Защитные и антиобледенительные супергидрофобные покрытия на алюминиевом сплаве АМг6

   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.

1. Peng 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/s41563-018-0044-2

2. Blossey R. Self-cleaning surfaces – virtual realities // Nature Mater. – 2003. – V. 2, № 6. – P. 301-306. doi: 10.1038/nmat856

3. Бойнович 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.

4. 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.2012.04.043

5. Farhadi 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.2011.02.057

6. Antonini 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.2011.02.006

7. Saleema 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: 10.1163/016942410X508064

8. Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: Принципы создания, свойства и применение // Успехи химии. – 2008. – Т. 77, № 7. – С. 619-638.

9. 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/coatings8060208

10. Ozbay 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.5b07265

11. Khedir 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.2017.05.019

12. Глухов 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/

13. 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/40

14. 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: 10.17675/2305-6894-2021-10-1-8

15. Zang 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.2014.02.003

16. Шалдаев 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.

17. 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.2005.05.046

18. Abrashov 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: 10.17675/2305-6894-2023-12-3-13

19. Абрашов 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.2021.10.05

20. 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/met11111718

21. Abrashov 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/coatings10040328