Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

О. А. Василенко, доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: vasilenko.o.a@muctr.ru, 4428569@mail.ru
Д. В. Мазурова, доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, канд. техн. наук, эл. почта: mazurova.d.v@muctr.ru, mazurova-diana@yandex.ru
Т. А. Чуднова, доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, канд. техн. наук, эл. почта: violatan@yandex.ru
А. В. Оршанский, студент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии, эл. почта: albert_orsh@mail.ru

Черные конверсионные покрытия используют в качестве функциональных и защитно-декоративных, они обладают повышенными коррозионной стойкостью и твердостью. Чаще всего для этих целей применяют гальванические черные хромовые и никелевые покрытия. Главными недостатками процессов хромирования являются сложность их реализации и контроля, высокая энергоемкость, обусловленная необходимостью нагрева растворов и потерями на побочную реакцию выделения водорода. Известные процессы черного никелирования менее энергоемки и проще в реализации, но имеют свои недостатки, такие как низкие показатели защитной способности, износостойкости, а также плохую адгезию к подложке, особенно к стальной. Опробованы технологические процессы и предложены способы формирования черных износостойких покрытий с высокой защитной способностью на химически осажденных никель-фосфорных слоях по двум методикам. Выявлено, что обработка черных покрытий азотной кислотой и анодная обработка фосфорной кислотой приводят к увеличению шероховатости и пористости покрытий. Показано, что в составе конечного покрытия обнаружены оксиды никеля NiO, Ni₂O₃ и фосфаты никеля. Установлено, что в процессе термообработки увеличиваются износостойкость и защитная способность черных никель-фосфорных нанесений, которые не только не уступают, но и превосходят черные гальванические хромовые и никелевые покрытия по защитной способности и износостойкости. Свойства полученных покрытий изучены с помощью конфокального лазерного микроскопа OLYMPUS LEXT4100, ротационного абразиметра Taber Elcometer 5135, энергодисперсионного спектрометра EDX-7000, Оже-микроскопа НВ100 (Vacuum Generators), рефлектометра 410 Quick Start Guide. Показаны возможность и доступность замены гальванических процессов хроматирования и никелирования на более безопасный процесс химического никелирования.

Коллектив авторов выражает благодарность ЦКП имени Д. И. Менделеева за помощь в проведении исследований.

1. Gigandet M. P., Faucheu J., Tachez M. Formation of black chromate conversion coatings on pure and zinc alloy electrolytic deposits: role of the main constituents // Surface and Coatings Technology. 1997. Vol. 89. Р. 285–291.
2. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник / под ред. М. А. Шлугера. — М. : Машиностроение, 1985. — 240 с.
3. Ващенко С. В., Солодкова Л. Н., Кудрявцев В. Н. О некоторых физико-механических свойствах хромовых покрытий, полученных из хромовокислых электролитов с органическими добавками // Гальванотехника и обработка поверхности. 2000. Т. 8, № 3. С. 25–28.
4. Meshalkin V. P., Abrashov A. A., Vagramyan T. A., Grigoryan N. S. et al. Development of composition and investigation of properties of a new, environmentally friendly molybdenumcontaining decorative protective conversion coating on zinс-plated surfaces // Doklady Chemistry. 2018. Vol. 480, No. 5. P. 555–558.
5. Алешина В. Х., Абрашов А. А., Григорян Н. С., Ваграмян Т. А. Пассивация цинковых покрытий в молибдатсодержащих растворах // Цветные металлы. 2021. № 10. С. 20–25. DOI: 10.17580/tsm.2021.10.02.
6. Абрашов А. А., Григорян Н. С., Ваграмян Т. А., Мардашова Я. А. и др. Низкотемпературный процесс черного фосфатирования // Гальванотехника и обработка поверхности. 2015. Т. XXIII, № 4. С. 38–42.
7. Абрашов А. А., Григорян Н. С., Толмачев Я. В., Аснис Н. А. Защитно-декоративная обработка низкоуглеродистых сталей // Черные металлы. 2020. № 10. С. 21–26.
8. Long Z. L., Zhou Y. C., Xiao L. Characterization of black chromate conversion coating on the electrodeposited zinc–iron alloy // Applied Surface Science. 2003. Vol. 218. Р. 123–136.

9. Фомичев В. Т., Озеров А. М. Хромирование с органическими добавками // Сб. Твердые износостойкие гальванические покрытия. — М. : МДНТП, 1980. С. 26.
10. Москвичева В. В., Фомичев В. Т., Остроухов С. Б., Озеров А. М. Интенсифицированное хромирование при низких температурах // Сб. Твердые износостойкие гальванические покрытия. — М. : МДНТП, 1980. С. 58.
11. Гальванотехника. Справочник / под ред. А. М. Гинберга. — М. : Металлургия, 1987. — 736 с.
12. Гарднер А., Шарф Д. Эффективная замена хроматных растворов пассивирования гальванических покрытий цинком и его сплавами // Гальванотехника и обработка поверхности. 2002. Т. Х, № 4. С. 39.
13. Солодкова Л. Н., Кудрявцев В. Н. Электролитическое хромирование / под ред. В. Н. Куд рявцева. — М. : Глобус, 2007. С. 191.
14. ISO 9227:2017. Corrosion tests in artificial atmospheres — Salt spray tests. — 26 p.
15. Солодкова Л. Н., Аджиев Б. У., Соловьева З. А. Электрохимия. 1973. Т. IX, № 5. С. 593.
16. Abbasi-Amandi A., Parvini Ahmadi N., Ojaghi-Ilkhchi M., Alinezhadfar M. Physical and electrochemical behavior of black nickel coatings in presence of KNO3 and imidazole additives // Journal of Electroanalytical Chemistry. 2021. Vol. 893. 115310.
17. Rajendra Prasad A., Chitradevi S., Vignesh T., Muruganandam D. et al. Experimental exploration on emissivity of black chromium coating thickness analysis on copper alloy surface // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 37. Part 2. P. 137–141.
18. Stankiewicz A., Kefallinou Z., Mordarski G., Jagod a Z. et al. Surface functionalisation by the introduction of self-healing properties into electroless Ni – P coatings // Electroch imica Acta. 2019. Vol. 297. P. 427–434.