Способ защиты от коррозии алюминиевых изделий

(56) 1. Патент Японии В 54-6975,кл, С 23 Г 7/06, опублик, 1979.2, Патент Японии к 47-50493,кл. С 23 Г 7/06, опублик. 1972,3. Патент ВеликобританииФ 1265268, кл. С 23 Г 7/02, опублик.1972.4. Патент Японии к" 15256,кл, С 23 Г 7/06, опублик. 1964.5, Авторское свидетельство СССРВ 378566, кл. С 23 Г 7/06, 1970.(54)(57) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ АЛЮИИНИЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий декапирование в растворе аммиака и последующее пассивирование водяным паром, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости изделий в кислых средах, перед декапированием в аммиаке дополнительно производят обработку раствором, едкого натра с последующим воздействием 5-07-ным раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, а пассивирование осуществляют путем продувки водяным паром с температурой 120 - 140 С и давлением 1,2-1,4 кг/см вотечение 4-6 ч.710 1 1097Изобретение относится к многоступенчатой обработке поверхности легких металлов с помощью химических реакций и может найти применение при организации хранения дымящей азотной кислоты.Известен способ коррозионной защиты алюминия путем обработки водным раствором, содержащим аммиак или водорастворимый оксиалкиламин и глицерин, причем обработку ведут при 1 О нагреве в термостате. В результате такой обработки на поверхности алюминия образуются защитные окисные пленки 1 .Указанный способ недостаточно эф фективен и трудоемок при осуществлении термостатического нагрева.Известен также способ антикоррозионной защиты алюминия путем обработки его при 95-100 С водным раст- оовором, содержащим аммиак, водорастворимое оксиалкиламиновое основание и этилендиамин, причем время обработки раствором составляет 20-30 мин 21 .Однако и этот способ малоэффекти вен и трудоемок из-за сложности поддержания заданного температурного режима, особенно при реализации способа в сосудах больших размеров,Кроме того, известен способ корро-ЗО зионной защиты алюминия путем обработки его первоначально раствором, содержащим 6 об,Н,ЬО, 6 об. . НМО 3 и 3 об,СгО а затем кипящим водным раствором амина при давлении 235 10 кгс/см и щелочности среды рН 9- 14, при этом используется моно-, диили триэтаноламин. После обработки раствором амина на алюминий воздействуют водяным паром при давлении 2 - 40 10 кгс/см 2 ЗД . Реализация данного способа затруднена по причине сложности уничтожения отработанных растворов, содержащих токсичные реактивы. 45Известен способ коррозионной защиты алюминия путем обработки поверхности алюминия смесью водяного парас парами аммиака, содержащей 0,1-10 аммиака при давлении 3-20 кгс/см в 50течение 10-40 мин 4,Однако сложность приготовления пароаммиачной смеси и ее высокое давление также приводят к повышению трудоемкости. 55Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ коррозионной защиты алюминия путем обработки поверхности алюминия предварительно в растворе аммиака в течение 1,52 ч в зависимости от концентрациираствора, Последующую обработку алюминия проводят водяным паром при атмосферном давлении и температуре98 С в течение 10 ч, причем начинаоют обработку паром не позднее чем через 20 мин после завершения обработки раствором аммиакаИзвестный способ недостаточно эффективен при реализации его для хранения концентрированных кислых сред,так как образующаяся защитная пленканестойка к этим средам в связи с низким температурным режимом при ее формировании.Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости алюминиевых изделий в кислых средах.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу защиты от корро-зии алюминиевых иэделий, включающемудекапирование в растворе аммиака ипоследующее пассивирование водянымпаром, перед декапированием в аммиа,ке дополнительно производят обработку раствором едкого натра с последующим воздействием 5-10 Х-ным растворомазотной кислоты в течение 1-2 ч, апассивирование осуществляют путемпродувки водяным паром с температурой120-140 С и давлением 1, 2-1,4 кг/смов течение 4-6 ч,Предлагаемый способ коррозионной защиты алюминия реализуется следующим образом.Поверхность алюминиевого иэделия, например резервуара, предварительно обрабатывают 5 Е-ным раствором гидро- окиси натрия в течение 10-15 мин, затем воздействуют 5-10%-ным раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, после чего промывают водой. Последующее воздействие осуществляют 5+2 мас.Х- ным раствором аммиака при температуре 10-20 С в течение 1,5-2 ч. Послеослива аммиака проводят обработку поверхности алюминия водяным паром с температурой 120-140 С в течение 4 о6 ч, причем обработку паром осуществляют путем продувки пара над поверхностью алюминиевого изделия. Давление пара регулируют таким образом, чтобы оно было равно 1,2-1,4 кг/см.Такая оптимизация величины давления необходима и достаточна дляобеспечения прочности пленки, создаваемой на алюминии. Перечисленные операции способа осуществляются непрерыв. но.При реализации предлагаемого способа обработка алюминия производилась 5+2 мас.7-ным водным раствором аммиака, поскольку он обладает лучшими эксплуатационными свойствами:=о-6 С,1 и= +82 С, невзрывоопа Оосен при любых температурах.Увеличение концентрации аммиака до 15 мас.7 при данном режиме обработки практически не влияет на качество за-. щитной пленки, но при указанных кон центрациях ухудшаются эксплуатационный свойства аммиака - снижается температура кипения и повьшается взрывоопасность.Увеличение концентрации аммиака свыше 15 мас.7 приводит к ухудшению качества пленки, так как она становится более толстой и рыхлой.При применении для предлагаемого способа раствора аммиака концентраци-г 5 ей ниже 3 мас.Е образующаяся пленка нестойкая, имеет недостаточную толщину и поэтому не может надежно защищать от коррозии.Для снижения скорости коррозии алюминия в среде химически активных кислых сред были проведены испытания позволившие сравнить предлагаемый способ подготовки поверхности алюминиевого сосуда с известным способомЗ 5 обработки. ЭО Сравнительные ускоренные испытанйя проводились на алюминиевых сосудах (резервуарах) емкостью 0,5 л. Для испытаний один алюминиевый резервуар 40 был обработан по известному способу сначала 5 Х-ным раствором аммиака при 20 С в течение 2 ч, а затем водяным паром с температурой 98 С при атмософерном давленйи в течение 10 ч. Дру гой алюминиевый резервуар бып обработан 57-ным раствором МаОН в течение 10 мин, затем 107-ным раствором азотной кислоты в течение 1 ч, далее 57.-ным раствором аммиака в течение 50 1 ч. В заключение быпа проведена продувка паром с температурой 130 С при давлении 1,3 кг/см в течение 5 ч. Все операции проводились непрерывно, 55В качестве химически агрессивной кислой среды использована дымящая азотная кислота, которую помещают в алюминиевый сосуд при температуре 50 С, Оценка результатов испытания проводилась по количеству растворенных солей алюминия, накопившихся в дымящей азотной кислоте в процессе ее хранения, за счет коррозии алюминиевого сосуда.Полученные результаты сравнительных испытаний предлагаемого и известного способов .представлены в табл.1.Иэ представленных в табл. 1 данных очевидно,что концентрация солей алюминия в кислоте, хранившейся в течение 10 сут в сосуде, обработанном по предлагаемому способу, составляет 0,0014 мас.7 А 1,0 что в 28 раз меньше, чем в алюминиевом сосуде, обработанном по известному способу (0,039 мас.7 А 1,0,) .В целях подтверждения оптимальности предложенных режимов обработки алюминия по предлагаемому способу были подготовлены несколько резервуаров, режимы обработки которых представлены в табл. 2. Результаты.испытаний оценивались по скорости коррозии алюминия.В табл. 3 представлена зависимость скорости коррозии от времени парового воздействия. Как следует из данных табл. 3, при соблюдении предлагаемых режимов обработки и в том числе соблюдении времени воздействия паром в пределах 4-6 ч скорость коррозии алюминиевого резервуара У 2 значительно меньше скорости коррозии резервуара В 1, а также резервуаров У 5 и В 6, в которых режимы обработки несколько отличаются от предлагаеМых. Обработка резервуара В 6 паром с температурой 150 С и давлением 1,5 кг/см приводит к значительному повышению скорости коррозии и к разрушению алюминия.В случае отсутствия избыточного давления в резервуаре водяного пара при соблюдении температурного режима . в предлагаемых пределах скорость коррозии также начинает возрастать.Таким образом, оптимальным является воздействие. паром в течение 4-6 и при соблюдении всех режимов предлагаемого способа.Кроме того, при выполнении обработки по предлагаемому способу время обработки паром сокращается почтй вдвое с 10 до 4-6 ч.В табл, 4 представлена зависимость скорости коррозии от времени воздействия азотной кислотой. Скорость коррозии наиболее низкая при времени обработки азотной кислотой,равном 1-2 ч, 5Величина коррозии практически не изменяется при изменении концентрации азотной кислоты в пределах 5-10% и может быть принята той же, что и при 77-ной концентрации. 10В случае увеличения концентрации азотной кислоты свыше 107 скорость коррозии значительно увеличивается и становится (после обработки в течение 1 ч 157,-ным раствором азотной 15 кислоты) равной 0,001 г/м ч.При уменьшении концентрации азотной кислоты ниже 57 эффект защиты алюминия от коррозии заметно ослабевает, так при обработке металла 20 3%-ным раствором азотной кислоты в течение 1 ч скорость коррозии его составляет 0,0008 г/м ч.В табл.5 представлена зависимость скорости коррозии от концентрации аммиака.В табл, 6 представлена зависимость, скорости коррозии алюминия в дымящей азотной кислоте от времени обработки алюминия 5 мас.%-ным водным раст- З 0 вором аммиака с температурой 20 С.ОПриведенные в табл. 6 даннике подтверждают снижение скорости коррозии алюминия при времени обработки, равном 1,5-2 ч при 20 С, т.е, подтверж-одают оптимальность выбранного режимного параметра. Увеличение времени обработки вызывает повышение скорости коррозии алюминия: оно нецелесообразно. В табл. 7 представлена зависимость скорости коррозии алюминия в дымящей азотной кислоте от температуры 5 мас.%-ного водного раствора аммиака при времени воздействия 1,5 ч.Иэ табл. 7 очевидна оптимальность выбранного температурного параметра, равного 10-20 С, поскольку изменение температуры как в сторону снижения ниже 10 С, так и в сторону увеоличения свьппе 20 С вызывает увелиочение скорости коррозии алюминия.Зависимость скорости коррозии от концентрации раствора НаОН и времени воздействия этим раствором представлена в табл. 8.Следовательно, в случае декапирования раствором МаОН с концентрацией 0,05 в 1 в течение 10-15 мин скорость коррозии ниже скорости коррозии после обработки по известному способу, т.е. ниже 0,0006-0,0008 г/мч.Таким образом, предлагаемый способ обработки поверхности алюминиевых изделий, включающий декапирование сначала в 0,05-10%-ном растворе ИаОН в течение 10-15 мин, последующую обработку 5-10%-ным раствором азотной кислоты в течение 1-2 ч, затем воздействие 3-7%-ным раствором аммиака при 20 С в течение 1,5-2 ч и оконочательную обработку поверхности продувкой водяного пара с температурой 120-140 С и давлением 1,2-1,4 кг/см в течение 4-6 ч,. позволяет существенно снизить скорость коррозии алюминиевого изделия в 6-8 раз, а также заметно сократить время обработки с 10 ч по известному способу до 6-8 ч по предлагаемому1(97 710 Таблица 1 Время испытания, сут Количество растворенных солей алюминия в пересчете на А,0, мас.%,по способупредлагаемому известному 0,0001 О, 0001 0,0013 0,0014 О, 0014 10 20 30 40 50 60 Таблица 2 Резервуар, Ф Режимы обработки Реализован известный способ: 5%-ный раствор аммиака в течение 2 ч, обработка водяным паром при. атмосферном давлении и температуре 98 О С в течение1 О ч 5%-ный раствор йаОН в течение 10 мин, 7%-ныйраствор азотной кислоты в течение 2 ч, 5%-ный раствор аммиака в течение 2 ч при температуре 20 С, обработка водяным паром с температурой 130 С и давлением 1,3 кг/см в течение 5 ч5%-ный раствор й аОН в течение 10 мин, 5%-ный раствор азотной кислоты в течение 2 ч, 3%-ный раствор аммиака в течение 2 ч при 20 С, продувка водяным паром с температурой 120 С и давлением 1,2 кг/смо 7 2в течение 6 ч 5%-ный раствор йаОН в течение 1 О мин, 10%-ныйраствор азотной кислоты в течение 1 часа, 7%-ныйраствор аммиака в течение 1,5 ч при 20 С, продувОка водяным паром с температурой 140 С и давлением1,4 кг/см в течение 4 ч О, 004 0,003 0,017 0,020 0,036 0,044 0,002 0,003 О, 016 0,025 0,039109710 1 О Лродолженне табл. 2 57-ный раствор ЗаОН в течение 10 мин, 7. - ный раствор азотной кислоты в течение 1 ч, 57.-ный раствор аммиака в течение 2 ч, продувка водяным паром сотемпературой 150 С и давлением 1,5 кг/см в течение 5 ч То же, что для резервуара2, но давление равноатмосферному Таблица 3 Скорость коррозии, г/м ч, при времени воздействия водяным паром, ч Резервуар,0,5 1-2 10 2,3 и 4 0,0005 0,0001 0,0001 0,0001 0,0004 О, 001 О, 00 О, 0009 О, 0008 0,002 0,001 0,004 0,004 0,001 0,001 0,00350,004 0,004 0,012 0,0010 0,00045 0,00045 0,00045 0,0010 Л р и м е ч а н и е : ) Скорость коррозии практически не изменяется приизменении концентрации азотной кислоты в пределах5-107.,2) Время воздействия паром в резервуарах 1-6 изменяется в соответствии с данными настоящей таблицы.Табли ца 4 Скорость коррозии алюминия, г/м ч,при времени воздействия 7-ным раствором азотной кислоты, ч Резервуар,0,5 0,0005 0,0001 57.-ный раствор КаОН вор азотной кислоты аммиака в течение 2 температурой 110 С ние 5 ч 1 (известный способ) 0,01 0,01 0,01 0,001 в течение 10 мин, 77-ный раств течение 1 ч, 57-ный растворч, продувка водяным паром си давлением 1, 1 кг/см в тече1(97 710 Продолжение табл. 4 Резервуар, М 0,0001 0,0002 0,0002 0,0003 0,0008 Таблица 5 20 15 10 Таблица 6 Время обработкиалюминия, ч 3,0 2,5 1,5 Скорость коррозии, гам и100,25 0,45 0,20 0,45 Концентрация раствора аммиака,мас.Х Скоростькоррозии,10-зм 2, ч Скорость коррозии, г/ич, прн времени воздействия 77-ным раствором азотной кислоты, ч 0,4- 0,16- 0) 18- О, 18- О, 2- О, 2- 0,4 О 6 0 2О 2 О 2 О 21 О 21 О 6109771 Габлица 7 Температура 5 мас,Зводного растворааммиака, С 1 О 20 15 Скорость коррозии,0,20 10-зм ч 0,18 О, 15 О, 18 0,85 Т а б л и ц а 8 Скорость коррозии, г/м ч, при времени обработки МаОН, мин Концентрация1 аОН, мас.7 20 0,01 0,001 0,05 0,01 О, 001 О, 001 0,01 10 0,01 0,01 0,01 Составитель С.НиколаеваРедактор П.Макаревич Техред А.Кикемезей Корректор А.Зимокосов Заказ 4161/25 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5