corrosionprotectionПрактика противокоррозионной защитыTheory and Practice of Corrosion Protection1998-57382658-6797Association "CARTEC"10.31615/j.corros.prot.2024.111.1-1corrosionprotection-112Research ArticleОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИSURFACE TREATMENTЗащитные и антиобледенительные супергидрофобные покрытия на алюминиевом сплаве АМг6Protective and Anti-icing Superhydrophobic Coatings on AA5056 Aluminum AlloyПетрушинаА. А.PetrushinaA. A.

Анастасия Алексеевна Петрушина, аспирант

125047;  Миусская площадь, д. 9; Москва

Anastasiya A. Petrushina, postgraduate

125047; 9, Miusskaya square; Moscow

АбрашовА. А.AbrashovA. A.

Алексей Александрович Абрашов,  к. т. н., доцент

125047;  Миусская площадь, д. 9; Москва

Aleksey A. Abrashov, Ph.D. in Technology, associate professor

125047; 9, Miusskaya square; Moscow

abrashov.a.a@muctr.ruГригорянН. С.GrigoryanN. S.

Неля Сетраковна Григорян, к. х. н., профессор

125047;  Миусская площадь, д. 9; Москва

Nelya S. Grigoryan, Ph.D. in Chemistry, professor

125047; 9, Miusskaya square; Moscow

ХафизоваА. И.HafizovaA. I.

Алсу Ильдаровна Хафизова, студент

125047;  Миусская площадь, д. 9; Москва

Alsu I. Hafizova, student

125047; 9, Miusskaya square; Moscow

АснисН. А.AsnisN. A.

Наум Аронович Аснис, к. т. н., ведущий научный сотрудник

125047;  Миусская площадь, д. 9; Москва

Naum A. Asnis, Ph.D. in Technology, Leading Researcher

125047; 9, Miusskaya square; Moscow

КасатиковаА. С.KasatikovaA. S.

Алина Сергеевна Касатикова, студент

125047;  Миусская площадь, д. 9; Москва

Alina S. Kasatikova, student

125047; 9, Miusskaya square; Moscow

ПарфеноваВ. Д.ParfenovaV. D.

Виктория Денисовна Парфенова, студент

125047;  Миусская площадь, д. 9; Москва

Viktorya D. Parfenova, student

125047; 9, Miusskaya square; Moscow

Российский химико-технологический университет имени Д.И. МенделееваРоссияDmitry Mendeleev University of Chemical Тесhпоlоgy of RussiaRussian Federation202415052024291719Copyright © Петрушина А.А., Абрашов А.А., Григорян Н.С., Хафизова А.И., Аснис Н.А., Касатикова А.С., Парфенова В.Д., 20242024Петрушина А.А., Абрашов А.А., Григорян Н.С., Хафизова А.И., Аснис Н.А., Касатикова А.С., Парфенова В.Д.Petrushina A.A., Abrashov A.A., Grigoryan N.S., Hafizova A.I., Asnis N.A., Kasatikova A.S., Parfenova V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.corrosion-protection.ru/jour/article/view/112

   Рассмотрены вопросы нанесения супергидрофобных покрытий на поверхность металлов, металлических изделий и конструкций. Это актуально, например, для защиты от обледенения транспортных средств (самолеты, суда), линий электропередачи, зданий и сооружений различного назначения. В этих случаях супергидрофобные покрытия выполняют функцию льдофобных. Супергидрофобные покрытия также способствуют увеличению износостойкости металлоизделий. В работе предложен способ увеличения износостойкости супергидрофобных покрытий за счет предварительного нанесения адгезионного подслоя из различных пассивирующих растворов. В процессе работы было установлено, что наилучшей стойкостью к истиранию обладают супергидрофобные покрытия с Ti-Zr-содержащим подслоем. Результаты поляризационных измерений показали, что нанесение адгезионного подслоя также улучшает защитную способность супергидрофобных покрытий. Увеличение защитной способности также подтверждено экспозицией в камере соляного тумана. Время до появления первых признаков коррозии возросло со 140 до 430 ч. В процессе работы сравнивались две методики для определения адгезии льда к алюминиевой поверхности. Первая методика была основана на параллельном «вырывании» стержня от массы льда. Вторая методика – на нормальном отрыве алюминиевого грибка из массы льда, находящегося в цилиндре. Показано, что при отрыве льда от поверхности с идентичными покрытиями величины адгезии, полученные с помощью различных методик, отличаются: при нормальном отрыве величины адгезии всегда ниже. Очевидно, это происходит из-за того, что при нормальном отрыве определяется только адгезия льда к супергидрофобной поверхности, а при тангециальном отрыве дополнительный вклад вносит механическое зацепление льда с выступами поверхности и увеличение силы давления льда на стержень, возникающее из-за расширения льда при замерзании воды. Более релевантным считается метод нормального отрыва.

   The issues of applying superhydrophobic coatings to the surface of metals, metal products and structures are considered. This is relevant, for example, for anti-icing protection of vehicles (airplanes, ships), power lines, buildings and structures for various purposes. In these cases, superhydrophobic coatings perform the function of ice-phobic coatings. Superhydrophobic coatings also help increase the wear resistance of metal products. This work proposes a method for increasing the wear resistance of superhydrophobic coatings through the preliminary application of an adhesive sublayer using various passivating solutions. Over the course of this work, it was found that superhydrophobic coatings with a Ti-Zr-containing sublayer have the highest abrasion resistance. The results of polarization measurements showed that the application of an adhesive sublayer also improves the protective ability of superhydrophobic coatings. The increase in protective ability was also confirmed by salt spray tests. The time until the appearence of the first signs of corrosion increased from 140 to 430 hours. During the work, two technique for determining the adhesion of ice to an aluminum surface were compared. The first technique was based on the parallel “tearing out” of a rod from the ice mass. The second technique is based on the perpendicular pulling of an of aluminum disc out of the ice mass located in the cylinder. It has been shown that when ice is detached from a surface with identical coatings, the adhesion values obtained using different methods differ: with normal detachment, the adhesion values are always lower. Obviously, this is due to the fact that during normal detachment, only the adhesion of ice to the superhydrophobic surface is determined, and during tangential separation, an additional contribution is made by the mechanical engagement of ice with surface protrusions and an increase in the force of ice pressure on the rod, resulting from the expansion of ice during freezing water. The normal tear-off method is considered more relevant.

супергидрофобные покрытияизносостойкостьадгезионные покрытияподготовка поверхностикраевой угол смачиванияльдофобные покрытияобледенениезащита от коррозииsuperhydrophobic coatingswear resistanceadhesive coatingssurface treatmentcontact angleice-phobic coatingsicingcorrosion protectionReferencesPeng C., Chen Z., Tiwari M.K. All-organic superhydrophobic coatings with mechanochemical robustness and liquid impalement resistance // Nature Mater. – 2018. – V. 17, № 4. – P. 355-360. doi: 10.1038/s41563-018-0044-2Peng, C., Chen, Z., Tiwar, I M. K. (2018). All-organic superhydrophobic coatings with mechanochemical robustness and liquid impalement resistance. Nature Mater, 17(4), 355-360. doi: 10.1038/s41563-018-0044-2Blossey R. Self-cleaning surfaces – virtual realities // Nature Mater. – 2003. – V. 2, № 6. – P. 301-306. doi: 10.1038/nmat856Blossey, R. (2003). Self-cleaning surfaces – virtual realities. Nature Mater, 2(6), 301-306. doi: 10.1038/nmat856Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Методы борьбы с обледенением ЛЭП: перспективы и преимущества новых супергидрофобных покрытий // ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. – 2011. – № 6. – С. 39-47.Bojnovich, L. B., Emel’yanenko, A. M. (2011). Methods of combating icing of power lines: prospects and advantages of new superhydrophobic coatings. ELECTRO. Electrical engineering, electric power industry, electrical industry, 6, 39-47. (in Russ.)Wang H., He G., Tian Q. Effects of nano-fluorocarbon coating on icing // Applied Surface Science. – 2012. – V. 258. – P. 7219-7224. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.04.043Wang, H., He, G., Tian, Q. (2012). Effects of nano-fluorocarbon coating on icing. Applied Surface Science, 258, 7219-7224. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.04.043Farhadi S., Farzaneh M., Kulinich S.A. Anti-icing performance of superhydrophobic surfaces // Applied Surface Science. – 2011. – V. 257. – P. 6264-6269. doi: 10.1016/j.apsusc.2011.02.057Farhadi, S., Farzaneh, M., & Kulinich, S. A. (2011) Anti-icing performance of superhydrophobic surfaces. Applied Surface Science, 257, 6264-6269. doi: 10.1016/j.apsusc.2011.02.057Antonini C., Innocenti M., Horn T., Marengo M., Amirfazliet A. Understanding the effect of superhydrophobic coatings on energy reduction in anti-icing systems // Cold Regions Science and Technology. – 2011. – V. 67. – P. 58-67. doi: 10.1016/j.coldregions.2011.02.006Antonini, C., Innocenti, M., Horn, T., Marengo, M., & Amirfazliet, A. (2011). Understanding the effect of superhydrophobic coatings on energy reduction in anti-icing systems. Cold Regions Science and Technology, 67, 58-67. doi: 10.1016/j.coldregions.2011.02.006Saleema N., Farzaneh M., Paynter R., Sarkar D. Prevention of Ice Accretion on Aluminum Surfaces by Enhancing Their Hydrophobic Properties // Journal of Adhesion Science and Technology. – 2011. – V. 25. – P. 27-40. doi: 10.1163/016942410X508064Saleema, N., Farzaneh, M., Paynter, R., & Sarkar, D. (2011). Prevention of Ice Accretion on Aluminum Surfaces by Enhancing Their Hydrophobic Properties. Journal of Adhesion Science and Technology, 25, 27-40. doi: 10.1163/016942410X508064Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: Принципы создания, свойства и применение // Успехи химии. – 2008. – Т. 77, № 7. – С. 619-638.Boinovich, L. B., Emelyanenko, A. M. (2008). Hydrophobic materials and coatings: Principles of design, properties and applications. Russian Chemical Reviews, 77, 583-600. (in Russ.)Lin Y., Chen H., Wang G., Liu A. Recent progress in preparation and anti-icing applications of superhydrophobic coatings // Coatings. – 2018. – V. 8. – P. 208. doi: 10.3390/coatings8060208Lin, Y., Chen, H., Wang, G., & Liu, A. (2018). Recent progress in preparation and anti-icing applications of superhydrophobic coatings. Coatings, 8, 208. doi: 10.3390/coatings8060208Ozbay S., Yuceel C., Erbil H.Y. Improved icephobic properties on surfaces with a hydrophilic self-lubricating liquid // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2015. – V. 7. – Р. 22067-22077. doi: 10.1021/acsami.5b07265Ozbay, S., Yuceel, C., & Erbil, H. Y. (2015). Improved icephobic properties on surfaces with a hydrophilic self-lubricating liquid. ACS Appl. Mater. Interfaces, 7, 22067-22077. doi: 10.1021/acsami.5b07265Khedir K.R., Kannarpady G.K., Ryerson C., Birisa A.S. An outlook on tunable superhydrophobic nanostructural surfaces and their possible impact on ice mitigation // Progress in Organic Coatings. – 2017. – V. 112. – Р. 304-318. doi: 10.1016/j.porgcoat.2017.05.019Khedir, K. R., Kannarpady, G. K., Ryerson, C., & Birisa, A. S. (2017). An outlook on tunable superhydropho-bic nanostructural surfaces and their possible impact on ice mitigation. Progress in Organic Coatings, 112, 304-318. doi: 10.1016/j.porgcoat.2017.05.019Глухов В.Г., Ботрякова И.Г., Поляков Н.А. Влияние стеариновой кислоты и 1-додекантиола на супергидрофобные свойства электрохимических медных покрытий, полученных в условиях диффузионных ограничений // Практика противокоррозионной защиты. – 2023. – Т. 28, № 3. – С. 34-47. URL: https://istina.msu.ru/publications/article/615318943/Glukhov, V. G., Botryakova, I. G., & Polyakov, N. A (2023). Effect of stearic acid and 1-dodecanethiol on the superhydrophobic properties of electrochemical copper coatings obtained under diffusion limitations. Theory and Practice of Corrosion Protection, 28(3), 34-47. URL: https://istina.msu.ru/publications/article/615318943/ (in Russ.)Цыганкова Л.Е., Урядников А.А., Дорохов А.В., Шель Н.В., Дорохова А.Н., Курьято Н.А. Защитные свойства супергидрофобных покрытий на меди и стали, полученных электрохимическим методом // Практика противокоррозионной защиты. – 2021. – Т. 26, № 1. – С. 7-16. URL: https://www.corrosion-protection.ru/jour/article/view/40Tsygankova, I. E., Uryadnikov, A. A., Dorokhov, A. V., Shel, N. V., Dorokhova, A. N. & Kur’yato, N. A. (2021). Protective properties of superhydrophobic coatings on copper and steel obtained by electrochemical method. Theory and Practice of Corrosion Protection, 26(1), 7-16. URL: https://www.corrosion-protection.ru/jour/article/view/40 (in Russ.)Abrashov A.A., Grigoryan N.S., Vagramyan T.A., Simonova M.A., Miroshnikov V.S., Arkhipushkin I.A. Surface passivation of 5556 aluminum alloy in solutions based on cerium nitrate // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. – 2021. – V. 10. – Р. 132-144. doi: 10.17675/2305-6894-2021-10-1-8Abrashov, A. A., Grigoryan, N. S., Vagramyan, T. A., Simonova, M. A., Miroshnikov, V. S. & Arkhipushkin, I. A. (2021). Surface passivation of 5556 aluminum alloy in solutions based on cerium nitrate. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition, 10, 132-144. doi: 10.17675/2305-6894-2021-10-1-8Zang D., Zhu R., Zhang W., Wu J., Yu X., Zhang Y. Stearic acid modified aluminum surfaces with controlled wetting properties and corrosion resistance // Corrosion Science. – 2014. – V. 83. – Р. 86-93. doi: 10.1016/j.corsci.2014.02.003Zang, D., Zhu, R., Zhang, W., Wu, J., Yu, X. & Zhang, Y. (2014). Stearic acid modified aluminum surfaces with controlled wetting properties and corrosion resistance. Corrosion Science, 83, 86-93. doi: 10.1016/j.corsci.2014.02.003Шалдаев В.С., Малофеева А.Н., Давыдов А.Д. Определение скорости коррозии молибдена, рения и их сплавов в растворе хлорида натрия методом тафелевской экстраполяции // Электрохимия. – 2014. – Т. 50, № 10. – С. 1106-1110.Shaldaev, V. S., Malofeeva, A. N. & Davydov, A. D. (2014). Determination of corrosion rate of molybdenum, rhenium and their alloys in sodium chloride solution by the method of tafel extrapolation. Russian Journal of Electrochemistry, 50(10), 1106-1110. (in Russ.)McCafferty E. Validation of corrosion rates measured by the Tafel extrapolation method // Corrosion Science. – 2005. – V. 47. – Р. 3202-3215, doi: 10.1016/j.corsci.2005.05.046McCafferty E. (2005). Validation of corrosion rates measured by the Tafel extrapolation method. Corrosion Science, 47, 3202-3215. doi: 10.1016/j.corsci.2005.05.046Abrashov A.A., Khafizova A.I., Grigoryan N.S., Petrushina A.A., Asnis N.A., Chudnova T.A. Protective superhydrophobic coatings on the surface of anodized aluminum // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. – 2023. – V. 12, № 3. – Р. 1013-1027. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-3-13Abrashov, A. A., Khafizova, A. I., Grigoryan, N. S., Petrushina, A. A., Asnis, N. A. & Chudnova, T. A. (2023). Protective superhydrophobic coatings on the surface of anodized aluminum. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition, 12(3), 1013-1027. doi: 10.17675/2305-6894-2023-12-3-13Абрашов А.А., Григорян Н.С., Толмачев Я.В., Серов А.Н. Экологически безопасный раствор гидрофобизации сплава АМг6 на основе стеариновой кислоты и диметилсульфоксида // Цветные металлы. – 2021. – № 10. – С. 37-42. doi: 10.17580/tsm.2021.10.05Abrashov, A. A., Grigoryan, N. S., Tolmachev, Y. V. & Serov, A. N. (2021). Environmentally friendly solution of hydrophobization of the 5556 alloy based on stearic acid and dimethyl sulfoxide. Tsvetnye Metally, 10, 37-42. doi: 10.17580/tsm.2021.10.05 (in Russ.)Abrashov, A., Grigoryan, N., Korshak, Y., Vagramyan, T., Grafov, O., Mezhuev, Y. Regularities of the Formation of a Green Superhydrophobic Protective Coating on an Aluminum Alloy after Surface Modification with Stearic Acid Solutions // Metals. – 2021. – V. 11. – P. 1718. doi: 10.3390/met11111718Abrashov, A., Grigoryan, N., Korshak, Y., Vagramyan, T., Grafov, O. & Mezhuev, Y. (2021). Regularities of the Formation of a Green Superhydrophobic Protective Coating on an Aluminum Alloy after Surface Modification with Stearic Acid Solutions. Metals, 11, 1718. doi: 10.3390/met11111718Abrashov A., Grigoryan N., Vagramyan T., Asnis N. On the Mechanism of Formation of Conversion Titanium-Containing Coatings // Coatings. – 2020. – V. 10, No 4. – 328 (P. 1-11). doi: 10.3390/coatings10040328Abrashov, A., Grigoryan, N., Vagramyan, T. & Asnis, N. (2020). On the Mechanism of Formation of Conversion Titanium-Containing Coatings. Coatings, 10(4), 328. doi: 10.3390/coatings10040328

The authors declare that there are no conflicts of interest present.