ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева», кафедра «Инновационные материалы и защита от коррозии», Москва, Россия:
А. А. Абрашов, канд. техн. наук, доцент
Н. С. Григорян, канд. хим. наук, профессор, эл. почта: ngrig108@mail.ru
Я. В. Толмачёв, студент, эл. почта: vetolmyan@gmail.com
Н. А. Аснис, канд. техн. наук, ведущий инженер, эл. почта: asnis@mail.ru

Разработан раствор, содержащий, г/л: 8–12 (NH₄)₆Mo₇O₂₄ ; 4–12 Na₂B₄O₇·5H₂O; 1–2,5 (NH₂OH)₂·H₂SO₄; 3,5–4,5 (NH₂)₂CO, который при рН = 5...7 и температуре 85 °C позволяет в течение 10 мин сформировать на поверхности низколегированных сталей защитно-декоративные черные покрытия, не уступающие по защитной способности и декоративности покрытиям, полученным из стандартного щелочного раствора черного оксидирования. Исследованы растворы, содержащие в своем составе в качестве основного компонента парамолибдат аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄ и тетраборат натрия Na₂B₄O₇·5H₂O (раствор 1) в качестве буферной добавки и персульфат натрия Na₂S₂O₈ в качестве окислителя (раствор 2). Установлено, что качественные покрытия черного цвета получаются в следующем диапазоне концентраций, г/л: 8–12 (NH₄)₆Mo7O24 ; 4–12 Na₂B₄O₇·5H₂O (раствор 1) и 12–20 (NH₄)₆Mo₇O₂₄ ; 4–12 Na₂B₄O₇·5H₂O; 12–20 Na₂S₂O₈ (раствор 2). Однако защитная способность фор- мирующихся покрытий была невысокой (12–14 с капельным экспресс-методом). С целью улучшить защитные характеристики покрытия в растворы вводили ионы цинка, алюминия, магния или кальция. Ведение в растворы ионов цинка или алюминия в количестве 2,5–3,5 г/л приводит к возрастанию защитной способности по Акимову (ЗСА) примерно в 1,5–2 раза. Положительное влияние на защитную способность покрытий от введения ионов кальция и магния не наблюдалось. Негативным последствием введения указанных ионов в растворы являлась частичная потеря покрытиями черного цвета, глубина цвета снизилась с 10 до 8 баллов при введении ионов Zn²⁺ и Al³⁺ и до 9 баллов — при введении ионов Са²⁺ и Mg²⁺. Установлено, что добавление в растворы 1,0–2,5 г/л гидроксиламина приводит к существенному возрастанию защитной способности покрытий: ЗСА-покрытий, сформированных в растворе 1, возросла до 300 с, а в растворе 2 — до 100 с. Карбамид не повлиял на защитную способность покрытий, но позволил понизить температуру раствора 2 с 98 до 85 °C при содержании его в растворе 3,5–4,5 г/л. Защитная способность покрытий при этом практически не изменяется, а качество и цвет оксидных слоев не ухудшаются.

Работа выполнена при финансовой поддержке РХТУ имени Д. И. Менделеева. Номер проекта Х-2020-028.

1. Fattah-Alhosseini A., Yazdani Khan H., Heidarpour A. Comparison of Anti-Corrosive Properties between Hot Alkaline Nitrate Blackening and Hydrothermal Blackening Routes // Journal Alloy. Compd. 2016. Vol. 676. P. 474–480.
2. Eckl M., Zaubitzer S., Köntje C., Farkas A., Kibler L. A., Jacob, T. An Electrochemical Route for Hot Alkaline Blackening of Steel: A Nitrite Free Approach // Surfaces. 2019. Vol. 2, Iss. 2. P. 216–228.
3. Абрашов А. А., Григорян Н. С., Ваграмян Т. А., Мардашова Я. А., Стацюк В. Н. и др. Низкотемпературный процесс черного фосфатирования // Гальванотехника и обработка поверхности. 2015. Т. 23. № 4. С. 38–42.
4. Ku´smierczak S., Makovský M. Problems of Blackening of Steel Parts in Technical Practice // MATEC Web Conf. 2018. Vol. 244. 01012.
5. Yufeng Zhang, Xi Zhang, Minrui Li et al. Study of Film Layer Structure and Resistance on High Strength Room Temperature Blackening // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 687-691. P. 4183–4186.
6. Орлов Д. Н., Вершок Д. Б., Городецкий А. Е., Кузнецов Ю. И., Ваграмян Т. А. Модифицирование магнетитных покрытий, формируемых на стали в нитратных растворах // Коррозия: материалы, защита. 2015. № 4. С. 31–36.
7. Vershok D. B., Kuznetsov Y. I., Orlov D. N., Ionov Y. A., Sorokina O. V. Twostep oxidation of steel in nitrate solutions // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2016. Vol. 52, Iss. 7. P. 1166–1169.
8. Вершок Д. Б., Кузнецов Ю. И., Залавутдинов Р. Х. О возможности снижения температуры оксидирования стали в нитратном растворе // Коррозия: материалы, защита. 2017. № 7. С. 40–44.
9. Abrashov A. A., Grigoryan N. S., Vagramyan T. A., Shherbina E. A. Durable light absorbing coatings for structural steels // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 19. P. 71–74.
10. Фадеев И. В., Илларионов И. Е., Садетдинов Ш. В. Аминоборатный раствор для получения магнетитных покрытий на стали // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2016. № 1. С. 68–74.
11. Фроленкова С. В., Донченко М. И., Срибная О. Г., Лисенко О. Ю. Оксидные конверсионные покрытия и их защитные свойства при коррозии малоуглеродистой стали // Наукові вісті НТУУ «КПІ». 2009. № 3. С. 123–130.
12. Фроленкова С. В., Донченко М. І., Мотронюк Т. І. Пасивація маловуглецевої сталі в розчині тетраборату натрію // Вопросы химии и химической технологии. 2011. № 4. С. 250–252.
13. Донченко М. И., Фроленкова С. В., Мотронюк Т. И. Механизм пассивации углеродистой стали оксометаллатами и галогенатами в водных растворах // Вопросы химии и химической технологии. 2016. № 2. С. 26–31.
14. ГОСТ 9.305–84. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. — Введ. 01.01.1986.
15. ГОСТ 9.302–88. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. — Введ. 01.01.1990.
16. ГОСТ 9.401–2018. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов. — Введ. 01.07.2019.
17. ASTM B117–19. Standard Practice Operating Salt Spray (Fog) Apparatus. — 11 p.
18. Грубин С. Д., Григорян Н. С., Акимова Е. Ф., Харламов В. И. и др. Бесхроматная пассивация цинковых покрытий // Гальванотехника и обработка поверхности. 2003. Т. 11. № 2. С. 35–40.
19. Грубин С. Д., Григорян Н. С., Акимова Е. Ф., Харламов В. И. и др. Аморфные адгезионные фосфатные слои с улучшенными защитными свойствами // Гальванотехника и обработка поверхности. 2003. Т. 11. № 3. С. 35–41.
20. Лобанов С. А., Пойлов В. З., Софронова А. В. Очистка сточных вод от ионов аммония методом окисления // Журнал прикладной химии. 2006. Т. 79. № 10. С. 1638–1641.
21. Григорян Н. С., Абрашов А. А., Ваграмян Т. А., Костюк А. Г. Пассивация черных и цветных металлов в растворе на основе сложных эфиров галловой кислоты // Химия и технология органических веществ. 2017. № 4. С. 55–63.
22. Абрашов А. А., Григорян Н. С., Ваграмян Т. А., Папиров Р. В., Стяжкина М. И. Низкотемпературные растворы кристаллического фосфатирования // Гальванотехника и обработка поверхности. 2013. Т. 21. № 4. С. 40–45.