Применение электродугового нанесения алюминия и супергидрофобизации для защиты магниевых сплавов от коррозии

Эксплуатация магния и его сплавов ограничена их низкой коррозионной стойкостью. Поэтому в реальных условиях необходимо модифицировать поверхностные свойства изделий из магниевых сплавов так, чтобы остановить или существенно замедлить разрушительные коррозионные процессы. В данной работе предложен подход к получению противокоррозионных покрытий для магниевых сплавов, основанный на электродуговом нанесении слоя алюминия на поверхность магния, лазерной обработке этого слоя и последующей хемосорбции гидрофобного агента. Получающееся по предложенной технологии покрытие является супергидрофобным и характеризуется очень высокой стойкостью супергидрофобного состояния при контакте с коррозионно-активными средами. Длительные исследования покрытия на водостойкость,  устойчивость  к  солевому  туману  и  при  погружении  в хлоридсодержащий раствор показало очень высокую химическую стойкость покрытия и сохранение чрезвычайно высоких противокоррозионных свойств даже при непрерывном контакте с солевым раствором в течение 2-х месяцев. Наблюдающаяся эффективность коррозионной защиты разработанных покрытий объясняется супергидрофобным состоянием поверхности и большей химической инертностью оксида алюминия по сравнению с оксидами и гидроксидами магния.

1. L.B. Boinovich, K.A. Emelyanenko and A.M. Emelyanenko, The mechanisms and advances in magnesium-based materials protection against corrosion by the superhydrophobic coatings, Surf. Coat. Technol., 2024, 481, 130607. doi: 10.1016/j.surfcoat.2024.130607

2. J. Zhang, J. Wei, B. Li, X. Zhao and J. Zhang, Long-term corrosion protection for magnesium alloy by two-layer self-healing superamphiphobic coatings based on shape memory polymers and attapulgite, J. Colloid Interface Sci., 2021, 594, 836– 847. doi: 10.1016/j.jcis.2021.03.005

3. X. Zhao, J. Wei, B. Li, S. Li, N. Tian, L. Jing and J. Zhang, A self-healing superamphiphobic coating for efficient corrosion protection of magnesium alloy, J. Colloid Interface Sci., 2020, 575, 140–149. doi: 10.1016/j.jcis.2020.04.097

4. K.A. Emelyanenko, A.G. Domantovsky, E.V. Chulkova, A.M. Emelyanenko and L.B. Boinovich, Thermally induced gradient of properties on a superhydrophobic magnesium alloy surface, Metals, 2020, 11, 41. doi: 10.3390/met11010041

5. J. Joo, D. Kim, H.S. Moon, K. Kim and J. Lee, Durable anti-corrosive oilimpregnated porous surface of magnesium alloy by plasma electrolytic oxidation with hydrothermal treatment, Appl. Surf. Sci., 2020, 509, 145361. doi: 10.1016/j.apsusc.2020.145361

6. Y. Wang, X. Zhou, M. Yin, J. Pu, N. Yuan and J. Ding, Superhydrophobic and self-healing Mg-Al layered double hydroxide/silane composite coatings on the Mg alloy surface with a long-term anti-corrosion lifetime, Langmuir, 2021, 37(27), 8129–8138. doi: 10.1021/acs.langmuir.1c00678

7. K.A. Emelyanenko, E.V. Chulkova, A.M. Semiletov, A.G. Domantovsky, V.V. Palacheva, A.M. Emelyanenko and L.B. Boinovich, The potential of the superhydrophobic state to protect magnesium alloy against corrosion, Coatings, 2022, 12, 74. doi: 10.3390/coatings12010074

8. A. Marmur, C. Della Volpe, S. Siboni, A. Amirfazli and J.W. Drelich, Contact angles and wettability: Towards common and accurate terminology, Surface Innovations, 2017, 5, 3–8. doi: 10.1680/jsuin.17.00002

9. L.B. Boinovich and A.M. Emelyanenko, Hydrophobic materials and coatings: Principles of design, properties and applications, Usp. Khim., 2008, 77, 619–638. doi: 10.1070/RC2008v077n07ABEH003775

10. L.B. Boinovich, A.M. Emelyanenko, A.D. Modestov, A.G. Domantovsky, A.A. Shiryaev, K.A. Emelyanenko, O.V. Dvoretskaya and A.A. Ganne, Corrosion behavior of superhydrophobic aluminum alloy in concentrated potassium halide solutions: When the specific anion effect is manifested, Corros. Sci., 2016, 112, 517–527. doi: 10.1016/j.corsci.2016.08.019

11. Z. He, H. Cao, M. Zhou, W. Jia, X. Shen, Y. Min and Q. Xu, Superior corrosion resistance and anti-biofouling performance via electrodeposited graphene oxide/silane composite coating with special wettability, Surf. Coat. Technol., 2022, 449, 128952. doi: 10.1016/j.surfcoat.2022.128952

12. L.B. Boinovich, A.M. Emelyanenko, A.D. Modestov, A.G. Domantovsky and K.A. Emelyanenko, Not simply repel water: The diversified nature of corrosion protection by superhydrophobic coatings, Mendeleev Commun., 2017, 27, 254–256. doi: 10.1016/j.mencom.2017.05.012

13. T.P. Rasitha, S.C. Vanithakumari, D.N.G. Krishna, R.P. George, R. Srinivasan and J. Philip, Facile fabrication of robust superhydrophobic aluminum surfaces with enhanced corrosion protection and antifouling properties, Prog. Org. Coat., 2022, 162, 106560. doi: 10.1016/j.porgcoat.2021.106560

14. Л.Х. Балдаев, В.Н. Борисов, В.А. Вахалин и др., Газотермическое напыление: уч. пособие для вузов, 2-е изд., М: Старая Басманная, 2015, 539 с. ISBN 978-5-906470-45-4.

15. K.V. Nadaraia, S.N. Suchkov, I.M. Imshinetskiy, D.V. Mashtalyar, D.Yu. Kosianov, E.A. Belov, S.L. Sinebryukhov and S.V. Gnedenkov, New superhydrophobic composite coatings on Mg-Mn-Ce magnesium alloy, J. Magnes. Alloys, 2023, 11, 1721–1739. doi: 10.1016/j.jma.2023.03.006

16. L. Telmenbayar, A.G. Ramu, D. Yang and D. Choi, Development of mechanically robust and anticorrosion slippery PEO coating with metal–organic framework (MOF) of magnesium alloy, Chem. Eng. J., 2023, 458, 141397. doi: 10.1016/j.cej.2023.141397

17. И.А. Кузнецов, О.А. Гончарова, А.А. Чиркунов, А.Ю. Лучкин, В.А. Лучкина, Н.Н. Андреев и Ю.И. Кузнецов, Cтроение и свойства защитных пленок олеиновой кислоты при контактной и камерной защите металлов. 1. Магний, Коррозия: защита материалов и методы исследований, 2024, 2(1), 23–40. doi: 10.61852/2949-3412-2024-2-1-23-40