Wpływ modyfikacji wstępnej obróbki powierzchniowej stopu AA2024-T3 na właściwości ochronne powłoki organicznej

• Autorzy: Kapuścińska A. , Kwiatkowski L.

Warianty tytułu

EN

Effect of modification of the surface pre-treatment of AA2024-T3 alloy on the protective properties of the organic coating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było opracowanie metody wstępnej obróbki powierzchniowej stopu AA2024-T3 i zbadanie jej wpływu na właściwości ochronne powłoki organicznej w porównaniu z powłoką naniesioną na podłoże chromianowane. Zasadniczym procesem przygotowania powierzchni było fosforanowanie amorficzne. Etap doszczelnienia uzyskanej w tym procesie powłoki fosforanowo-tlenkowej przeprowadzono metodą chemiczną w wodnym roztworze krzemianu sodu z dodatkiem inhibitora 2-merkaptobenzoksazoł (MBX, wariant I) oraz w procesie zol-żel z prekursorów tetrametoksysilan (TMOS)/dietoksydimetylosilan (DEDMS) z wprowadzonym do mieszaniny inhibitorem MBX (wariant II). Odporność korozyjną wytworzonych powłok konwersyjnych pokrytych powłoką organiczną oceniono za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej EIS. Mimo tego że pierwsza metoda doszczelnienia jest znacznie wygodniejsza w aplikacji oraz mniej kosztowna, to nie zapewnia odporności korozyjnej porównywalnej z powłoką hybrydową TMOS/DEDMS. Widma impedancyjne zarejestrowane dla wariantu doszczelnienia powłoki fosforanowanej w procesie zol-żel z MBX w początkowej fazie ekspozycji w roztworze 0,5 MNa2SO4 + 0,01M NaCl o pH =6,0 wskazują na porównywalne z powloką chromianową właściwości ochronne. Po 168 godzinach ekspozycji pojawienie się drugiej stałej czasowej dla systemu ochronnego z powloką hybrydową, świadczy o pogorszeniu właściwości barierowych, podczas gdy dla powłoki organicznej na podłożu chromianowanym przebieg widm nie uległ zmianie podczas pełnego cyklu badań.

EN

The study was aiming at the development of surface pre-treatment of AA2024-T3 alloy prior to organic coating as the alternative to chromating. The main conversion coating was obtained by means of amorphous phosphating followed by two types of sealing process. The process of sealing was carried out in an agueous solution of sodium silicate with the addition of 2 mercaplobenzoxazole (MBX, version I) and in sol-gel process using precursors TMOS/DEDMS which were successfully used in another work for Mg surfaces. This mixture was doped with MBX and performed as version II. The corrosion resistance of amorphous phosphate coating with or without sealing and top coated by organic coating was evaluated using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). While an application of the first method is much more robust and less expensive, it does not provide comparable corrosion resistance with the hybrid inorganic-organic layer formed in soil gel process. For the latter, the impedance spectra obtained at the initial stage of exposition in 0,5 M Na2SO4 + 0,01 M NaCl solution showed a similar course to chromate conversion coating, however, unlikely to chromate containing coating system, after a longer time (168 h) an occurrence of a time constant in lower frequencies range indicated an onset of corrosion process.

Słowa kluczowe

PL

stop aluminium; powłoka konwersyjna; fosforanowanie amorficzne; proces zol-żel; powłoka organiczna; inhibitor

EN

aluminium alloy; conversion coating; amorphouse phosphating; sol-gel process; organic coating; inhibitor

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 2
• Strony: 41--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Kapuścińska A.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Kwiatkowski L.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Birbilis N., Buchheit R.G.: Electrochemical Characteristics of Intermetallic Phases in Aluminum Alloys. „An Experimental Survey and Discussion Journal of The Electrochemical Society", 2005, vol. 152, no. 4, B140-B151.
• [2] Buchheit R.G., Martinez M.A., Montes L.P.: Evidence for Cu Ion Formation by Dissolution and Dealloying the AbCuMg Intermetallic Compound in Rotating Ring-Disk Collection Experiments. „J. Electrochem. Soc.", 2000, vol. 147, no.1, p.119.
• [3] Bałkowiec A.: Wpływ mikrostruktury na korozję stopu aluminium 2024 do zastosowań na elementy kadłubów samolotów pasażerskich, rozprawa doktorska. Politechnika Warszawska 2012.
• [4] Wernick S., Pinner R., Sheasby P.G.: The surface treatment and finishing of aluminium and its alloys. Finishing Publications Ltd., Teddington 1987.
• [5] Biestek T., Weber J.: Electrolytic and Chemical Con-version Coatings. Portcullis Press Limited-Redhill, 1976, p. 108.
• [6] Bibber J.W.: An overview of nonhexavalent chromium conversion coatings-Part l: aluminum and its alloys. „Metal Finishing", 2001, 12, p. 16.
• [7] Zych A., Kwiatkowski L.: Wpływ obecności wybranych związków utleniających Al na właściwości ochronne amorficznych powłok fosforanowych na stopie Al 2024-T3. „Ochrona przed Korozją", 2009, vol.52, nr 11, s. 566-568.
• [8] Osborne J.H.: Observations on chromate conversion coatings from a sol-gel perspective. „Progress in Organic Coatings", 2001, 41, s. 280-286.
• [9] Zych A., Kwiatkowski L.: Możliwości modyfikacji chemicznej obróbki powierzchniowej powierzchni stopu AA2024-T3 w celu podwyższenia właściwości ochronnych amorficznych powłok fosforanowych. „Ochrona przed Korozją", 2010, nr 4-5, s. 242.
• [10] Grobelny M., Kwiatkowski L.: Wykorzystanie inhibitorów korozji miedzi do ochrony przed korozją stopów aluminium serii 2xxx. „Ochrona przed Korozją", 2009, nr 11, s. 498-499.
• [11] Kwiatkowski L., Nakonieczny A., Zych A.: Conversion Coatings on High-Strength Aluminium Alloys. New approaches in traditional technologies. The 2nd International Conference & Exhibition, Aluminium-21 / Coatings, Saint Petersburg, 2011.
• [12] Kapuścińska A., Kwiatkowski L.: Możliwości doszczelnienia amorficznej powłoki fosforanowej otrzymanej na stopie aluminium AA2024-T3 - przykłady materiałowe i technologiczne. „Inżynieria Powierzchni", 2015, 1,3.47-57.
• [13] Barranco V., Carmona N., Galvan J.C., Grobelny M., Kwiatkowski L., Villegas M.A.: Electrochemical study of tailored sol-gel thin films as pre-treatment prior to organic coating for AZ91 magnesium alloy. „Progress in Organic Coatings", 2010, 68, 4. s. 347-355.
• [14] Mansfeld F., Shih H., Greene H., Tsai C.H.: Analysis of EIS data for common corrosion processes, STP 1188 ASTM 1993,5.37.
• [15] Her R.K: The Chemistry of Silica. Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Bio-chemistry of Silica, Wiley-lnterscience Publication, New York 1979.
• [16] Susac D., Leung C.W., Sun X., Wong K.C., Mitchell K.A.R.: Comparison of a chromic acid and a BTSE final rinse applied to phosphated 2024-T3 aluminum alloy. „Surface and Coatings Technology", 2004, vol. 187/2-3,3.216-224.