Нанесение окрашенных декоративных покрытий на поверхность конструкционных сталей

Введение. Химическая декоративная обработка стали заключается в окрашивании стальных изделий и нанесении на поверхность оксидных пленок для создания привлекательного вида и защиты изделия от ржавчины. Окрашивание водными растворами органических соединений меди обладает особенностью: окраска покрытия меняется в зависимости от времени выдержки в растворе, что связано с изменением толщины формирующегося оксидного слоя, в котором возникают явления интерференции. Для широкого применения данного способа необходимы исследования связи режимов окрашивания с получаемым цветом покрытия. Целью настоящей работы является установление связи между окраской покрытия, получаемого из щелочных медьсодержащих растворов, и их количественным и качественным фазовым составом. Материалы и методы. Фазовый состав получаемых покрытий исследовали методом локального электрохимического анализа (ЛЭА), основанного на катодном восстановлении оксидных фаз покрытий в гальваноимпульсном режиме с помощью датчика прижимной конструкции. В полученных импульсных хронопотенциограммах рассматривали значения потенциала в момент паузы и сопоставляли эти значения со стандартными потенциалами различных редокс-пар оксидов меди. Результаты исследования. Анализируемые покрытия формировались в течение разного времени выдержки образца в растворе и имели разную окраску. Данные редокс-пары соответствуют: [Сu(OH)₄]^2-/Cu - адсорбционному слою гидроксокупрат-анионов на поверхности электроосажденной на сталь меди; Cu(OH)₂/Cu - адсорбционному слою гидроксида меди на поверхности электроосажденной меди; Cu₂О/Cu - оксидной пленке оксида меди (I) на меди. Это позволяет сделать вывод о составе цветных покрытий на исследованных образцах. Коричневая, фиолетовая и синяя пленки, формирующиеся в начальный период выдержки медного покрытия в растворе, содержат адсорбированные гидроксокупрат и гидроксид меди. Голубая, желтая и сиреневая пленки, формирующиеся более длительное время, содержат кроме этих фаз оксид меди (I). Обсуждение и заключение. Из полученных данных следует, что управление временем смены окраски, необходимое в различных технологических приложениях, может осуществляться за счет изменения концентрации сульфата меди, а также органического восстановителя. На механизм окрашивания покрытий оказывают влияние адсорбционные слои, формирующиеся на поверхности стали. Изменяя время выдержки образца в электролите, можно управлять фазовым составом адсорбционных слоев, а, следовательно, влиять на окрашиваемость покрытия.

полихромные покрытия, декоративное окрашивание, локальный электрохимический анализ, сталь, электролит, явление интерференции, фазовый состав, время выдержки, сульфат меди, хронопотенциограмма, polychromatic coatings, decorative painting, local electrochemical analysis, steel, electrolyte, phenomenon of interference, phase composition, exposure time, copper sulfate, chronopotentiogram

1. Шлугер, М. А. Гальванические покрытия в машиностроении / М. А. Шлугер, Л. Д. Тока. - Москва : Машиностроение, 1985. - 248 c.

2. Способ нанесения цветного защитно-декоративного покрытия с рисунком : патент 2154124 Рос. Федерация : C23C14/04 / И. И. Колесова, М. Д. Парфенов. - № 97100079/02 ; заявл. 06.01.97 ; опубл. 10.08.2000, Бюл. № 22. - 3 с.

3. Decorative Coatings of Crystallite Type on Metallic and Non-metallic Surfaces / M. S. Satayev [et al.] // Asian journal of chemistry. - 2013. - Vol. 25, № 18. - Р. 10329-10331.

4. Способ нанесения декоративных медных покрытий : заявка на изобретение Рос. Федерация : С25D 3/38 / Г. Н. Шутик [и др.]. - № 2000111796/02 ; опуб. 10.04.02. - 1 с.

5. Дасоян, М. А. Технология электрохимических покрытий / М. А. Дасоян. -Москва : Машиностроение, 1989. - 391 с.

6. Вансовская, К. М. Металлические покрытия, нанесенные химическим способом / К. М. Вансовская ; под ред. П. М. Вячеславова. - Ленинград : Машиностроение, 1985. - 103 с.

7. Кучеренко, С. В. Химическое окрашивание стали как декоративная обработка покрытия / С. В. Кучеренко, И. С. Иванина, Ю. А. Абраменко // Новая наука: современное состояние и пути развития. - 2015. - № 6-3. - С. 183-186.

8. Чумакова, Е. А. Оксидирование изделий из нержавеющих сталей для их интерференционного окрашивания / Е. А. Чумакова, Р. А. Мирзоев, И. К. Боричева // Тр. Санкт-Петербургского политехн. ун-та Петра Великого. - 2009. - № 510. - С. 62-69.

9. Износостойкое декоративное черное покрытие на титановых сплавах, получаемое методом микродугового оксидирования / А. Г. Ракоч [и др.] // Изв. высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2016. - № 1. - С. 44-50.

10. Износостойкие защитно-декоративные покрытия на алюминии и его сплавах / А. Н. Болотов [и др.] // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического и энергетического оборудования. - 2010. - № 3. - С. 179-181.