Способ защиты от коррозии алюминиевых изделий

 

СПОСОБ ЗА11ЩТЫ ОТ КОРРОЗИИ АЛЮМИНИЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий дека пирование в растворе аммиака и последующее пассивирование водяным паром, -отличающийся тем, что, с целью повьшения коррозионной стойкости изделий в кислых средах, перед декапированием в аммиаке дополнительно производят обработку раствором . едкого натра с последующим воздействием 5-10%-йым раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, а пассивирование осуществляют путем продувки водяным паром с температурой 120 140° С и давлением 1,2-1,4 кг/см в течение 4-6 ч. i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ГЕСПУВЛИК

«Ю а1

3(50 С 23 1 7./00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(ЛМРЫТИ (21) 3586361/22-02 (22) 03.05.83 (46) 15.06.84. Бюл. Ф 22 (72) А.А.Братков, А.А.Ильинский, Г.С.Королев, В.П.Кузьмина и .С.С.Ушаков (53) 621.7.025 (088.8) (56) 1. Патент Японии И 54-6975, кл. С 23 F 7/06, опублик, 1979.

2. Патент Японии Ф 47-50493, кл. С 23 F 7/06, опублик. 1972.

3. Патент Великобритании

Ф 1265268, кл. С 23 F 7/02, опублик.

1972.

4. Патент Японии Ф 15256, кл. С 23 F 7/06, опублик. 1964.

5. Авторское свидетельство СССР

Ф 378566, кл. С 23 F 7/06, 1970. (54)(57) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ

АЛЮИИНИЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий декапирование в растворе аммиака и последующее пассивирование водяным паром, .о т л и. ч а ю шийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости изделий в кислых средах, перед декапированием в аммиаке дополнительно производят обработку раствором . едкого натра с последующим воздействием 5-!07-ным раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, а пассивирование осуществляют путем продувки водяным паром с температурой 120—

140 1,?-1,4 кг/см в о течение 4-6 ч.

710

1 1097

Изобретение относится к многоступенчатой обработке поверхности легких металлов с помощью химических реакций и может .айти применение при организации хранения дымящей азотной кислоты.

Известен способ коррозионной защиты алюминия путем обработки водным раствором, содержащим аммиак или водорастворимый оксиалкиламин и глицерин, причем обработку ведут при 10 нагреве в термостате. В результате такой обработки на поверхности алюминия образуются защитные окисные пленки %1) .

Указанный способ недостаточно эффективен и трудоемок при осуществлении термостатического нагрева.

Известен также способ антикоррозионной защиты алюминия путем обработки его при 95-100 С водным раст- о о вором, содержащим аммиак, водорастворимое оксиалкиламиновое основание и этилендиамин, причем время обработки раствором составляет 20-30 мин (2) .

Однако и этот способ малоэффекти- 25 вен и трудоемок из-за сложности поддержания заданного температурного режима, особенно при реализации способа в сосудах больших размеров.

Кроме того, известен способ корро-3О зионной защиты алюминия путем обработки его первоначально раствором, содержащим 6 об. Н,90, 6 об. . НМО3 и 3 об. С О,, а затем кипящим водным раствором амина при давлении 2

10 кгс/см и щелочности среды рН 914, при этом используется моно-, диили триэтаноламин. После обработки раствором амина на алюминий воздействуют водяным паром при давлении 2 — 40

10 кгс/см2 (3) .

Реализация данного способа затруднена по причине сложности уничтожения отработанных растворов, содержащих токсичные реактивы. 45

Известен способ коррозионной защиты алюминия путем обработки поверхности алюминия смесью водяного пара с парами аммиака, содержащей 0,1-10% аммиака при давлении 3-20 кгс/см в 50 течение 10-40 мин $4) .

Однако сложность приготовления пароаммиачной смеси и ее высокое давление также приводят к повышению трудоемкости. 55

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ коррозионной защиты алюминия путем обработки поверхности алюминия предварительно в растворе аммиака в течение 1,52 ч в зависимости от концентрации раствора. Последующую обработку алю миния проводят водяным паром при атмосферном давлении и температуре

98 С в течение 10 ч, причем начинао ют обработку паром не позднее чем через 20 мин после завершения обработки раствором аммиака 15) .

Известный способ недостаточно эффективен при реализации его для хранения концентрированных кислых сред, так как образующаяся защитная пленка нестойка к этим средам в связи с низким температурным режимом при ее формировании.

Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости алюминиевых изделий в кислых средах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу защиты от коррозии алюминиевых иэделий, включающему декапирование в растворе аммиака и последующее пассивирование водяным паром, перед декапированием в аммиа ке дополнительно производят обработку раствором едкого натра с последующим воздействием 5-10X-mw раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, а пассивирование осуществляют путем продувки водяным паром с температурой

120-140 С и давлением 1,2-1,4 кг/см о в течение 4-6 ч.

Предлагаемый способ коррозионной защиты алюминия реализуется следующим образом.

Поверхность алюминиевого иэделия, например резервуара, предварительно обрабатывают 5Х-ным раствором гидроокиси натрия в течение 10-15 мин, затем воздействуют 5-10Х-ным раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, после чего промывают водой. Последующее воздействие осуществляют 5+2 мас.X- ным раствором аммиака при температуре 10-20 С в течение 1 5-2 ч. После о слива аммиака проводят обработку поверхности алюминия водяным паром с температурой 120-140 С в течение 4о

6 ч, причем обработку паром осуществляют путем продувки пара над поверхностью алюминиевого изделия. Давление пара регулируют таким образом, чтобы оно было равно 1,2-1,4 кг/см .

Такая оптимизация величины давления необходима и достаточна для

1097710 обеспечения прочности пленки, создаваемой на QJIloMHHHH. Перечисленные операции способа осуществляются непрерывно.

При реализации предлагаемого спосо-5 ба обработка алюминия производилась

5+2 мас.7-ным водным раствором аммиака, поскольку о» обладает лучшими эксплуатационными свойствами: q = о

-6 С, 1 „„„= +82 С, невзрывоопа- 10 о сен при любых температурах.

Увеличение концентрации аммиака до

15 мас.7 при данном режиме обработки практически не влияет на качество за-. щитной пленки, но при указанных концентрациях ухудшаются эксплуатационный свойства аммиака — снижается температура кипения и повьш ается взрывоопасность.

Увеличение концентрации аммиака свыше 15 мас.7 приводит к ухудшению качества пленки, так как- она становится более толстой и рыхлой.

При применении для предлагаемого способа раствора аммиака концентраци-25 ей ниже 3 мас.X образующаяся пленка нестойкая, имеет недостаточную толщину и поэтому не может надежно защищать от коррозии.

Для снижения скорости коррозии алюминия в среде химически активных кислых сред были проведены испытания, позволившие сравнить предлагаемый

1 способ подготовки поверхности алюминиевого сосуда с известным способом

35 обработки.

Сравнительные ускоренные испытанйя проводились на алюминиевых сосудах (резервуарах) емкостью 0,5 л. Для испытаний один алюминиевый резервуар 40 был обработан по известному способу сначала 5Х-ным раствором аммиака при

20 С в течение 2 ч, а затем водяным паром с температурой 98 С при атмосо ферном давленйи в течение 10 ч. Дру- 45 гой алюминиевый резервуар бып обработан 57-ным раствором ЙаОН в течение 10 мин, затем 10Х-ным раствором азотной кислоты в течение 1 ч, далее

57.-ным раствором аммиака в течение 50

1 ч. В заключение быпа проведена продувка паром с температурой 130 С при давлении 1,3 кг/см в течение

5 ч. Все операции проводились непрерывно. 55

В качестве химически агрессивной кислой среды использована дымящая азотная кислота, которую помещают в алюминиевый сосуд при температуре

50 С. Оценка результатов испытания проводилась по количеству растворенных солей алюминия, накопившихся в дымящей азотной кислоте в процессе ее хранения, за счет коррозии алюминиевого сосуда.

Полученные результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известного способов представлены в табл.1.

Иэ представленных в табл. 1 данных очевидно,что концентрация солей алюминия в кислоте, хранившейся в течение 10 сут в сосуде, обработанном по предлагаемому способу, составляет

0,0014 мас.7 А1,0,, что в 28 раз меньше, чем в алюминиевом сосуде, обработанном по известному способу (0,039 мас.7 А1,0,).

В целях подтверждения оптимальности предложенных режимов обработки алюминия по предлагаемому способу были подготовлены несколько резервуаров, режимы обработки которых представлены в табл. 2. Результаты.испытаний оценивались по скорости коррозии алюминия

В табл. 3 представлена зависимость скорости коррозии от времени парового воздействия. Как следует из данных табл. 3, при соблюдении предлагаемых режимов обработки и в том числе соблюдении времени воздействия паром в пределах 4-6 ч скорость коррозии алюминиевого резервуара N 2 значительно меньше скорости коррозии резервуара У 1, а также резервуаров У 5 и

Ф 6, в которых режимы обработки несколько отличаются от предлагаемых.

Обработка резервуара Ф 6 паром с температурой 150 С и давлением

1,5 кг/см приводит к значительному повышению скорости коррозии и к разрушению алюминия.

В случае отсутствия избыточного давления в резервуаре водяного пара при соблюдении температурного режима . в предлагаемых пределах скорость коррозии также начинает возрастать.

Таким образом, оптимальным является воздействие. паром в течение 4-6 и при соблюдении всех режимов предлагаемого способа.

Кроме того, при выполнении обработки по предлагаемому способу время обработки паром сокращается почтй вдвое с 10 до 4-6 ч.

1097710

В табл, 4 представлена зависимость скорости коррозии от времени воздействия азотной кислотой. Скорость коррозии наиболее низкая при времени обработки азотной кислотой, равном 1-2 ч.

Величина коррозии практически не изменяется при изменении концентрации азотной кислоты в пределах 5-10% и может быть принята той же, что и при 7%-ной концентрации. l0

В случае увеличения концентрации азотной кислоты cBbItlle 10% скорость коррозии значительно увеличивается и становится (после обработки в течение 1 ч 15%.-ным раствором азотной кислоты) равной 0,001 г/м ч.

При уменьшении концентрации азотной кислоты ниже 5% эффект защиты алюминия от коррозии заметно ослабевает, так при обработке металла 20

3%-ным раствором азотной кислоты в течение 1 ч скорость коррозии его составляет 0,0008 г/м ч.

В табл.5 представлена зависимость скорости коррозии от концентрации аммиа-25 ка.

В табл. 6 представлена зависимость, скорости коррозии алюминия в дымящей азотной кислоте от времени обработки алюминия 5 мас.% — ным водным раствором аммиака с температурой 20 С.

О

Приведенные в табл. 6 даннике подтверждают снижение скорости коррозии алюминия при времени обработки, равном 1,5-2 ч при 20 С, т.е. подтверж- о дают оптимальность выбранного режимного параметра. Увеличение времени обработки вызывает повышение скорости коррозии алюминия: оно нецелесообразно.

В табл. 7 представлена зависимость скорости коррозии алюминия r дымящей азотной кислоте от температуры

5 мас.%-ного водного раствора аммиака при времени воздействия 1,5 ч.

Из табл. 7 очевидна оптимальность выбранного температурного параметра, равного 10-20 С, поскольку изменение температуры как в сторону снижео ния ниже 10 С, так и в сторону увеличения свьппе 20 С вызывает увелио чение скорости коррозии алюминия.

Зависимость скорости коррозии от концентрации раствора NaOH и времени воздействия этим раствором представлена в табл. 8.

Следовательно, в случае декапиро-. вания раствором НаОН с концентрацией

0,05 — 10% в течение 10-15 мин скорость коррозии ниже скорости коррозии после обработки по известному способу, т.е. ниже 0,0006-0,0008 г/м ° ч.

Таким образом, предлагаемый способ обработки поверхности алюминиевых изделий, включающий декапирование сначала в 0,05-10%-ном растворе ИаОН в течение 10-15 мин, последующую обработку 5-10%-ным раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, затем воздействие 3-7%-ным раствором аммиака при 20 С в течение 1,5-2 ч и оконо чательную обработку поверхности продувкой водяного пара с температурой

120-140 С и давлением 1,2-1,4 кг/см в течение 4-6 ч,. позволяет существенно снизить скорость коррозии алюминиевого изделия в 6-8 раз, а также заметно сократить время обработки с 10 ч по известному способу до 6-8 ч по предлагаемому..

1 " 9У 710

Таблица!

Время испытания, сут

Количество растворенных солей алюминия в пересчете на Ai О, мас.%,по способу предлагаемому известному

0,0001

О, 0001

0,0013

0,0014

О, 0014

2.0

40

60

Таблица 2

Резервуар, Ф

Режимы обработки

Реализован известный способ: 5%-ный раствор аммиака в течение 2 ч, обработка водяным паром при. атмосферном давлении и температуре 98 С в течение

10 ч

5%-ный раствор ДаОН в течение 10 мин, 7%-ный раствор азотной кислоты в течение 2 ч, 5%-ный раствор аммиака в течение 2 ч при температуре

20 С, обработка водяным паром с температурой

130 С и давлением 1,3 кг/см в течение 5 ч !

5%-ный раствор 8аОН в течение 10 мин, 5%-ный раствор азотной кислоты в течение 2 ч, 3%-ный раствор аммиака в течение 2 ч при 20 С, продувка водяным паром с температурой 120 С и давлением 1,2 кг/см о / 2 в течение 6 ч

5%-ный раствор NaOH в течение 10 мин, 10%-ный раствор азотной кислоты в течение 1 часа, 1%-ный раствор аммиака в течение 1,5 ч при ?0 С, продуво ка водяным паром с температурой 140 С и давлением

1,4 кг/см в течение 4 ч

О, 004

0,003

0,017

0,020

0,036

0,044

О, 002

О, 003

О, 016

0,025

0,039

1097710

Продолжение табл. 2

57-ный раствор gaOH в течение 10 мин, 77. — ный раствор азотной кислоты в течение 1 ч, 57.-ный раствор аммиака в течение 2 ч, продувка водяным паром с о температурой 150 С и давлением 1,5 кг/см в течение 5 ч

То же, что для резервуара ¹ 2, но давление равно атмосферному

Таблица 3

Скорость коррозии, г/м » ч, при времени воздействия водяным паром, ч

Резервуар, №

0,5 1-2

2,3 и 4

0,0005 0,0001

0,0001 0,0001 0,0004

0,00 1 0,001 0,0009 0 0008

0,002 0,001

0,004 0,004

0 001 О, 001 О, 0035

0,004 0,004 0,012

0,0010 0,00045 0,00045 0,00045 0,0010

Л р и м е ч а н и е : 1) Скорость коррозии практически не изменяется при изменении концентрации азотной кислоты в пределах

5-107., 2) Время воздействия паром в резервуарах 1-6 изменяется в соответствии с данными настоящей таблицы.

Табли ца 4

Скорость коррозии алюминия, г/м ° ч,при времени воздействия

?%-ным раствором азотной кислоты, ч

Резервуар, №

0,5

0 0005

0,0001

57-ный рас твор КаОН вор азотнои кислоты аммиака в течение 2 температурой 110 С ние 5 ч

1 (известный способ) 0,01 0,01 0,01 0,001 в течение 10 мин, 77-ный раств течение 1 ч, 57,-ный раствор ч, продувка водяным паром с и давлением 1, 1 кг/см в тече1(97 710

Продолжение табл. 4

Резервуар, К

Скорость коррозии, г/и .ч, прн времени воздействия

77.-ным раствором азотной кислоты, ч

О, 0001

0,0002

0,0002

0,0003

0,0008

Таблица 5

15

Оэ4 Оэ 16- 0118 . О» 18 Ою 2- Оэ 2- Оэ4

0 6 0 2 : 0 2 0 2 0 21 О 21 О 6

Таблица 6

Время обработки алюминия, ч

3,0

2,5

1,5

Скорость коррозии r /M2, «1(, 3

0,25 0,45

0,45

0,20

0,45

Концентрация раствора аммиака, мас.Ж

Скорость коррозии, 10- з м2 ч

J !

1097710

Га блица 7

Температура 5 мас.7 воднсго раствора аммиака, С

20

25

Скорость коррозии, 0,20

10- з м* ч

0,18

0,15

0,18

0,85

Таблица 8

Скорость коррозии, г/м ч, при времени обработки

НаОН, мин

Концентрация баОН, мас.7

15

0,01

0,001

0,05

0,01

О, 001

О» 001

0,01

С,01

0i01

0,01

Составитель С.Николаева

Редактор П.Макаревич Техред A,Êèêeìåçeé Корректор А.Зимокосов

Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4161/25

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,0007

0,0001

0,0001

О, 011

О, 001

0,0005

0,0005