Парогазовое осаждение полимерных плёнок на основе силанов для защиты от коррозии алюминиевого сплава АМг3

Кремнийорганические грунтовки на основе силанов часто используют для повышения адгезии между поверхностью металла и лакокрасочным покрытием. Вместе с тем, возможно нанесение полимерных плёнок из органосиланов с помощью парогазового осаждения. Эта методика позволяет получать равномерные тонкие полимерные слои с высокими барьерными свойствами. В настоящей работе были исследованы адсорбция и полимеризация винилтриметоксисилана на поверхности алюминиевого сплава АМг3 в присутствии паров воды и этиленгликоля. Показано, что этиленгликоль является эффективным промотором полимеризации за счёт сшивки гидроксильных и этанольных групп при поликонденсации молекул силана и этиленгликоля на поверхности металла. С помощью рентгенофотоэлектронного микроанализа и коррозионно электрохимических методов были изучены защитные свойства полученных полимерных плёнок и их взаимодействие с исходной поверхностью алюминиевого сплава АМг3 и оксидированной в конвертирующем составе ИФХАНАЛ-2. Показано, что пропитка оксидных покрытий органосиланами методом парогазового осаждения существенно повышает их коррозионную стойкость.

1. G. Yoganandan and J.N. Balaraju, Synergistic effect of V and Mn oxyanions for the corrosion protection of anodized aerospace aluminum alloy, Surf. Coat. Technol., 2014, 252, 15, 35 47 doi: 10.1016/j.surfcoat.2014.04.062

2. O. Zubillaga, F.J. Cano, I. Azkarate, I.S. Molchan, G.E. Thompson and P. Skeldon, Anodic films containing polyaniline and nanoparticles for corrosion protection of AA2024T3 aluminium alloy, Surf. Coat. Technol., 2009,203(10-11), 1494-1501 doi: 10.1016/j.surfcoat.2008.11.023

3. Ю.А. Кузенков, С.В. Олейник, Н.П. Нырков и И.А. Архипушкин, Ультратонкие конверсионные покрытия на алюминиевом сплаве АМг3. Ч. II. Модификация покрытия для его применения в качестве праймера под порошковую краску, Коррозия: материалы, защита, 2021, 7, 36-41 doi: 10.31044/1813-7016-2021-0-7-36-41

4. R.del Olmo, M. Mohedano, E. Matykina and R. Arrabal, Permanganate loaded Ca Al LDH coating for active corrosion protection of 2024 T3 alloy, Corros. Sci., 2022, 198, 110144 doi: 10.1016/j.corsci.2022.110144

5. Z. She, Q. Li, S. Wang, F. Luo, F. Chen and L. Li, Inhibiting and healing effects of potassium permanganate for silane films, Thin Solid Films, 2013, 539, 139 144 doi: 10.1016/j.tsf.2013.05.099

6. M. Zhang, J. Lu, P. Li, X. Li, G. Yuan and Y. Zuo, Construction of high efficiency fixing structure of waterborne paint on silicate modified poplar surfaces by bridging with silane coupling agents, Prog. Org. Coat., 2022, 167, 106846 doi: 10.1016/j.porgcoat.2022.106846

7. Wim J. Van Ooij, V. Subramanian and C. Zhang, Method of preventing corrosion of metals using silanes, US Patent #6261638, 1998 01 08.

8. I. De Graeve, E. Tourwé, M. Biesemans, R. Willem and H. Terryn, Silane solution stability and film morphology of water based bis 1,2-(triethoxysilyl)ethane for thin film deposition on aluminium, Prog. Org. Coat., 2008, 63(1), 38-42 doi: 10.1016/j.porgcoat.2008.04.002

9. А.М. Семилетов, Защита алюминиевых сплавов АМг6 и Д16 от атмосферной коррозии водными растворами ингибиторов. Коррозия: защита материалов и методы исследований, 2023, 1(3), 102-113.

10. Yu.B. Makarychev, A.Yu. Luchkin, O.Yu. Grafov and N.N. Andreev, Vapor-phase deposition of polymer siloxane coatings on the surface of copper and low-carbon steel, Int. J. Corros. Scale Inhib., 2022, 11(3), 980–1000 doi: 10.17675/2305-6894-2022-11-3-6

11. O.A. Goncharova, A.Yu. Luchkin, I.A. Archipushkin, N.N. Andreev and Yu.I. Kuznetsov, Vapor-phase protection of steel by inhibitors based on salts of higher carboxylic acids, Int. J. Corros. Scale Inhib, 2019, 8(3), 586–599 doi: 10.17675/2305-6894-2019-8-3-9

12. Ю.И. Кузнецов и Н.Н. Андреев, Защита металлов от коррозии в парогазовой фазе. Обзор. Ч.1. Летучие ингибиторы коррозии. Коррозия: защита материалов и методы исследований, 2023, 1(2), 1–15.

13. И.Л. Розенфельд и В.П. Персианцева, Ингибиторы атмосферной коррозии. М.:Наука, 1985, 277 с.

14. Ю.А. Кузенков, А.С. Коновалов, О.Ю. Графов и А.Ю. Лучкин, Модификация ультратонких конверсионных покрытий на алюминиевом сплаве АМг3 и их взаимодействие с лакокрасочным покрытием, Коррозия: защита материалов и методы исследований, 2023, 1(2), 37–48.

15. J.H. Scofield, Hartree-Slater Subshell Photoionization Cross-sections at 1254 and 1487 eV, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 1976, 8, 129–137.

16. D.A. Shirley, High-resolution X-ray photoemission spectrum of the valence bands of gold, Phys. Rev., 1972, 5, 4709–4713.

17. M. Mohai, XPS MultiQuant: multimodel XPS quantification software, Surf. Interface Anal., 2004, 36(8), 828–832. doi: 10.1002/sia.1775

18. M. Mohai, I. Bertoti, Calculation of overlayer thickness on curved surfaces based on XPS intensities, Surf. Interface Anal., 2004, 36(8), 805–808. doi: 10.1002/sia.1769