium phosphate in the following ratio of components, g / l:
Chromic Anhydride - 3-3.5
Sodium silicofluoride - 3-3.5
Chromium Phosphate - 0.01-0.5
Barium Phosphate - 0.01-0.1
Water - Else
at a temperature of 15-30 o C, duration 3-5 minutes

При подготовке поверхности обезжиривание в предлагаемом способе ведут в растворе, содержащем 5-10 г/л "ЕС-Нафтоль" (ТУ 2499.002-27985194-94), вода - остальное при температуре 18-20oС в течение 15-17 мин.When preparing the surface, degreasing in the proposed method is carried out in a solution containing 5-10 g / l "EC-Naftol" (TU 2499.002-27985194-94), water - the rest at a temperature of 18-20 o C for 15-17 minutes

Травление проводится в кислом растворе, содержащем, г/л:
Серная кислота - 90-110
Ангидрид хромовый - 46-52
Плавиковая кислота - 1,3-1,4
Вода - Остальное
при температуре 15-20oС, продолжительности 2-5 мин.
Etching is carried out in an acidic solution containing, g / l:
Sulfuric acid - 90-110
Chromic Anhydride - 46-52
Hydrofluoric acid - 1.3-1.4
Water - Else
at a temperature of 15-20 o C, duration 2-5 minutes

Предлагаемый способ отличается тем, что в раствор химического оксидирования введены фосфат хрома и фосфат бария, участвующие в сложных физико-химических процессах, протекающих в гетерогенной среде на границе металл-раствор. Изменяя состав образующихся, химически связанных с металлом, сросшихся между собой мельчайших кристаллов покрытия и, по-видимому, частично адсорбируясь, малорастворимые ингибиторы увеличивают защитные свойства покрытия. The proposed method is characterized in that chromium phosphate and barium phosphate are introduced into the chemical oxidation solution, which participate in complex physical and chemical processes taking place in a heterogeneous medium at the metal-solution interface. By changing the composition of the smallest coating crystals that are formed, chemically bonded to the metal, fused together and, apparently, partially adsorbing, poorly soluble inhibitors increase the protective properties of the coating.

Травление по предлагаемому способу улучшает морфологию поверхности: отсутствует вытравливание структурных составляющих. Уменьшается макро- и микрошероховатость поверхности, в результате увеличивается долговечность и коррозионная стойкость обрабатываемых деталей. Etching according to the proposed method improves surface morphology: there is no etching of structural components. The macro- and micro-roughness of the surface is reduced, as a result, the durability and corrosion resistance of the machined parts increases.

Кроме того, исключаются операции осветления и удаление травильного шлама, что значительно упрощает и ускоряет технологический процесс. In addition, clarification and removal of pickling sludge are excluded, which greatly simplifies and speeds up the process.

Пример осуществления. An example implementation.

Проводилась химическая обработка образцов из сплава Д16АТ размером 100х50х1,2 мм в предлагаемых составах и в составе прототипа по режимам, приведенным в таблицах 1,2. После каждой операции химической обработки все образцы промывались водой (ГОСТ 2874-82). Chemical processing of samples of alloy D16AT size 100x50x1.2 mm was carried out in the proposed compositions and as part of the prototype according to the modes shown in tables 1.2. After each chemical treatment operation, all samples were washed with water (GOST 2874-82).

На поверхности, обработанной по пп.1, 2, 3, 4, 5 формировались равномерные, немажущиеся при протирке покрытия. On the surface treated according to claims 1, 2, 3, 4, 5, uniform, non-smearing coatings were formed.

Сравнительные коррозионные испытания в камере солевого тумана (98% влажности, температура 35oС, периодическое разбрызгивание 5%-ного раствора NaCl в течение 7 мин, пауза 23 мин) показали, что проведение химической подготовки поверхности по предлагаемому способу позволяет повысить защитные свойства более чем в 2 раза. Этот эффект достигается подготовкой поверхности и изменением состава оксидирующего раствора.Comparative corrosion tests in a salt spray chamber (98% humidity, temperature 35 o С, periodic spraying of a 5% NaCl solution for 7 min, pause 23 min) showed that chemical surface preparation by the proposed method can improve the protective properties of more than 2 times. This effect is achieved by preparing the surface and changing the composition of the oxidizing solution.

Качество покрытий, полученных исследуемыми способами, приведено в табл. 3. The quality of the coatings obtained by the investigated methods are given in table. 3.

Для проверки влияния предложенного способа химической обработки на долговечность были изготовлены образцы из алюминиевых сплавов Д16АТ и 1973 для циклических испытаний с отверстием в центре. Образцы подвергались химической обработке в соответствии с режимами пп.1-4 и п.5 табл. 1, 2. Проведенные циклические испытания (Рmах 400 кг; Рmin 40 кг; σ = 14 кг/мм2, N=40 Гц) показали (табл.4), что предложенный способ химической обработки увеличивает долговечность не менее чем на 20%. Сравнительная оценка состояния поверхности химически обработанных образцов путем осмотра в бинокулярный микроскоп (х56) и исследование поверхности после усталостных испытаний на сканирующем электронном микроскопе JSM-840 показывают, что очаги разрушения с глубокими питтингами и растравами возникают после применяемой в прототипе технологии химической обработки.To test the effect of the proposed chemical treatment method on durability, samples were made of aluminum alloys D16AT and 1973 for cyclic tests with a hole in the center. The samples were subjected to chemical treatment in accordance with the regimes of claims 1-4 and paragraph 5 of the table. 1, 2. The conducted cyclic tests (P max 400 kg; P min 40 kg; σ = 14 kg / mm 2 , N = 40 Hz) showed (Table 4) that the proposed method of chemical treatment increases the durability by at least 20 % A comparative assessment of the surface condition of chemically treated samples by examination with a binocular microscope (x56) and a study of the surface after fatigue tests with a JSM-840 scanning electron microscope show that fracture centers with deep pitting and raster occur after the chemical processing technology used in the prototype.

Предлагаемая технология химической обработки деталей позволяет значительно улучшить морфологию поверхности, избежать возникновение растравов и глубоких питтингов, приводящих к снижению долговечности алюминиевых сплавов. The proposed technology for chemical processing of parts can significantly improve the surface morphology, to avoid the appearance of rasters and deep pitting, leading to a decrease in the durability of aluminum alloys.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает возможность проведения подготовки поверхности деталей из алюминия и алюминиевых сплавов под оксидирование при комнатной температуре, получение непрерывных, окрашенных, имеющих хорошую прочность сцепления с основным металлом покрытий в течение менее 7 мин. По защитным свойствам предлагаемый способ обеспечивает получение покрытий, превышающих требования международного стандарта М С-5541б более чем в 2 раза и обеспечивает хорошую адгезию ЛКП и клеев. In addition, the proposed method provides the possibility of preparing the surface of parts made of aluminum and aluminum alloys for oxidation at room temperature, obtaining continuous, colored, having good adhesion to the base metal coatings for less than 7 minutes According to the protective properties of the proposed method provides coatings that exceed the requirements of the international standard M S-5541b more than 2 times and provides good adhesion of the paintwork and adhesives.

Claims (1)

1. Способ химической обработки поверхности детали из алюминия и его сплавов, включающий подготовку поверхности детали путем обезжиривания, химического травления и последующее оксидирование в водном растворе, содержащем хромовый ангидрид и натрий кремнефтористый, отличающийся тем, что травление проводят в кислом растворе, а в водный раствор оксидирования дополнительно вводят фосфат хрома и фосфат бария при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хромовый ангидрид - 3-3,5
Натрий кремнефтористый - 3-3,5
Фосфат хрома - 0,01-0,5
Фосфат бария - 0,01-0,1
Вода - Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовку поверхности детали путем обезжиривания ведут при 18-20oС в растворе, содержащем, г/л:
ЕС-Нафтоль - 5-10
Вода - Остальное
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что травление детали проводят при 15-30oС в течение 3-5 мин, в растворе, содержащем, г/л:
Серная кислота - 90-110
Ангидрид хромовый - 46-52
Плавиковая кислота - 1,3-1,4
Вода - ОстальноеА
1. The method of chemical surface treatment of a part made of aluminum and its alloys, including preparing the surface of the part by degreasing, chemical etching and subsequent oxidation in an aqueous solution containing chromic anhydride and sodium silicofluoride, characterized in that the etching is carried out in an acidic solution, and in an aqueous solution oxidation is additionally introduced chromium phosphate and barium phosphate in the following ratio of components, g / l:
Chromic Anhydride - 3-3.5
Sodium silicofluoride - 3-3.5
Chromium Phosphate - 0.01-0.5
Barium Phosphate - 0.01-0.1
Water - Else
2. The method according to claim 1, characterized in that the surface preparation of the part by degreasing is carried out at 18-20 o C in a solution containing, g / l:
EC-Naftol - 5-10
Water - Else
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the etching of the part is carried out at 15-30 o C for 3-5 minutes, in a solution containing, g / l:
Sulfuric acid - 90-110
Chromic Anhydride - 46-52
Hydrofluoric acid - 1.3-1.4
Water - Rest
RU2001127127A 2001-10-08 2001-10-08 Method of chemical treatment of surface of part from aluminum and aluminum-base alloys RU2207401C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127127A RU2207401C1 (en) 2001-10-08 2001-10-08 Method of chemical treatment of surface of part from aluminum and aluminum-base alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127127A RU2207401C1 (en) 2001-10-08 2001-10-08 Method of chemical treatment of surface of part from aluminum and aluminum-base alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2207401C1 true RU2207401C1 (en) 2003-06-27

Family

ID=29210559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001127127A RU2207401C1 (en) 2001-10-08 2001-10-08 Method of chemical treatment of surface of part from aluminum and aluminum-base alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2207401C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276698C1 (en) * 2004-11-29 2006-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Composition for chemical treatment of articles made of aluminum or aluminum alloys

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU478887A1 (en) * 1973-04-04 1975-07-30 Предприятие П/Я А-1342 The method of chemical and electrochemical metal processing
SU1705405A1 (en) * 1990-04-09 1992-01-15 Симферопольское головное специальное конструкторско-технологическое бюро пневмооборудования Производственного объединения "Пневматика" Method for oxidizing aluminium and its alloys
US5123978A (en) * 1991-03-19 1992-06-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Corrosion resistant chromate conversion coatings for heat-treated aluminum alloys
RU2043426C1 (en) * 1990-10-15 1995-09-10 Государственный университет Молдовы Solution for chemical oxide coating
US5451271A (en) * 1990-02-21 1995-09-19 Henkel Corporation Conversion treatment method and composition for aluminum and aluminum alloys

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU478887A1 (en) * 1973-04-04 1975-07-30 Предприятие П/Я А-1342 The method of chemical and electrochemical metal processing
US5451271A (en) * 1990-02-21 1995-09-19 Henkel Corporation Conversion treatment method and composition for aluminum and aluminum alloys
SU1705405A1 (en) * 1990-04-09 1992-01-15 Симферопольское головное специальное конструкторско-технологическое бюро пневмооборудования Производственного объединения "Пневматика" Method for oxidizing aluminium and its alloys
RU2043426C1 (en) * 1990-10-15 1995-09-10 Государственный университет Молдовы Solution for chemical oxide coating
US5123978A (en) * 1991-03-19 1992-06-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Corrosion resistant chromate conversion coatings for heat-treated aluminum alloys

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Покрытия металлические и неметаллические неорганические. ГОСТ 9.305-84 - М.: Издательство стандартов, 1988, с.127-128 - карта 71, с. 167-168 - таблица 1. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2276698C1 (en) * 2004-11-29 2006-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Composition for chemical treatment of articles made of aluminum or aluminum alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4681668A (en) Anodic aluminium oxide film and method of forming it
JPH0320495A (en) Improved method for anodizing aluminum alloy working member
JP2008518098A (en) Articles of manufacture and processes for anodizing aluminum and / or titanium with ceramic oxide
KR20170029545A (en) Electroceramic coating for magnesium alloys
JP2004003025A (en) Surface treatment imparting corrosion resistance for adhesion of adhesive for structure of metal
NO309660B1 (en) Process for forming an improved corrosion-resistant coating on a magnesium-containing article
US20030196907A1 (en) Method of anodizing a part made of aluminum alloy
US5891269A (en) Method of compacting anodized metals with lithium and fluoride-containing solutions without using heavy metals
JP5079103B2 (en) Multifunctional coating on aluminum parts
US10138566B2 (en) Sealing anodized aluminum using a low-temperature nickel-free process
RU2543580C1 (en) Method of obtaining protective coatings on magnesium alloys
RU2207401C1 (en) Method of chemical treatment of surface of part from aluminum and aluminum-base alloys
CN106835234B (en) Electrolyte for micro-arc oxidation, micro-arc oxidation method and aluminum or aluminum alloy material
US20090107848A1 (en) Procedure for anodising aluminium or aluminium alloys
RU2001113639A (en) The method of forming a protective coating on the parts of valves (options)
CA1086253A (en) Process for production of sealed anodic oxide films on aluminum and aluminum alloys for coating
RU2357019C2 (en) Method of electrolyte-plasma treatment of details
KR20020011874A (en) Hydrophilicizing treatment for metal surface
JP3143225B2 (en) Surface coating method for aluminum or aluminum alloy substrate
JP2006312754A (en) Treatment method for surface of anodized aluminum
US20190316270A1 (en) Dark colored electroceramic coatings for magnesium
JP3553288B2 (en) Vehicle wheels with excellent corrosion resistance and glitter
US6149795A (en) Fungus resistant boric acid-sulfuric acid anodizing
JP3625502B2 (en) Method for manufacturing aluminum coating material
US20250019856A1 (en) Surface preparation for electrolytic inorganic finishes

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20171204

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180316

Effective date: 20180316

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200204

Effective date: 20200204