Электролит эматалирования алюминия и его сплавов
Владельцы патента RU 2297475:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к эматалированию алюминия и его сплавов и может быть использовано в судостроении, машиностроении и производстве бытовой техники. Электролит содержит, г/л: хромовый ангидрид 30-35, борную кислоту 1-2, N,N'-бис(бензоил)амидин-8-хинолинсульфиновой кислоты 0,5-1,0, 2-(n-бензилфенил)-хиноксалин 0,7-1,2. Технический результат - повышение антикоррозионных свойств, получаемых при эматалировании защитных покрытий. 1 табл.
Изобретение относится к эматалированию алюминия и его сплавов и может найти применение в судостроение, машиностроении и производстве бытовой техники.
Известен хромовобортный электролит эматалирования, содержащий хромовый ангидрид 100 г/л, борную кислоту 4 г/л (Розенбойм Г.Б. Возникновение эматаль-эффекта в хромовоборатных электролитах. Сб. "Новая технология гальванических покрытий изделий в судостроении и машиностроении", Л., Судостроение 1974, с.58). Из-за высокой концентрации хромового ангидрида электролит опасен в экологическом отношении. К тому же получаемые в нем эматаль-покрытия имеют недостаточную защитную способность.
Наиболее близким к данному предлагаемому изобретению по технической сущности и полученным результатам является разбавленный хромовоборатный электролит с добавкой органического вещества (авторское свидетельство СССР №1133313, C25D 11/06, приоритет 07.01.1983 г.). Названный электролит экологически гораздо менее опасен из-за пониженной концентрации хромового ангидрита (до 30 г/л), но эматалевые покрытия, осаждаемые из него, не обладают достаточным защитным действием для алюминия.
Техническая задача, которую необходимо было решить в настоящем предлагаемом изобретении, состоит в том, чтобы повысить антикоррозийные свойства эматаль-покрытий на алюминии и его сплавах.
Решение указанной задачи осуществляется за счет введения в хромовоборатный электролит эматалирования двух добавок органических веществ, а именно: N,N'- бис(бензоил)амидин-8-хинолинсульфиновой кислоты и 2-(n-бензил-фенил)-хиноксалина, имеющих соответственно следующее строение:
, 
| Информация о данном соединении содержится в сборнике "Вопросы химии и химической технологии" №48, Харьков, ХГУ, 1977, с.6 | Информация о данном соединении содержится в сборнике "Вопросы химии и химической технологии", №30, Харьков, ХГУ, 1973 с.23 |
Эматалирование проводится а электролите следующего состава (г/л):
| хромовый ангидрид | 30-35 |
| борная кислота | 1-2 |
| N,N'-бис(бензоил)амидин-8-хинолинсульфиновая кислота | 0,5-1,0 |
| 2-(n-бензилфенил)-хиноксалин | 0,7-1,2 |
Приготовление электролита начинается с растворения в воде борной кислоты и хромового ангидрида. Затем при энергичном перемешивании растворяют последовательно производное хинолина и производное хиноксалина. Температуру эматалирования поддерживают в пределах 40-45°С. Эматалирование проводят при возрастающем напряжении в три ступени.
I ступень: в течение 5 мин повышают напряжение от 0 до 40В.
II ступень: выдерживают в течение 25 мин напряжение на уровне 40В.
III ступень: быстро повышают напряжение до 80 B и поддерживают его в течение либо 15 мин (вариант А), либо 20 мин (вариант В), либо 25 мин (вариант С).
Полученные образцы с эматаль-покрытием испытались в гидростате г - 4 (8 час температура 40°С, остальное время суток - естественное охлаждение до комнатной температуры 16 ч, влажность 100%). Испытания продолжались 20 суток. Фиксировалась площадь образца, затронутая коррозионными повреждениями, и определялся частотный показатель коррозии в %.
Кроме того, проводилась капельная проба с раствором 25 мл соляной кислоты (плотность 1,19 г/см3), 3 г дихромата калия, 75 мл воды (норма для удовлетворительной защитной способности при 18-21°С составляет 37 мин).
Результаты испытаний приведены в таблице.
Анализ результатов позволяет сделать следующие выводы:
1. По сравнению с покрытиями, полученными на алюминии в известном электролите, в предлагаемом электролите образуются значительно более коррозионостойкие пленки, обеспечивающие снижение частотного показателя коррозии в 7 раз при минимальной концентрации компонентов электролита, вплоть до полного подавления коррозии при максимальной концентрации его.
2. Качественно аналогичный результат получен и при испытаниях с помощью капельной пробы: стойкость покрытий во всех случаях для предлагаемого электролита повышается, превосходя норму.
3. Для сплава АМГ показатели защитного действия эматаль - покрытий из предлагаемого электролита несколько ниже, чем для алюминия. Однако и в этом случае они заметно выше, чем для покрытий, осажденных в известном электролите. В вариантах В и С достигнута полная защита при максимальных концентрациях компонентов в предлагаемом электролите. Таким образом, предложенный электролит обеспечивает существенное увеличение защитных свойств эматаль-покрытий.
В дополнительных опытах установлено, что производное хинолина повышает свойства эматаль-пленок за счет увеличения анодной поляризации, что, вероятно, связано с воздействием добавки на барьерный слой. Производное хиноксалина практически не влияет на величину потенциала анода и ее тормозящее действие на коррозию проявляется в повышении устойчивости пористого слоя.
Электролит можно рекомендовать для использования в судо- и машиностроении, а также в производстве бытовой и лабораторной техники.
| Результаты по защитной эффективности эматаль - покрытий на алюминии и сплаве АМГ в зависимости от природы и концентрации электролита, варианты эмататалирования. | ||||||||
| Электролит | Состав электролита, г/л | Вариант эматалирования | Частотный показатель, % коррозии | Капельная проба, мин. | ||||
| CrO3 | Н3ВО3 | производное хинолина | производное хиноксалина | салицилиден-этаноламин | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Известный | 35 | 2 | 1 | А | 37 | 39 | ||
| 30 | 1 | 0,7 | А | 37 | 36 | |||
| Предлагаемый | 35 | 2 | 1 | 1,2 | А | 0 | 58 | |
| 30 | 1 | 0,5 | 0,7 | А | 5 | 54 | ||
| Известный | 35 | 2 | 1 | В | 30 | 44 | ||
| 30 | 1 | 0,7 | В | 31 | 40 | |||
| Предлагаемый | 35 | 2 | 1 | 1,2 | В | 0 | 62 | |
| 30 | 1 | 0,5 | 0,7 | В | 4 | 60 | ||
| Известный | 35 | 2 | 1 | С | 35 | 46 | ||
| 30 | 1 | 0,7 | С | 34 | 44 | |||
| Предлагаемый | 35 | 2 | 1 | 1,2 | С | 0 | 68 | |
| 30 | 1 | 0,5 | 0,7 | С | 4 | 62 | ||
| Известный | 35 | 2 | 1 | А | 41 | 38 | ||
| 30 | 1 | 0,7 | А | 43 | 37 | |||
| Предлагаемый | 35 | 2 | 1 | 1,2 | А | 2 | 55 | |
| 30 | 1 | 0,5 | 0,7 | А | 11 | 52 | ||
| Известный | 35 | 2 | 1 | В | 35 | 40 | ||
| 30 | 1 | 0,7 | В | 36 | 40 | |||
| Предлагаемый | 35 | 2 | 1 | 1,2 | В | 0 | 57 | |
| 30 | 1 | 0,5 | 0,7 | В | 5 | 55 | ||
| Известный | 35 | 2 | 1 | С | 38 | 40 | ||
| 30 | 1 | 0,7 | С | 39 | 38 | |||
| Предлагаемый | 35 | 2 | 1 | 1,2 | С | 0 | 58 | |
| 30 | 1 | 0,5 | 0,7 | С | 8 | 52 | ||
| Примечание: первые шесть опытов выполнены с образцами из алюминия, остальные опыты из сплава АМГ. |
Электролит эматалирования алюминия и его сплавов, содержащий хромовый ангидрид и борную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит N,N'-бис(бензоил)амидин-8-хинолинсульфиновой кислоты и 2-(n-бензилфенил)-хиноксалин при следующих концентрациях компонентов, г/л:
| Хромовый ангидрид | 30-35 |
| Борная кислота | 1-2 |
| N,N'-бис(бензоил)амидин-8-хинолинсульфиновая кислота | 0,5-1,0 |
| 2-(n-бензилфенил)-хиноксалин | 0,7-1,2 |
