corrosionprotectionПрактика противокоррозионной защитыTheory and Practice of Corrosion Protection1998-57382658-6797Association "CARTEC"10.31615/j.corros.prot.2023.109.3-1corrosionprotection-90Research ArticleМАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОТИВОКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫMATERIALS AND EQUIPMENT FOR CORROSION PROTECTIONЗащитные конверсионные нанопокрытия на горячеоцинкованной сталиProtective conversion nanocoatings for hot-dip galvanized steelАбрашовА. А.AbrashovA. A.

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

125047, г. Москва, Миусская площадь, д. 9.

Aleksey A. Abrashov, Ph.D. in Technical Sciences, associate professor,

9, Miusskaya square, Moscow, 125047.

abrashov.a.a@muctr.ruЖелудковаЕ. А.ZheludkovaE. A.

Желудкова Екатерина Александровна, ассистент,

125047, г. Москва, Миусская площадь, д. 9.

Ekaterina A. Zheludkova, assistant, 

9, Miusskaya square, Moscow, 125047.

ПетрушинаА. А.PetrushinaA. A.

Петрушина Анастасия Алексеевна, аспирант, 

125047, г. Москва, Миусская площадь, д. 9.

Anastasiya A. Petrushina, postgraduate student, 

9, Miusskaya square, Moscow, 125047.

ГригорянН. С.GrigoryanN. S.

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

125047, г. Москва, Миусская площадь, д. 9.

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

9, Miusskaya square, Moscow, 125047.

СундуковаА. В.SundukovaA. V.

Сундукова Алина Владимировна, студент,

125047, г. Москва, Миусская площадь, д. 9.

Alina V. Sundukova, student,

9, Miusskaya square, Moscow, 125047.

ВаграмянТ. А.VagramyanT. A.

Ваграмян Тигран Ашотович, д.т.н., заведующий кафедрой, 

125047, г. Москва, Миусская площадь, д. 9.

Tigran A. Vagramyan, Doctor of Technical Sciences, Head of the Department,

9, Miusskaya square, Moscow, 125047.

ГрафовО. Ю.GrafovO. Yu.

Графов Олег Юрьевич, к.х.н., научный сотрудник,

119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 31.

Oleg Yu. Grafov, Ph.D. in Chemistry, research associate,

31, Leninskiy pr., Moscow, 119071.

Российский химико-технологический университет имени Д.И. МенделееваРоссияDmitry Mendeleev University of Chemical Тесhnоlоgy of RussiaRussian FederationИнститут физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАНРоссияA.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of RASRussian Federation202303102023283717Copyright © Абрашов А.А., Желудкова Е.А., Петрушина А.А., Григорян Н.С., Сундукова А.В., Ваграмян Т.А., Графов О.Ю., 20232023Абрашов А.А., Желудкова Е.А., Петрушина А.А., Григорян Н.С., Сундукова А.В., Ваграмян Т.А., Графов О.Ю.Abrashov A.A., Zheludkova E.A., Petrushina A.A., Grigoryan N.S., Sundukova A.V., Vagramyan T.A., Grafov O.Y.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/90

В процессе выполнения работы были исследованы физико-химические и механические свойства покрытий для поиска достойной альтернативы хроматным покрытиям. Выявлено, что исследуемые цирконий- и церий-, лантансодержащие покрытия способны выдерживать воздействия как высоких, так и низких температур без ухудшения защитных характеристик. Установлено, что толщина цирконийсодержащих покрытий составляет 170 нм, а толщина церий-, лантансодержащих покрытий – 210 нм. Следует отметить, что толщина хроматных слоев значительно выше и находится в диапазоне 200…1000 нм. Установлено, что наилучшей защитной способностью из разрабатываемых покрытий обладают церий-, лантансодержащие покрытия, сформированные из раствора, содержащего сульфат марганца – 82 ч до появления первых очагов «белой» коррозии, что выше регламентируемого международными стандартами времени до появления первых очагов «белой» коррозии для хроматных покрытий. Установлено, что цирконийсодержащие покрытия подходят в качестве адгезионного подслоя перед нанесением

Over the course of this work, the physicochemical and mechanical properties of coatings were investigated in order to find good alternatives to chromate coatings. It was found that zirconium- as well as cerium- and lanthanum-containing coatings are able to withstand exposure to both high and low temperatures without the degradation of their protective characteristics. It was established that the thickness of the zirconium[1]containing coatings amounts to 170 nm, whereas the thickness of the cerium- and lanthanum-containing coatings is 210 nm. It should be noted that the thickness of the chromate layers is much higher and is in the range of 200…1000 nm. It was also established that cerium- and lanthanum-containing coatings formed in a manganese sulfate containing solution have the best protective ability among the coatings developed – 82 hours before the appearance of the first foci of white rust, which is higher than the time until the appearance of the first centers of white rust mandated by international standards for chromate coatings. It has been established that zirconium-containing coatings are suitable as an adhesive sublayer for further paint or varnish application.

обработка горячеоцинкованной поверхностизащита от коррозииконверсионные покрытияцерий-лантансодержащие покрытияцирконийсодержащие покрытиябесхроматная пассивацияhot-dip galvanized surface treatmentcorrosion protectionconversion coatingscerium-lanthanum-containing coatingszirconium-containing coatingschromate-free passivationReferencesAlvarez C. C., Gomez M. E. B, Zavala A. H., Hexavalent chromium: Regulation and health effects // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. – 2021. – V. 65. – P. 126729. doi:org/10.1016/j.jtemb.2021.126729Alvarez, C. C., Gomez, M. E. B, & Zavala, A. H. (2021). Hexavalent chromium: Regulation and health effects. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 65, 126729. doi:org/10.1016/j.jtemb.2021.126729Zheludkova E. A., Abrashov A. A., Grigoryan N. S., Asnis N. A., Vagramyan T. A. Cerium-containing solution for chromatefree passivation of zinc coatings // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. – 2019 – V. 55, № 7. – P. 1329-1334. doi:org/10.1134/S2070205119070190Zheludkova, E. A., Abrashov, A. A., Grigoryan, N. S., Asnis, N. A., & Vagramyan, T.A. (2019). Cerium-containing solution for chromate-free passivation of zinc coatings. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 55(7), 1329-1334. doi:org/10.1134/S2070205119070190Kerur S. S., Bandekar S., Hanagadakar M. S., Nandi S. S., Ratnamala G. M., Hegde P. G. Removal of hexavalent Chromium-Industry treated water and Wastewater: A review // Materials Today: Proceedings. – 2021. – V. 42. – P. 1112-1121. doi:org/10.1016/j.matpr.2020.12.492Kerur, S. S., Bandekar, S., Hanagadakar, M. S., Nandi, S. S., Ratnamala, G. M., & Hegde, P. G. (2021). Removal of hexavalent ChromiumIndustry treated water and Wastewater: A review. Materials Today: Proceedings, 42, 1112-1121. doi:org/10.1016/j.matpr.2020.12.492Directive 2000/53/EC of the European Parliament and of the Council of 18 September 2000 «End-of Life Vehicles», Off. J. Eur. Communities: Legis., 2000. – 43, № L269, – P. 34-43.Directive 2000/53/EC of the European Parliament and of the Council of 18 September 2000 «End-of Life Vehicles» (2000), Off. J. Eur. Communities: Legis.Directive 2011/65/EC (RoHS II) of the European Parliament and of the Council of 8 June 2011 on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment.Directive 2002/96/EC of the European Parliament and of the Council of 27 January 2003 on Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE).Directive 2011/65/EC (RoHS II) of the European Parliament and of the Council of 8 June 2011 on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment.Directive 2011/65/EC (RoHS II) of the European Parliament and of the Council of 8 June 2011 on the Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment.Regulation (EC) no. 1907/2006 of the European Parliament and of the Council of 18 December 2006 concerning the Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals (REACH), Establishing a European Chemicals Agency.8. Verbruggen H., Baert K., Terryn H., De Graeve I., Molybdate-phosphate conversion coatings to protect steel in a simulated concrete pore solution // Surface and Coatings Technology. – 2019. – V. 361. – P. 280-291. doi:org/10.1016/j.surfcoat.2018.09.056Regulation (EC) no. 1907/2006 of the European Parliament and of the Council of 18 December 2006 concerning the Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals (REACH), Establishing a European Chemicals Agency.Абрашов А. А., Григорян Н. С., Алешина В. Х., Шлома О. А. Получение черных защитно-декоративных молибденсодержащих покрытий на оцинкованной стали // Цветные металлы. – 2022. – № 9. – С. 22-27.Verbruggen, H., Baert, K., Terryn, H., & De Graeve, I. (2019). Molybdate-phosphate conversion coatings to protect steel in a simulated concrete pore solution. Surface and Coatings Technology, 361, 280-291. doi:org/10.1016/j.surfcoat.2018.09.056Zou Z., Li N., Li D. Corrosion protection properties of vanadium films for med on zinc surfaces // Rare Metals. – 2011. – V. 30, № 2. – P. 146-149. doi:org/10.1007/s12598-011-0214-8Abrashov, A. A., Grigoryan, N. S., Aleshina, V. Kh., & Shloma, O. A. (2022). Black protective molybdate coatings obtained on galvanized steel. Tsvetnye Metally, 9, 22-27. doi:10.17580/tsm.2022.09.03Абрашов А. А., Григорян Н. С., Желудкова Е. А., Ваграмян Т .А., Аснис Н. А. Кремнийсодержащий раствор для пассивации цинковых покрытий // Журнал прикладной химии. – 2019. – Т. 92, № 10. – С. 1344-1351.Zou, Z., Li, N., & Li, D. (2011) Corrosion protection properties of vanadium films for med on zinc surfaces. Rare Metals, 30(2), 146-149. doi:org/10.1007/s12598-011-0214-8Abrashov A. A., Sundukova A. V., Grigoryan N. S., Asnis N. A., Khazanov N. A., Chudnova T. A., Zheludkova E. A. Protective conversion coatings based on rare-earth compounds for pas-sivation of galvanized steel // International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. – 2022. – V. 11, № 4. – P. 1749-1762. doi:10.17675/2305-6894-2022-11-4-22Abrashov A.A., Grigoryan N.S., Zheludkova E.A., Vagramyan T.A., & Asnis N.A. (2019). Silicon-containing Solution for passivation of zinc coatings. Russian Journal of Applied Chemistry, 92, 10, 1432-1438.Khast F., Saybani M., Dariani A. A. S., Effects of copper and manganese cations on cerium- based conversion coating on galvanized steel: Corrosion resistance and microstructure characterizations // Journal of Rare Earths. – 2022. – V. 40, № 6. – P. 1002-1006. doi: https://doi.org/10.1016/j.jre.2021.07.015Abrashov, A. A., Sundukova, A. V., Grigoryan, N. S., Asnis, N. A., Khazanov, N. A., Chudnova, T. A., & Zheludkova, E. A. (2022). Protective conversion coatings based on rare-earth compounds for pas-sivation of galvanized steel. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition, 11(4), 1749-1762. doi:10.17675/2305-6894-2022-11-4-22Абрашов А. А., Григорян Н. С., Кондратьева Н. Д., Желудкова Е. А., Мирошников В. С., Мазурова Д. В. Бесхроматная пассивация оцинкованной стали в растворе на основе нитрата лантана // Химическая безопасность. – 2020. – Т. 4, № 2. – С. 198-211. doi:10.25514/CHS.2020.2.18014Khas, F., Saybani, M., & Dariani, A.A.S. (2022). Effects of copper and manganese cations on cerium- based conversion coating on galvanized steel: Corrosion resistance and microstructure characterizations. Journal of Rare Earths, 40(6), 1002-1006. doi: doi:org/10.1016/j.jre.2021.07.015Milosev I., Frankel G. S. Review–Conversion coatings based on zirconium and/or titanium // Journal of the Electrochemical Society. – 2018. – V. 165. – P. 127-144. doi:10.1149/2.0371803jesAbrashov, A. A., Grigoryan, N. S., Kondrat’eva, N. D., ZHeludkova, E. A., Miroshnikov, V. S., & Mazurova, D. V. (2020). Chromate-free passivation of galvanized steel in solution based on lanthanum nitrate. Chemical safety science, 4(2), 198-211. doi:10.25514/CHS.2020.2.18014Abrashov A., Grigoryan N., Vagramyan T., Asnis N. On the mechanism of formation of conversion titanium-containing coatings // Coatings. – 2020. – V. 10, № 4. – P. 328. doi:10.3390/coatings10040328Milosev, I., Frankel, G. S. (2018). Review–Conversion coatings based on zirconium and/or titanium. Journal of the Electrochemical Society, 165, 127-144. doi:10.1149/2.0371803jesShirley D. A., High-resolution X-ray photoemission spectrum of the valence bands of gold // Physical Review B. – 1972. – V. 5. – P. 4709-4713. doi:org/10.1103/PhysRevB.5.4709Abrashov, 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/coatings10040328Scotfield H., Hartree-slater subshell photoionization cross-sections at 1254 and 1487 eV. // Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. – 1976. – V. 8. – P. 129-137. doi:org/10.1016/0368-2048(76)80015-1Shirley, D. A. (1972). High-resolution X-ray photoemission spectrum of the valence bands of gold. Physical Review B, 5, 4709-4713. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.5.4709.ASTM D1654-08, Standard test method for evaluation of painted or coated specimens subjected to corrosive environments.Scotfield H. (1976). Hartree-Slater subshell photoionization cross-sections at 1254 and 1487 eV. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 8, 129-137. doi:org/10.1016/0368-2048(76)80015-1Патент РФ № 2797664.ASTM D1654-08 (2008). Standard Test Method for Evaluation of Painted or Coated Specimens Subjected to Corrosive Environments.RU Patent No. 2797664.RU Patent No. 2797664.

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