Получение модифицированного полианилином анодно-оксидного покрытия на алюминиевых сплавах

Главная » Литература » Тезисы » Получение модифицированного полианилином анодно-оксидного покрытия на алюминиевых сплавах
Автор: Кешин А.В., Жилинский В.В., Черник А.А., Шелег В.А.
Год издания: 2016

Белорусский государственный технологический университет, Минск

Для повышения коррозионной стойкости алюминиевых сплавов, может быть использован в качестве модифицирующей добавки, внедряемый в структуру анодного покрытия, проводящий полимер на основе полианилина.

Получение модифицированных полианилином анодно-оксидных покрытий на поверхности сплава проводили в электролите состава, моль/дм3: C6H5NH2 – 0,3; H2SO4 – 0,5. Процесс проводили в гальваностатическом режиме со стабилизацией по току, при плотности рабочего тока i=1,25 А/дм2 и напряжении U 26,6 В. Время получения покрытия составляло 20 мин, температура процесса – 20 °С. Все электрохимические исследования проводились на потенциостате-гальваностате Autolab PGSTAT302N.

При проведении электролиза на образцах, выполненных из сплава АМЦ, образуется многослойная пористая структура, представляющая собой оксидную матрицу, поры которой заполнены преимущественно пернигранилином и полимерную пленку, покрывающую поверхность изделия, толщиной до 40 мкм.

Анодные поляризационные кривые сплава

1 – чистый алюминий; 2 – анодированный алюминий в растворе H2SO4 150 г/дм3; 3 – анодированный алюминий, модифицированный ПАНи

Рис. 1 Анодные поляризационные кривые сплава АМЦ, полученные в 0,05М растворе NaCl: 

Проводя анализ поляризационных кривых, были рассчитаны скорости протекания коррозионных процессов, а также их параметры. Необработанный алюминий марки АМЦ показал ток коррозии в растворе 0,05М NaCl 0,00452 А, поляризационное сопротивление 40,982 Ома и скорость растворения металла 12,175 мм/год. Алюминий, предварительно подвергшийся анодированию в стандартном сернокислом электролите, продемонстрировал меньшую скорость коррозии - 0,022607 мм/год, ток коррозии снизился до 8,3867·10-6 А, а поляризационное сопротивление возросло до 21242 Ом.

Внедрение полианилина, в структуру оксидного слоя, показало повышение коррозионной стойкости в сравнении со стандартным защитным-декоративным анодированием. Согласно данным, ток коррозии составил 6,6058·10-6 А, что на 21,3 % меньше в сравнении с анодированным образцом, поляризационное сопротивление возросло незначительно, в сравнении в предыдущим опытом и составило 22235 Ом, в свою очередь скорость коррозии также уменьшилась до 0,01587 мм/год.

Для определения влияния полученного защитного покрытия, на сплаве АМЦ, было проведено коррозионное исследование продолжительностью 120 часов.

Импедансные спектры, представленные в виде диаграмм Найквиста (а) и Боде (б)

Импедансные диаграммы Найквиста имеют форму слабо искаженного полукруга, указывая на то, что перенос заряда является лимитирующей стадией диффузионного процесса, который протекает в неоднородном слое с конечной толщиной, в каждой точке которого соблюдается закон Фика.

Из проведенных исследований было выявлено, что значение Rпз для модифицированного полианилином покрытия, скачкообразно изменяется в пределах 20-32 кОм·см2 в течении первых суток проведения коррозионного исследования. Такое резкое колебание может объясняться пробоями в порах, однако в ходе химического взаимодействия полианилина с компонентами коррозионной среды, происходит снижение скорости падения сопротивления переноса заряда за счет перехода пернигранилина в форму эмеральдина, который отличается большей, в сравнении с другими формами полимера, электрической проводимостью. В результате чего, перераспределение электрического заряда по поверхности металла, частично компенсирует протекающие в порах коррозионные процессы.

По итогам коррозионных испытаний и данным импедансной спектроскопии, можно заключить, что модифицированные полианилином защитные покрытия, обладают большими, в сравнении со стандартными оксидными покрытиями, защитными свойствами. Внедрение проводящего полимера в структуру оксидной матрицы существенно снижает скорость протекания коррозионного процесса, а полимерная пленка, покрывающая поверхность, обеспечивает механическую защиту от взаимодействия с коррозионной средой.

Литература

  1. Кеше Г. Коррозия металлов. / Кеше Г. – М.: Металлургия, 1984. 400 с.,
  2. Henley V.F. Anodic oxidation of aluminum and its alloys. / Henley V.F.// Pergamon Press, 1982, - 156 p
  3. Mattoso L.H.C. Influence of electropolymerization conditions on the molecular weight of polyaniline / Mattoso L.H.C., Faria R.M., Bulhões L.O.S., MacDiarmid A.G. // Polymer. - 1994. - Vol. 35. - № 23. - P. 5104-5108.
  4. Тарасевич М.Р. Электрохимия полимеров. / Тарасевич М.Р., Орлов С.Б., Школьников Е.И. // Москва: Наука. - 1990. -238 с.