Анотація до роботи:

Мерцало І.П. Протикорозійний захист Al-Mg сплавів методом анодно-іскрового оксидування в лужних електролітах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.14. – хімічний опір матеріалів та захист від корозії. Фізико-хімічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, 2003.

В дисертаційній роботі викладені результати теоретичних та експериментальних досліджень, направлених на розроблення теоретичних основ і технології нанесення на Al-Mg сплави корозієстійких покриттів анодно-іскровим методом у лужних електролітах. Виявлено закономірності формування покриттів, їх функціональні характеристики залежно від електричних і технологічних режимів процесу, складу сплаву та електроліту, уточнено механізм утворення анодно-іскрового покриття. Досліджено корозійну стійкість покриття в лужних, нейтральних та кислих середовищах. На основі одержаних результатів розроблено технологічну схему, оптимальні режими процесу, доведено ефективність запропонованої технології і її економічну доцільність.

Узагальнення отриманих в дисертації результатів дало можливість виявити закономірності формування анодно-іскрового покриття на Al-Mg сплавах , встановити залежність захисних властивостей покриття від його товщини, фазового складу, режимів оксидування та складу електроліту; запропонувати технологію корозієстійкого анодно-іскрового покриття на Al-Mg сплавах. Найважливіші наукові та практичні результати зводяться до наступного:

1. На основі аналізу закономірностей формування анодно-іскрового покриття на Al-Mg сплавах у лужних розчинах встановлено, що за гальваностатичного анодно-катодного режиму із співвідношенням анодного до катодного струмів і_к/і = 0,5; 1; 1,5; 2 анодно-іскрове оксидування Al-Mg сплавів – процес стадійний і першою стадією є утворення анодної плівки за електрохімічним механізмом.

2. На основі аналізу анодної поведінки магнію, алюмінію та Al-Mg сплавів у лужних розчинах уточнено, що формування анодної плівки на Al-Mg сплавах містить реакції розчинення магнію та алюмінію, утворення Mg(OH)₂ та Al(OH)₃ та їх дегідратацію з утворенням MgO і Al₂O₃.

3. З’ясовано, що анодна плівка на Al-Mg сплавах містить, крім аморфного Al₂O₃, оксид та гідроксид магнію, вміст яких зростає із збільшенням магнію у сплаві та потенціалу поляризації електрода. Сполуки магнію модифікують утворену анодну плівку, що сприяє зменшенню напруги виникнення іскрових розрядів. Збільшення на 1 – 4 % вмісту магнію у сплавах зменшує напругу формування анодно-іскрового покриття на 7 – 9 В.

4. Встановлено, що за гальваностатичного анодно-катодного режиму із співвідношенням катодного до анодного струмів і_к/і_а = 1 і густини струму 20 – 40 А/дм² на Al-Mg сплавах технологічний шар анодно-іскрового покриття є монофазний і складається з g-Al₂O₃ фази. Зменшення співвідношення струмів сприяє гетерофазності технологічного шару (g- Al₂O₃, q-Al₂O₃, a-Al₂O₃, Al), а збільшення – утворенню a-Al₂O₃ та g-Al₂O₃ фаз і зростанню на 15 – 20 % вмісту a-Al₂O₃ фази, що сприяє підвищенню на 3,0 – 8,0 ГПа мікротвердості покриття.

5. Визначено, що анодно-іскрове оксидування в лужних електролітах порівняно з традиційним анодним на 1...2 порядки, підвищує корозійну стійкість Al-Mg сплавів у кислому, нейтральному та лужному середовищах. При цьому ступінь захисту сплавів з анодно-іскровим покриттям дорівнює 90...93 %, а з традиційним анодним - 45...59 %. З’ясовано, що корозійна стійкість анодно-іскрового покриття з монофазним зовнішнім шаром є вдвічі вища ніж з гетерофазним.

6. Оптимізовано анодно-іскрове оксидування Al-Mg сплавів. Визначено, що корозієстійкі в нейтральних, кислих та лужних середовищах анодно-іскрові покриття з високими механічними та діелектричними характеристиками утворюються за густини струму 20 – 25 А/дм², співвідношення катодного до анодного струмів і_к/і_а = 1,5 – 1,6; концентрації КОН 2 – 3, а рідкого скла – 3 – 4 г/дм³. При цьому збільшення на 1...4 % вмісту магнію у Al-Mg сплавах призводить до підвищення на 10...20 мкм товщини анодно-іскрового покриття.

7. З’ясовано, що введення до складу електроліту діаміламіну в кількості 0,01…0,05 г/дм³ в 4 рази сповільнює розчинення алюмінію під час анодно-іскрового оксидування сплавів і зменшує питомі витрати КОН.

8. Встановлено, що наповнення анодно-іскрових покриттів протягом 60 хв у киплячій дистильованій воді призводить до підвищення удвічі їх корозійної стійкості в кислому середовищі та питомого опору ізоляції.

9. Запропоновано і розроблено технологію корозієстійкого анодно-іскрового покриття на Al-Mg сплавах, яка, порівняно з анодним, дає змогу скоротити три операції підготовлення поверхні сплавів, характеризується втричі більшою швидкістю формування покриття , є екологічно чистою.

10. На основі виконаних матеріальних і техніко-економічних розрахунків, аналізу властивостей покриття показано, що вищі в 2,6 раза питомі витрати електроенергії на одержання анодно-іскрового покриття порівняно з анодним перекриваються за рахунок істотно вищих корозійних, механічних та діелектричних характеристик.

Публікації автора:

1. Яворський В.Т. Мерцало І.П. Анодна поведінка сплаву АМг-3 в кислих електролітах оксидування // Фіз.-хім. механика матеріалів. Проблеми корозії та корозійного захисту. - №1 - 2000, - С.605 - 607.

2. Мерцало І.П., Яворський В.Т Локальне мікроплазмове анодування алюмінію і титану // Фіз.-хім. механіка матеріалів. Електрохімічний захист і корозійний контроль. – 2001.- спец. вип. №2. – С.102 - 107.

3. Яворський В.Т., Мерцало І.П., Клапків М.Д., Березюк Д.О. Параметри мікродугового формування і деякі властивості оксидних покриттів, одержаних на сплавах алюмінію // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. – 2001. - № 426.- С. 198 – 204.

4. Мерцало І.П., Яворський В.Т., Клапків М.Д. Дослідження корозійної тривкості анодованих сплавів алюмінію // Фіз.-хім. механіка матеріалів. Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів. - 2002. – №3 – С. 489 - 493 .

5. Грицик В.В., Кунтий О.І., Мерцало І.П., Камінський Р.М., Лотиш Б.І. Електрохімічне нанесення елементів друку на металеву поверхню // Вопросы химии и химической технологии. – 2002. - №2.- С. 73 - 75.

6. Мерцало І.П., Яворський В.Т. Вплив поверхнево-активних речовин на властивості анодних покриттів // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. – 2002. - № 447.- С. 18 – 21.

7. Мерцало І.П., Яворський В.Т., Клапків М.Д., Мардаревич Р.С. Зносотривкість анодно-іскрового покриву на сплавах алюмінію // Фіз.-хім. механіка матеріалів.- 2003. - №1. – С.116 - 119.

8. Мерцало І.П. Оптимізація процесу анодування магнієвмісних сплавів алюмінію // Вопросы химии и химической технологии. - 2003. - №1.- С. 120 - 122.

9. Мерцало І.П. Властивості локального мікроплазмового покриття // Вісн. Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. – 2002. - № 461 - С. 12 – 16.

10. Мерцало І.П., Яворський В.Т., Березюк Д.О. До питання кристалізації Аl₂O₃ на поверхні алюмінієвих сплавів // Матеріали Міжнар. наук.-тех. конф. “Сучасні проблеми хімічної технології неорганічних речовин», Одеса , 22-25 травня 2001 р.: Зб. наук. праць. Т. 2. – Одеса: Астропринт. 2001. – С. 134 – 137.

11. Яворський В.Т., Мерцало І.П., Клапків М.Д., Савчук Л.В., Олинець В.І. Вплив додатків води на якість наповненого оксидного покриву // Фіз.-хім. механіка матеріалів.- 2003. - № 5. – С.88 – 91.

12. Электролит для анодирования алюминия и его сплавов, А.с. 1405371. СССР, МКИ С25D 11/06./ И.П. Мерцало, М.М. Ференсович, Л.П. Особа, А.И. Худиш, Л.В.Гаранюк,

О.Н. Калашник , Г.Д. Хадневич (СССР); № 4090588; Заявл. 10.07.86; Опубл. 22.02.88, Бюл. №1.

13. Пат. 47706 А Україна, МПК С25D 11/08 Електроліт для анодування сплавів алюмінію: Пат. 47706 А Україна, МПК С25D 11/08 / В.Т. Яворський, І.П. Мерцало, О.Б. Масик (Україна); Нац.ун-ту “Львівська. політехніка” № 2001075473 від 31.07.2001; Опубл. 15.07. 2002, Бюл. № 7.– 2с.

14. Пат. 49282 А Україна, МПК С25D 11/08. Спосіб одержання кольорового оксидного покриття на сплавах алюмінію: Пат. 49282 А Україна, МПК С25D 11/08/ В.Т. Яворський, І.П. Мерцало, О.Б. Масик (Україна); Нац. ун-ту “Львівська. політехніка” №2001107027; Заявл. 16.10. 2001; Опубл. 16.09.2002, Бюл. № 9.–2с.

15. Пат. 38673 А. Україна. МПК В23Н9/06. Спосіб електрохімічного маркування металів, що легко пасивуються Пат. 38673 А. Україна. МПК В23Н9/06./ В.В. Грицик, О.І. Кунтий, І.П. Мерцало, Р.М. Камінський (Україна); Держ. н.-д.і. інформаційної техніки. – № 2000084858; Заявл. 15.08.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4. – 2 с.

16. Пат. 40338 А.Україна, МПК 7 В23Н9/06. Спосіб електрохімічного маркування: Пат. 40338 А. Україна, МПК 7 В23Н9/06 / В.В. Грицик, О.І. Кунтий, І.П. Мерцало, Р.М. Камінський, Б.І. Лотиш (Україна); Держ. н.-д.і. інформаційної техніки.– № 2000127212; Заявл. 15.12.2000; Опубл. 16.07.2001, Бюл. № 6. – 2 с.

17. Пат. 56482 А Україна, МПК С25D 11/08. Спосіб одержання оксидного покриття на сплавах алюмінію Пат. 56482 А Україна, МПК С25D 11/08/

В.Т. Яворський, І.П. Мерцало, М.Д. Клапків (Україна); Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. – № 2002065010; Заявл. 18.06.2002; Опубл.15.05.2003, Бюл. № 5. – 2 с.