способ получения защитного покрытия на изделиях из магниевых сплавов

Формула изобретения

Способ получения защитного покрытия на изделиях из магниевых сплавов, включающий обезжиривание в водном щелочном растворе, кислотное травление в водном растворе, конверсионную обработку в водном растворе, с промежуточными промывками в холодной воде, сушку, отличающийся тем, что кислотное травление ведут в водном растворе азотной кислоты, а конверсионную обработку осуществляют в щелочном растворе, содержащем, г/л:

гидроокиси щелочных металлов	50-150
одну или несколько азотнокислых
солей щелочных металлов	4-16
азотнокислый барий, и/или NaVO3,
или Na2 MoO4, или другие окислительные
соединения, содержащие в анионе
один из металлов 5-й или 6-й групп
или смесь двух из них при соотношении от 1 до 3	3-14

при температуре 20-50°С и времени 5-20 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической обработке поверхности магниевых сплавов и может быть использовано для изделий в космической, авиационной, автомобильной промышленностях, а также в электронной, электронно-вычислительной и других объектах современной техники.

Известен способ получения защитного покрытия, включающий удаление окислов с поверхности изделия, обезжиривание его щелочным раствором, химическое нанесение покрытия из водного раствора, содержащего, г/л:

NaH2PO 4	40-100
NH4H2PO 4	120-180
(NH4)2SO 3	5-20
Mg(OH)2	5-15

(Патент РФ №2207400, С23С, 22/22, 2001 г.).

К недостаткам этого способа относится то, что он предназначен для ремонта покрытий и не может быть применен в производственных условиях, он также не обеспечивает требуемый для этих условий уровень коррозионной стойкости и адгезии к лакокрасочным покрытиям.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому является способ, осуществляемый следующим образом:

- Обезжиривание в водном щелочном растворе в смеси (г/л):

Turca-4215	30
NC-LT

- Промывка в холодной воде

- Кислотное травление в водном растворе

NH2HF 2	30 г/л
HNO3	40 см 3/л

- Промывка в холодной воде

- Конверсионная обработка в водном растворе (г/л):

CeCl3 или V 2O5	20
СО 720	1

- Промывка в холодной воде

- Наполнение в водном растворе

Zr 6030	10 г/л
СН3ОН	10 см3/л

(Патент США №6755918, С23С 22/00, 2002 г.), прототип.

К недостаткам этого способа, взятого за прототип, относятся низкая коррозионная стойкость и адгезия к лакокрасочным покрытиям.

Кроме того,он загрязняет сточные воды хлором и фтором.

Предлагается способ получения защитного покрытия на изделиях из магниевых сплавов, включающий обезжиривание в водном щелочном растворе, кислотное травление в водном растворе азотной кислоты, конверсионную обработку в щелочном водном растворе с промежуточными холодными промывками, сушку, содержащем (г/л):

Гидроокиси щелочных металлов	50-150
Одну или несколько азотнокислых
солей щелочных металлов	4-16
Азотнокислый барий и/или NaVO3,
или Na2 MoO4, или другие окислительные
соединения, содержащие в анионе
один из металлов 5-й или 6-й групп или
смесь двух из них при соотношении от 1 до 3	3-14

Температура 20-50°С, время 5-10 мин.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что кислотное травление ведут в азотной кислоте, а конверсионную обработку ведут в растворе, содержащем (г/л):

Гидроокиси щелочных металлов	50-150
Одну или несколько азотнокислых
солей щелочных металлов	4-16
Азотнокислый барий и/или NaVO3,
или Na2 MoO4, или другие окислительные
соединения, содержащие в анионе
один из металлов 5-й или 6-й групп или
смесь двух из них при соотношении от 1 до 3	3-14

Температура 20-50°С, время 5-20 мин.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение коррозионной стойкости химической конверсионной пленки адгезии к последующему лакокрасочному покрытию, коррозионной стойкости лакокрасочного покрытия и, как следствие, повышение срока службы изделий.

Применение предлагаемого способа исключает загрязнение окружающей среды.

Столь высокие характеристики, обеспечиваемые предлагаемым способом, определяются тем, что пленка образуется в результате взаимодействия окислительных добавок с полностью запассивированной поверхностью. При этом используется способность магния и его сплавов к пассивированию в щелочных растворах.

В результате образуется конверсионная пленка с более дисперсионой структурой, более высокой плотностью и развитым субмикрорельефом поверхности.

Дисперсная структура и более высокая плотность пленки способствуют повышению ее коррозионной стойкости. Развитый субмикрорельеф, высокое химическое сродство с органическими веществами, определяемое структурой пленки, и вхождение в ее состав таких элементов, как барий, ванадий, молибден, позволяет существенно увеличить адгезию к последующему лакокрасочному покрытию и, как следствие, повысить его коррозионную стойкость.

Примеры осуществления

С целью создания однородной поверхности образцы из магниевых сплавов МА2-1пч и МА20 размером 100×50×2 мм зачищали наждачной бумагой №6 (по ГОСТ 6456-82), далее протирали салфетками, смоченными этиловым спиртом.

Обезжиривание проводили в 10% растворе гидроокиси натрия NaOH при температуре 60°С, 3 мин, промывали в холодной проточной воде.

Травили в 9% растворе HNO₃, промывали в холодной воде.

Конверсионную обработку проводили в составах, указанных в таблице 1, промывали в проточной воде и сушили при температуре 70°С.

Далее часть образцов ставили на коррозионные испытания при переменном погружении по ГОСТ 9.913-90 в растворе 0,01% NaCl. На другую часть образцов наносили лакокрасочное покрытие №104 по ОСТ 1.90055-85 (грунт ЭП-076 - 1 слой, эмаль ЭП140 - 2 слоя, общая толщина лакокрасочного слоя 80 мкм, холодная сушка). Адгезия лакокрасочного покрытия (ЛКП) определялась по ГОСТ 15140-80 методом решетчатого надреза. Испытания на коррозию образцов с ЛКП проводились по ГОСТ 9.913-90 при полном погружении в 3% раствор NaCl.

Свойства покрытий приведы в таблице 2. Как следует из таблицы 2, в примерах по предлагаемому способу адгезия равна 1 баллу, т.е. наивысшее качество. После выдержки в течение месяца адгезия не меняется. Конверсионное покрытие не имеет признаков коррозии через 300 часов выдержки в растворе 0,01% NaCl при переменном погружении. Лакокрасочное покрытие не имеет признаков коррозии или изменения внешнего вида после 500 часов выдержки в растворе 3% NaCl.

Такие же результаты получены на сплавах МА 20 и МЛ-5.

Проводили испытания и способа-прототипа.

По прототипу адгезия равна 2 баллам, а через 1 месяц 3 баллу, т.е. неудовлетворительный результат (таблица 2). Коррозия на конверсионном покрытии появляется через 140 часов, а на лакокрасочном покрытии отмечается вздутие и отслаивание через 250 часов.

Таким образом, предлагаемый способ получения конверсионного покрытия на полуфабрикатах и изделиях из магниевых сплавов позволяет:

- повысить коррозионную стойкость конверсионного покрытия в 2 раза;

- повысить адгезию к последующему лакокрасочному покрытию в 2-5 раз;

- повысить защитные свойства лакокрасочных покрытий в 2-2,5 раза;

- улучшить экологию;

- сократить процесс обработки.

Конверсионное покрытие образуется на всех марках магниевых сплавов. Раствор для получения конверсионного покрытия является технологичным и простым по составу.