Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия:

С. В. Гнеденков, зам. директора по научной работе, заведующий отделом электрохимических систем и процессов модификации поверхности
В. С. Егоркин, старший научный сотрудник лаборатории нестационарных поверхностных процессов, эл. почта: egorkin@ich.dvo.ru
С. Л. Синебрюхов, зав. лабораторией нестационарных поверхностных процессов
И. Е. Вялый, аспирант лаборатории нестационарных поверхностных процессов

Разработаны способы формирования и исследованы свойства гидрофобных слоев на сплаве алюминия, предварительно подвергнутом плазменному электролитическому оксидированию (ПЭО) и дополнительной обработке (либо в растворе этанола, либо ультрафиолетовым облучением в присутствии плазмы озона) с последующим осаждением гидрофобного агента (раствора метокси-{3-[(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-пентадекафтороктил)окси]пропил}-силана в декане). Плазменное электролитическое оксидирование образцов из сплава АМг3 проводили в тартратном электролите в монополярном режиме поляризации с коэффициентом заполнения поляризующего сигнала 50 %. Электрохимические свойства сформированных покрытий исследовали методами потенцио-динамической поляризации и электрохимической импедансной спектроскопии в 3%-ном растворе хлорида натрия. Установлено, что сформированные композиционные покрытия обладают гидрофобностью (контактный угол превышает 157^o) и высокими антикоррозионными свойствами (модуль импеданса (|Z|_{f = 0,01 Гц}) изменяется от 9,2·109 до 3,4·10¹⁰ Ом·см²) в сравнении с необработанными ПЭО-покрытием (35,9±2,9^o; |Z|_{f = 0,01 Гц} = 1,4·10⁸ Ом·см²) и алюминиевым сплавом (|Z|_{f = 0,01 Гц} = 2,9·10⁴ Ом·см²). Максимальными значениями контактных углов (до 160,1^o) и плотности коррозионных токов (1,9·10^–12 A/cм²) обладают слои, сформированные осаждением гидрофобного агента из раствора на поверхность ПЭО-покрытия, дополнительно обработанного этиловым спиртом.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (№ 14-33-00009) и Правительства РФ (Федерального агентства научных организаций).
Авторы выражают благодарность чл.-корр. РАН Людмиле Борисовне Бойнович и д. ф.-м. н. Александру Михайловичу Емельяненко (лаборатория поверхностных сил Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН, Москва) за участие в разработке композиционных гидрофобных покрытий и измерение гидрофобных свойств сформированных слоев.

1. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Mashtalyar D. V., Egorkin V. S., Sidorova M. V., Gnedenkov A. S. Composite polymercontaining protective coatings on magnesium alloy MA8 // Corrosion Science. 2014. Vol. 85. P. 52–59.
2. Sinebryukhov S. L., Sidorova M. V., Egorkin V. S., Nedozorov P. M., Ustinov A. Yu., Volkova E. F., Gnedenkov S. V. Protective Oxide Coatings on Mg – Mn – Ce, Mg – Zn – Zr, Mg – Al – Zn – Mn, Mg – Zn – Zr – Y and Mg – Zr – Nd Magnesium-Based Alloys // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2012. Vol. 48, No. 6. P. 678–687.
3. Rudnev V. S., Yarovaya T. P., Nedozorov P. M., Ustinov A. Yu., Tyrina L. M., Malyshev I. V., Kuryavyi V. G., Egorkin V. S., Sinebryukhov S. L., Gnedenkov S. V. Obtaining ZrO₂ + CeO_x + TiO₂ /Ti Compositions by Plasma Electrolytic Oxidation of Titanium and Investigating Their Properties // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2011. Vol. 47, No. 5. P. 621–628.
4. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Zavidnaya A. G., Egorkin V. S., Puz’ A. V., Mashtalyar D. V., Sergienko V. I., Yerokhin A. L., Matthews A. Composite Hydroxyapatite-PTFE Coatings on Mg – Mn – Ce Alloy for Resorbable Implant Applications via a Plasma Electrolytic Oxidation-based Route // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2014. Vol. 45, is. 6. P. 3104–3109.
5. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Sergienko V. I. Electrochemical Impedance Simulation of a Metal Oxide Heterostructure / Electrolyte Interface : A Review // Russian Journal of Electrochemistry. 2006. Vol. 42, No. 3. P. 197–211.
6. Barkhudarov P. M., Shah P. B., Watkins E. B., Doshi D. A., Brinker C. J., Majewski J. Corrosion inhibition using superhydrophobic films // Corros. Sci. 2008. Vol. 50. P. 897–902.
7. Emelyanenko A. M., Boinovich L. B. Application of dynamic thresholding of video images for measuring the interfacial tension of liquids and contact angles // Instruments and Experimental Techniques. 2002. Vol. 45. P. 44–49.
8. Gnedenkov S. V., Egorkin V. S., Sinebryukhov S. L., Vyaliy I. E., Pashinin A. S., Emelyanenko A. M., Boinovich L. B. Formation and electrochemical properties of the superhydrophobic nanocomposite coating on Mg–Mn–Ce magnesium alloy // Surf. Coat. Technology. 2013. Vol. 232. P. 240–246.
9. Ishizaki T., Hieda J., Saito N., Saito N., Takai O. Corrosion resistance and chemical stability of super-hydrophobic film deposited on magnesium alloy AZ31 by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition // Electrochim. Acta. 2010. Vol. 55. P. 7094–7101.
10. Ishizaki T., Okido M., Masuda Y., Saito N., Sakamoto M. Corrosion resistant performances of alkanoic and phosphonic acids derived self-assembled monolayers on magnesium alloy AZ31 by vapor-phase method // Langmuir. 2011. Vol. 27. P. 6009–6017.
11. Liu T., Chen S., Cheng S., Tian J., Chang X., Yin Y. Corrosion behavior of super-hydrophobic surface on copper in seawater // Electrochim Acta. 2007. Vol. 52. P. 8003–8007.

12. Liu H., Szunerits S., Xu W., Boukherroub R. Preparation of superhydrophobic coatings on zinc as effective corrosion barriers // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2009. Vol. 1. P. 1150–1153.
13. Ou J. F., Hu W. H., Xue M. S., Wang F. J., Li W. One-step solution immersion process to fabricate superhydrophobic surfaces on light alloys // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. Vol. 5. P. 9867–9871.
14. Ou J. F., Hu W. H., Xue M. S., Wang F. J., Li W. Superhydrophobic surfaces on light alloy substrates fabricated by a versatile process and their corrosion protection // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. Vol. 5. P. 3101–3107.
15. Shang Q. Q., Wang M. Y., Liu H., Gao L. J., Xiao G. M. Facile fabrication of water repellent coatings from vinyl functionalized SiO₂ spheres // J. Coating. Tech. Res. 2013. Vol. 10. P. 465–473.
16. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Egorkin V. S., Mashtalyar D. V., Emelyanenko A. M., Boinovich L. B. Electrochemical properties of the superhydrophobic coatings on metals and alloys // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2014. Vol. 85, No. 6. P. 3075–3080.
17. Гнеденков С. В., Синебрюхов С. Л., Сергиенко В. И. Композиционные многофункциональные покрытия на металлах и сплавах, формируемые плазменным электролитическим оксидированием. — Владивосток : Дальнаука, 2013. — 460 с.
18. She Z. X., Li Q., Wang Z. W., Li L. Q., Chen F. A., Zhou J. C. Researching the fabrication of anticorrosion superhydrophobic surface on magnesium alloy and its mechanical stability and durability // Chem. Eng. J. 2013. Vol. 228. P. 415–424.
19. Song J. L., Lu Y., Huang S., Liu X., Wu L. B., Xu W. J. A simple immersion approach for fabricating superhydrophobic Mg alloy surfaces // Appl. Surf. Sci. 2013. Vol. 266. P. 445–450.
20. Qiu R., Zhang D., Wang P. Superhydrophobic-carbon fibre growth on a zinc surface for corrosion inhibition // Corros. Sci. 2013. Vol. 66. P. 350–359.
21. Song J. L., Xu W. J., Liu X., Lu Y., Wei Z. F., Wu L. B. Ultrafast fabrication of rough structures required by superhydrophobic surfaces on Al substrates using an immersion method // Chem. Eng. J. 2012. Vol. 211/212. P. 143–152.
22. Tuberquia J. C., Nizamidin N., Harl R. R., Albert J., Hunter J., Rogers B. R. et al. Surface-initiated polymerization of superhydrophobic polymethylene // J. Amer. Chem. Soc. 2010. Vol. 132. P. 5725–5734.
23. Yu D. Y., Tian J. T., Dai J. H., Wang X. Corrosion resistance of three-layer superhydrophobic composite coating on carbon steel in seawater // Electrochim. Acta. 2013. Vol. 97. P. 409–419.
24. Yu S. R., Liu J. A., Diao W., Li W. Preparation of a bionic microtexture on X52 pipeline steels and its superhydrophobic behavior // J. Alloys Compounds. 2014. Vol. 585. P. 689–695.
25. Zhou C. L., Lu X., Xin Z., Liu J. Corrosion resistance of novel silane-functional polybenzoxazine coating on steel // Corros. Sci. 2013. Vol. 70. P. 145–151.
26. Zhou C. L., Lu X., Xin Z., Liu J., Zhang Y. F. Hydrophobic benzoxazine-cured epoxy coatings for corrosion protection // Progr. Org. Coat. 2013. Vol. 76. P. 1178–1183.
27. Zhu L., Jin Y. A novel method to fabricate water-soluble hydrophobic agent and super-hydrophobic film on pretreated metals // Appl. Surf. Sci. 2007. Vol. 253. P. 3432–3439.