Możliwości doszczelnienia amorficznej powłoki fosforanowej otrzymanej na stopie aluminium AA2024-T3 – przykłady materiałowe i technologiczne

• Autorzy: Kapuścińska A. , Kwiatkowski L.

Warianty tytułu

EN

Sealing of amorphous phosphate coatings obtained on AA2024-T3 aluminium alloy – examples of material and technological options

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad zwiększeniem odporności korozyjnej stopu AA2024-T3 pokrytego amorficzną powłoką tlenków i fosforanów glinu wytworzonych w procesie fosforanowania. Zastosowano dwa rodzaje płukania uszczelniającego: w roztworach zawierających mieszaninę tetrametoksysilanu, dietoksydimetylosilanu oraz 2-merkaptobenzoksazol (MBX) lub konkurencyjnie w roztworze krzemianu sodu, alternatywnie z dodatkiem taniny lub MBX. Oceniano wpływ rodzaju roztworu, inhibitora oraz warunków suszenia powłok. Badania odporności korozyjnej przeprowadzono metodami elektrochemicznymi w roztworze 0,5M Na₂SO₄ + 0,01 M NaCl. Na podstawie niezależnie zarejestrowanych krzywych polaryzacji katodowej i anodowej oraz pomiarów impedancji układu metal-powłoka-roztwór elektrolitu stwierdzono, że właściwości ochronne powłoki konwersyjnej uszczelnionej w roztworze krzemianu sodu zawierającego MBX i poddanego suszeniu w temperaturze 100oC (30 min) są równorzędne z powłoką wytworzoną w trudniejszym technologicznie i mniej korzystnym pod względem ekonomicznym procesie zol-żel. Istotnym wynikiem dla płukania w roztworze krzemianu jest brak podatności na korozję wżerową w całym zakresie badanych potencjałów, tj. do 1,5 V względem NEK.

EN

The paper presents the results of studies aiming at the increasing of corrosion resistance of the Al alloy AA2024-T3 coated with an amorphous coating of aluminium oxide and phosphate formed in the phosphating process. Two types of sealing rinse were performed: in solution containing a mixture of tetramethoxysilane, diethoxydimethylsilane, and 2-mercaptobenzoxazole (MBX), and competitive solution of sodium silicate, with the addition alternatively of tannin or MBX. A kind of a solution, inhibitor and drying conditions were assessed. Protective properties of the coatings were evaluated by means of electrochemical methods in a solution containing 0,5M Na₂SO₄ + 0,01M NaCl at pH = 6,0. Independently recorded anodic and cathodic polarization curves and impedance measurements of metal-coating-solution electrolyte system shown that the protective properties of the conversion coating sealed in a solution containing sodium silicate MBX and subjected to drying at 100°C (30 min.) is equivalent in terms of corrosion protection to the coating formed in the sol-gel process which is technologically more difficult and less cost effective. An important result for sealing rinse in the silicate solution is a lack of susceptibility to pitting corrosion in the entire range of the applied potentials, ie. to +1.5 V versus SCE.

Słowa kluczowe

PL

stopy aluminium; powłoka konwersyjna; fosforanowanie amorficzne; uszczelnienie zol-żel; powłoka organiczna; inhibitor

EN

aluminium alloys; conversion coating; amorphouse phosphating; sealing; sol-gel; organic coating; inhibitor

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 1
• Strony: 47--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Kapuścińska A.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa

autor

Kwiatkowski L.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa
• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Technik Wytwarzania

Bibliografia

• [1] Vargel C.: Corrosion of Aluminium Elsevier Ltd, 2004,3.113-132.
• [2] Buchheit R.G., Grant R.P., Hlava P.F., McKenzie B., Zender G.L.: The Electrochemical Characteristics of Bulk Synthesized AI2CuMg. „Journal of the Electrochemical Society", 1997, 144, s. 2621-2628.
• [3] Campestrini P., van Westing E.P.M, van Rooijen H.W., de Wit J.H.W.: Relation between microstructural aspects of AA2024 and its corrosion behavior investigated using AFM scanning potential technique. „Corrosion Science", 2000, 42, s. 1853-1861.
• [4] Suter Th., Alkire R.C.: Microelectrochemical Studies of Pit Initiation at Single Inclusions in Al 2024-T3. „Journal of the Electrochemical Society", 2001, 148, B36-B42.
• [5] Krawiec H., Yignal V., Szklarz Z.: Local electro-chemical studies of the microstructural corrosion of AICu4Mg1 as-cast aluminium alloy and influence of applied strain. „Journal of Solid State Electrochemistry", 2009, 13, s. 1181-1191.
• [6] Lacroix L., Ressier L., Blanc C., Mankowski G.: Statistical study of the corrosion behavior of AI2CuMg intermetallics in AA2024-T351 by SKPFM. „Journal of the Electrochemical Society", 2008, 155, C8-C15.
• [7] Bałkowiec A.: Wpływ mikrostruktury na korozję stopu aluminium 2024 do zastosowań na elementy kadłubów samolotów pasażerskich. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 2012.
• [8] Birbilis N., Buchheit R.G.: Electrochemical Characteristics of Intermetallic Phases in Aluminum Alloys, Ań Experimental Survey and Discussion. „Journal of The Electrochemical Society", 2005, 152, B140-B151.
• [9] Blanc C., Pebere N., Tribollet B., Vivier V.: Galvanic coupling between copper and aluminium in a thin layer celi. „Corrosion Science", 2010, 52, s. 991-995.
• [10] Kwiatkowski L.: Powłoki konwersyjne na wysokowytrzymałych stopach Al - tradycyjne technologie w nowych wersjach. Fosforanowanie. „Ochrona przed korozją", 2010, 10, s. 489.
• [11] Kulinich S.A.: On the growth of conversion chromate coating on 2024-T3 alloy. „Applied Surface Science", 2007, 253, s. 3144-3153.
• [12] Brown G.M., Kobayashi KJ.: Nucleation and growth of a chromate conversion coating on aluminum alloy AA 2024- T3. „Journal of the Electrochemical Society", 2001, 148, B457-B466.
• [13] Sun X., Li. R., Wong K.c., Mitchell AR.: Surface effects in chromate conversion coatings on 2024-T3 aluminium alloy. „Journal of Materials Science", 2001,36,5.3215-3220.
• [14] Palomino L.E.M., Aoki LV., de Melo H.G.: Microstructural and electrochemical characterization of Ce conversion layers formed on Al alloy 2024-T3 covered with Cu-rich smut. „Electrochimica Acta", 2006, 51,3.5943-5953.
• [15] Guan H., Buchheit R.G.: Corrosion Protection of Aluminum Alloy 2014-T3 by Vanadate Conversion Coatings. „Corrosion", 2004, 3, s. 284-296.
• [16] Decroly A., Petitjean P.: Study of the deposition of cerium oxide by conversion on to aluminium alloys. „Surface and Coatings Technology", 2005, 194, s. 1-9.
• [17] Palomino L.E.M., Sugama P.H., Aoki LV., Paszti Z., de Melo H.G.: lnvestigation of the corrosion behaviour of a bilayer cerium- silane pre-treatment on Al 2024-T3 in 0.1 M NaCI. „Electrochimica Acta", 2007, 52, s. 7496-7505.
• [18] http://www.chernetall.com/Products/Product-Groups-/Conversion-Coatings/index.jsp
• [19] Guan Y., Liu J., Yan C.: Novel Ti/Zr based non-chromium chemical corversion coating for the corrosion protection of electrogalvanized steel. „Int. J. Electro-chem."Sci.,2011, 6, s. 4853-4867.
• [20] Susac D., Sun X., Li R.Y., Wong K.C., Wong P.C., Mitchell K.A.R., Champaneria R.: Microstructural effects on the initiation of zinc phosphate coatings on 2024-T3 aluminium alloy. „Applied Surface Science", 2004, 239, s. 45-59.
• [21] US Patent 5635084 - Method for creating a corrosion resistant surface on an aluminium copper alloy.
• [22] 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, 4-5, s. 242-245.
• [23] Kwiatkowski L., Tomassi P.: Możliwości zabezpieczeń przeciwkorozyjnych stopów glinu za pomocą chemicznej/elektrochemicznej obróbki powierzchniowej. „Inżynieria Powierzchni", 2006, 3, s. 39-48.
• [24] Kwiatkowski L., Zych A.: On the phosphatibility of high-strength aluminium 3, alloys. Proceedings of 18th International Corrosion Congress, Corrosion Control, Contribution to a Sustainable Future for Ali, Australasian Corrosion Association, 2011.
• [25] Rausch W.: Die Phosphatierung von Metallen. Eugen G. Leuzen Verlag, 2005, s. 140.
• [26] Burokas V., Martushene A., Ruchinskene A., Sudavichyus A., Bikul'chyus G.: Deposition of amor-phous coatings on aluminium. „Protection of Metals", 2006, 4, s. 339-344.
• [27] Burokas V., Martushene A., Girciene O.: Influence of fluoride ions on the amorphous phosphating of aluminium alloy. „Surface and Coatings Technology", 2007,202, s. 239-245.
• [28] 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, 11, s. 566-568.
• [29] Kwiatkowski L., Nakonieczny A., Zych A.: Conversion coatings on high-strength aluminium alloys. New approaches in traditional technologies, The 2th International Conference & Exhibition, Aluminium-21/Coatings, Saint Petersburg, 2011.
• [30] Grobelny M., Kwiatkowski L.: Wykorzystanie inhibitorów korozji miedzi do ochrony przed korozją sto¬pów aluminium serii 2xxx. „Ochrona przed Korozją", 2009, 11, s. 498-499.
• [31] Barranco V., Carmona, 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. „Pro-gress in Organic Coatings", 2010, 68, s. 347-355.
• [32] Kwiatkowski L., Mansfeld F.: Surface pretreatment of high-copper aluminum alloys prior to conversion coating process, Proceedings of the Polish - Japanese Symposium. „Environmental Effects on High Technology Materials", Publikacja Instytutu Chemii Fizycznej PAN, Kawasaki Steel Corp., 1997, s. 301-305.
• [33] Mansfeld F., Kendig M.W.: Evaluation of anodized aluminum surfaces with electrochemical impedance spectroscopy. „Journal of the Electrochemical Soci-ety",1988, 135, s. 828-833.
• [34] Scully J.R., Kelly R.G., Methods for determining aquous corrosion reaction rates, ASM Handbook, Corrosion: Fundamentals, Testing and Protection, Vol. 13A, ASM International 2003, s. 68-86.
• [35] Yahya S., Abdul Rahm A., Mohd Shah A., Adnan R.: lnhibitive behaviour of corrosion of aluminium alloy in NaCI by mangrowe tannins. Sains Malaysiana, 2011,40,3.953-957.
• [36] Susac D., Leung C.W., Sun X., Wong K.C., Mitchell K.A.R.: Comparison of a chromie acid and a BTSE final rinse applied to phosphated 2024-T3 aluminum alloy. „Surface and Coatings Technology", 2004,187, s. 216-224.