Защитное композиционное покрытие на алюминиевых сплавах, эксплуатируемых в морских условиях

Разработка способа защиты алюминиевых сплавов за счет формирования композиционного покрытия (КП) с использованием плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) и нанесения ультрадисперсного политетрафторэтилена (УПТФЭ) с термической обработкой – задача материаловедения, для решения которой требуется новый и эффективных подход. Ужесточение требований по экологической безопасности и сокращению объема выделяемых парниковых газов, а также оптимизация ресурсо- и энергопотребления в разных отраслях промышленности приводит к необходимости замены тяжелых стальных конструкций более легкими, т.е. выполненных из алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы находят все более широкое применение в морской технике как для строительства корпусов судов, так и для изготовления различного судового оборудования, например, трубопроводов [1]. Однако применение алюминиевых сплавов в элементах морской техники, подвергающихся прямому контакту с морской водой или работающих в условиях морской атмосферы, требует разработки мер по улучшению антикоррозионных свойств [1]. В литературе представлено достаточно научных статей [2–7], посвященных исследованию влияния наносимого УПТФЭ в самом процессе формирования [2–4] и поверх ПЭО-покрытий [5–7] на алюминии и его сплавах. В частности, введение УПТФЭ приводит к снижению коэффициента трения [4, 5] и увеличению антикоррозионных и гидрофобных свойств [6, 7] композиционных слоев, создаваемых на базе ПЭО-слоя. Анализ литературы показывает, что применение фторполимера для модификации поверхности ПЭО-покрытия положительно влияет на защитные свойства обрабатываемых алюминиевых изделий и может применяться для решения проблем морской коррозии и снижения биообрастания [8]. Однако отсутствует информация о результатах испытаний на атмосферную и морскую коррозию полимерсодержащих покрытий, формируемых на алюминиевых сплавах, востребованных в судостроительной отрасли и морском хозяйстве (АМг3, АМг5, АМг6 и т.д.). В этой связи, в данном проекте предполагается, что трехстадийная обработка поверхности (ПЭО, нанесение УПТФЭ, термообработка) алюминиевых изделий, в частности, выполненных из алюминиевого сплава АМг3, обеспечивает их долгосрочную защиту даже в тяжелых эксплуатационных условиях при воздействии как атмосферных осадков, так и морской воды. Однако получение высокобарьерных покрытий сопряжено с нерешенными на данный момент проблемами, связанные с установлением режима поляризации для получения развитой поверхности ПЭО-покрытия и получения оптимальной толщины полимерной пленки для сохранения целостности при эксплуатации в условиях ультрафиолетового излучения и биообрастания. Новизна представляемого проекта заключается в понимании и нахождении оптимальных решений данных проблем, путем исследования особенностей формирования ПЭО-слоев на алюминиевом сплаве АМг3, а также установления закономерностей влияния условий подготовки и нанесения суспензии УПТФЭ на физико-химические свойства формируемых КП. Перспективными преимуществами нового способа предполагается запечатывание фторполимером дефектов ПЭО-слоя и значительное увеличение срока службы алюминиевых изделий, за счет нанесения на их поверхность УПТФЭ-слоя, являющегося инертным к агрессивной среде, снижающим биообрастание и на ряду с высокой химической стойкостью, обладающим одним из самых низких коэффициентов трения, как следствие, значительно снижающим износ и механические повреждения поверхности обработанных изделий. Следовательно, формируемые композиционные слои можно рассматривать как перспективные материалы для применения в судостроительной отрасли.