ЗАЩИТНАЯ ЛАКОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЛАКОВОЙ КОМПОЗИЦИИ НА СЛОЖНОПРОФИЛИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 1999 года по МПК C09D109/00 

Изобретение относится к лаковым защитным композициям, получаемым водоразбавлением при определенном соотношении компонентов, и способу получения лакового защитного покрытия из данной композиции на сложнопрофилированных устройствах из алюминиевых сплавов автоосаждением.

Предлагаемая композиция может быть использована для антикоррозийной защиты алюминиевых сплавов в радиотехнической промышленности, приборостроении, авиационной промышленности и др. областях народного хозяйства для изделий, эксплуатируемых в различных климатических условиях (ГОСТ В 20.39.304-76 гр. 3.4.1).

Способ нанесения автоосаждением позволяет получать равномерное по толщине лаковое покрытие на всех поверхностях сложнопрофилированных узкоканальных устройств из алюминиевых сплавов независимо от их конструкции.

В современной технике известны водоразбавляемые лаковые композиции, где в качестве пленкообразователя используются полиакриловые смолы, поливинилхлориды, бутадиенстирольные полимеры и др. Диспергирующим агентом служат анионные или неионогенные ПАВ (эфиры серной кислоты, сульфоновые кислоты, амины, карбоксилаты и т.д.). Для поддержания pH вводят HCl, H₂SO₄, HF, H₃PO₄ и др.

Подобные композиции позволяют получать покрытие на сплавах железа. На алюминиевых сплавах из этих композиций лаковые пленки не образуются.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения лаковых покрытий на алюминиевых сплавах электроосаждением из водного раствора композиции на основе резидрола (авт.св. 691475 от 22.06.79, РД 107.94002-88, ОСТ 4ГО.054.205).

Он включает следующие операции:
1. Подготовка поверхности:
- обезжиривание (NaOH 10% водный раствор при температуре 70^oC),
- промывка в холодной проточной воде,
- осветление (HNO₃ 50% водный раствор),
- промывка в холодной проточной воде,
- химическое оксидирование (NaF - 4 г/л, CrO₃ - 6 г/л, H₃PO₄ - 37 г/л),
- промывка в холодной проточной воде.

2. Нанесение лаковой пленки электроосаждением:
- закрепление на анодной штанге,
- погружение в водоразбавляемую композицию следующего состава (в г/л):
Резидрол ВА 133 - 150-160
Смола К 421-02 - 10
Лак ПФ-060 - 10
Триэтиламин - 19 мл/л
Марганец сернокислый - 0,3
Вода дистиллированная - ≈ 800
- подача напряжения 70-100 В в течение 1-3 минут (ток постоянный),
- промывка в холодной проточной воде,
- удаление капельной влаги сжатым воздухом.

3. Сушка при температуре 140-160^oC в течение 1-1,5 часа.

Данный способ позволяет получить на поверхностях алюминиевых сплавов покрытие с хорошей адгезией. Однако получать равномерное по толщине покрытие на внутренних поверхностях узкоканальных (300х8х2) сложнопрофилированных конструкций технически невозможно из-за ограниченной рассеивающей способности композиции, наносимой электроосаждением, и необходимости применения внутренних электродов, размещенных в глубоких и узких пересекающихся каналах.

Задачей изобретения является создание защитной лаковой композиции для алюминиевых сплавов, обладающей высокой адгезией к поверхности и равномерной по всей поверхности, и способа нанесения ее на сложнопрофилированные узкоканальные устройства из алюминиевых сплавов.

Решение задачи достигается тем, что в композиции пленкообразователь содержит лак КЧ-0125, представляющий собой 68±2% раствор в диацетоновом и изопропиловом спирте малеинизированного полибутадиена, модифицированного фенольной смолой, с добавлением ксилола, аммиака водного (25%), смеси изоприлового спирта и воды при следующем соотношении компонентов:
Лак КЧ-0125 - 270-300 г/л
Ксилол - 4-5 г/л
Аммиак водный (25% р-р) - 12-15 мл/л
Смесь изопропилового спирта и воды (1:1, 6:4) - До 1 л
pH композиции - 7,0-7,2
Композицию готовят последовательным смешением компонентов: к расчетному количеству лака КЧ-0125 добавляют при тщательном перемешивании ≈ 3/4 расчетного количества аммиака. В полученную однородную смесь вводят ксилол и при постоянном перемешивании добавляют небольшими порциями водный раствор изопропилового спирта. Затем вводят остаток расчетного количества аммиака до достижения pH композиции 7,0-7,2.

При одновременном же смешении компонентов: лак КЧ-0125, аммиак, ксилол, изопропиловый спирт, вода композиция нестабильна, легко расслаивается.

Лак КЧ-0125 используют в виде нейтрального раствора (pH 7,0-7,2), смещение равновесия в кислую сторону приводит к нестабильности композиции (pH 6,8) - расслаиванию. Увеличение pH до 7,5 приводит к снижению качества покрытия (неравномерность, отсутствие).

Снижение концентрации лака КЧ-0125 ведет к получению тонких, несплошных покрытий, появлению шагрени; увеличение концентрации - к получению покрытий неравномерных по толщине ("наплывы").

Присутствие в композиции ксилола, находящегося во взаимодействии с водным раствором изопропилового спирта, позволяет поддерживать композицию в гомогенном состоянии и обеспечивает получение гладких, плотных, равномерных по толщине покрытий с повышенной защитной способностью, прочно сцепленных с алюминиевой основой.

Композиция корректируется по содержанию сухих веществ и pH. После корректировки полностью восстанавливает исходные свойства, сохраняет работоспособность и стабильность после трех циклов "turn-over".

Способ нанесения лаковой композиции на сложнопрофилированные устройства из алюминиевых сплавов предусматривает подготовку поверхности, включающую обезжиривание и химическое оксидирование в составах, приведенных в описании способа прототипа и примерах исполнения.

Затем изделие сразу после оксидирования погружают в композицию предложенного состава на основе лака КЧ-0125 на 3-5 минут, извлекают из композиции, промывают в холодной проточной воде, удаляют капельную влагу обдувом сжатым воздухом и отверждают (сушат) при температуре 140-160^oC в течение 1-3 часов.

При этом за счет химического взаимодействия композиции со свежей оксидированной поверхностью алюминиевых сплавов образуется лаковое покрытие, равномерное на всех поверхностях сложнопрофилированных устройств и обладающее высокой адгезией к подложке.

Пример 1.

Проводилась защита от коррозии из предложенной композиции изделий из сплава АМЦ при следующем режиме нанесения покрытия.

Подготовка поверхности:
- обезжиривание (NaOH 10%-ый водный раствор),
- промывка,
- осветление (HNO₃ 50%-ый водный раствор),
- промывка,
- оксидирование (NaF - 4 г/л, CrO₃ - 6 г/л, H₃PO₄ - 37 г/л),
- промывка.

Нанесение лакокрасочной пленки производилось путем простого погружения изделия сразу после оксидирования в состав г/л:
Лак КЧ-0125 - 270
NH₄OH (25%-ый водный раствор) - 12,5 мл/л
Ксилол - 4
Изопропиловый спирт (50-ый водный раствор) - До 1 л
pH композиции - 7,0
Покрытие наносится при температуре 20^oC в течение 3-х минут, затем:
- промывка,
- обдувка сжатым воздухом,
- сушка при 150^oC в течение 1 часа.

Получено доброкачественное по внешнему виду покрытие.

Сцепление с основой, определенное методом решетчатого надреза, составляет 1 балл.

Указанные детали испытаны на циклическое воздействие температур от -60^oC до 85^oC (3 цикла), воздействие морского тумана в течение 5-ти суток и тропической влажности в течение 60 суток (относительная влажность 98±2% при температуре 40^oC).

После испытаний детали разрезали и подвергли тщательному осмотру. Внешний вид лаковой пленки остался без изменения, коррозии на алюминии не обнаружено, толщина пленки равномерная 12-16 мкм.

Пример 2.

Проводилась защита от коррозии предложенной композицией трубчатых конструкций с сечением канала 13х3 при длине 500 мм из сплава АМГ по следующему режиму.

Подготовка поверхности - см. пример 1.

Нанесение лаковой пленки производили по примеру 1 в составе г/л:
Лак КЧ-0125 - 300
NH₄OH (25%-ый водный раствор) - 14,5 мл/л
Ксилол - 5
Изопропиловый спирт (50-ый водный раствор) - Остальное
pH композиции - 7,2
Покрытие наносится при температуре 20^oC в течение 3-х минут, промывка, обдувка сжатым воздухом, сушка при 150^oC в течение 1 часа.

Получены доброкачественные по внешнему виду покрытия, прочно сцепленные с алюминиевой основой. После испытаний на воздействие повышенной влажности и морского тумана (пример 1) внешний вид лаковой пленки остался без изменений. Коррозия на алюминии и на покрытии не наблюдалась.

Пример 3.

Проводилась защита от коррозии конструкции из сплава АМЦ по следующей технологической схеме.

Подготовка поверхности - см. пример 1.

Нанесение лаковой пленки производили по примеру 1 в составе, г/л:
Лак КЧ-0125 - 260 (вне заявляемых пределов)
NH₄OH (25%-ый водный раствор) - 12 мл/л
Ксилол - 4
Изопропиловый спирт (50-ый водный раствор) - До 1 л
pH - 7
при температуре 20^oC в течение 3-х минут:
- промывка,
- обдувка сжатым воздухом,
- сушка при температуре 150^oC в течение 1 часа.

Композиция неустойчива во времени, быстро расслаивается. Лаковая пленка на поверхности детали очень тонкая, несплошная.

После испытания на воздействие повышенной влажности и морского тумана видны отдельные очаги коррозии алюминия в виде белого налета на поверхности детали.

Описывается новая защитная лаковая композиция для алюминиевых сплавов, включающая лак КЧ-0125, представляющий собой 68±2% раствор малеинизированного полибутадиена, модифицированного фенольной смолой в диацетоновом или изопропиловом спирте, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ксилол, аммиак водный 25% и смесь изопропилового спирта и воды при следующем соотношении компонентов: лак КЧ-0125 270-300 г/л, ксилол 4-5 г/л, аммиак водный 25% 12-15 мл/л, смесь изопропилового спирта и воды (1:1, 6:4) до 1 л. рН композиции 7,0-7,2. Технический результат - создание новой композиции для алюминиевых сплавов, обладающей высокой адгезией к поверхности и равномерной по всей поверхности. 2 с.п.ф-лы.

1. Защитная лаковая композиция для алюминиевых сплавов, включающая лак КЧ-0125, представляющий собой 68 ± 2% раствор малеинизированного полибутадиена, модифицированного фенольной смолой в диацетоновом или изопропиловом спирте, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ксилол, аммиак водный 25% и смесь изопропилового спирта и воды при следующем соотношении компонентов:
Лак КЧ-0125 - 270 - 300 г/л
Ксилол - 4 - 5 г/л
Аммиак водный 25% - 12 - 15 мл/л
Смесь изопропилового спирта и воды (1 : 1, 6 : 4) - До 1 л
рН композиции - 7,0 - 7,2
2. Способ нанесения лакового покрытия на сложнопрофилированные устройства из алюминиевых сплавов, включающий подготовку поверхности, путем обезжиривания, осветления, химического оксидирования, нанесение лаковой пленки, сушку, отличающийся тем, что нанесение пленки производят простым погружением изделия непосредственно после оксидирования в композицию по п.1 на 1 - 3 мин.