Малая толщина покрытия, связанная с низкой адгезионной способностью, обуславливает и его недостаточную износоустойчивость. Оксидированная поверхность деталей быстро осветляется в результате многократных чисток оружия, при трении о сукно солдатской шинели и в других подобных эксплуатационных условиях. Не случайно шинельное сукно с тех пор начало применяться при ускоренных испытаниях различных опытных покрытий с созданием специальных станков для механизации процесса.
Заманчивой была технологическая простота процесса оксидирования, делавшая его наиболее доступным для войсковых ремонтных органов, а также при организации новых производств в период военного времени. Сам процесс оксидирования протекает при температуре порядке 140–150 градусов по Цельсию в щелочной ванне, в составе раствора которой: сода каустическая (NaOH — 600–620 грамм на литр), селитра натриевая (NaNO3 — 70-100 грамм на литр), нитрит натрия (NaNO2 — 75-100 грамм на литр).
Хороший декоративный вид достигается за счет предварительной полировки деталей. Недостатком процесса с технологической стороны является то, что он может вызывать трещины в закаленных деталях в местах напряженного состояния металла, особенно в узлах, детали которых скреплены клепкой. В автомате АК, например, такие трещины были по заклепочному соединению сухаря и креплению штока затворной рамы. В связи с этим по сухарю произведена замена материала.
Работы по улучшению защиты деталей оружия от коррозии на заводе начали проводиться еще задолго до организации производства АК-47. Проводились они не только в направлении повышения стойкости покрытия в условиях производства и эксплуатации оружия, но и в условиях длительного хранения в состоянии консервации.
По улучшению качества оксидного покрытия положительных результатов не было достигнуто, оно не обеспечивало сохранности оружия в состоянии консервации даже в течение одного года. Некоторые положительные результаты были получены на авиационном оружии при замене оксидного покрытия кадми-рованием с последующей бондеризацией, давшей наряду с повышением антикоррозионных свойств и повышение темпа стрельбы оружия (арх. 785-51).
С появлением на производстве АК-47 опыты начали проводиться и на этом образце. Некоторое улучшение стойкости оксидного покрытия на отдельных деталях было достигнуто за счет применения пескоструйной обработки поверхности перед оксидированием, но это еще не решало проблемы.
Гальванические покрытия «агатовый хром», «оксидохром», «черный никель» обеспечивали только хороший внешний вид. Созрела проблема проведения широкомасштабных исследовательских работ по изысканию нового покрытия.
Эти работы согласно совместному решению ГАУ и MB были начаты в 1950 году на базе Ижевского производства АК-47 с привлечением организации Ф.А. Куприянова и полигона ГАУ. Большой группой инженеров-технологов: от завода — П.М. Стихно, М.В. Клишин, М.М. Пиковая, Я.С. Гамзон, В.И. Никифорова, В.К. Квятковская, Л.И. Малков, В.И. Фролов; от НИИ — Л.И. Смирнов, А.Г. Петров, И.Е. Ершов, Н.А. Косточкин, Прожогин, Алешин, Сыромятников; от полигона — Е.Н. Детиненко и С.К. Гусейнов — в течение 1950–1954 годов проведен большой комплекс исследований по изысканию новых покрытий с широкой проверкой различных вариантов (арх. 201, 159, 172, 261, 345, 778, 785).
На предварительных заводских испытаниях сравнительно со штатным щелочным оксидным покрытием проверялись опытные варианты: безщелочные оксидные по методам НИИ и полигона; фосфатирование фосфатом «Мажеф»; фосфато-масляное и фосфато-лаковое; цинкофосфатное «ВИАМ»; тонкослойное фосфатное (фосфатное пассивирование) по способу Ковровского завода.
По результатам испытаний выбор сделан в пользу фосфатирования с последующей пропиткой фосфатного слоя термостойким лаком БФ-4, который кроме повышения эксплуатационных качеств покрытия улучшает и его декоративный вид. Предел термической стойкости покрытия с лаком БФ-4 примерно 300 градусов по Цельсию.
Использование в массовом производстве первоначально применявшегося лака «метальвин» в качестве наполнителя фосфатного слоя, показавшего несколько лучшие прочностные качества и термическую стойкость, было признано нецелесообразным в связи с его вредностью для окружающей рабочей среды. В качестве растворителя этого лака применялось ядовитое вещество «Дихлорэтан» с весьма тяжелым неприятным запахом.
Рекомендации заводской комиссии по выбору лучшего покрытия подтверждены и последующими полигонными испытаниями. Новое покрытие комплексного состава по сравнению со штатным оксидным показало в десятки раз более высокую антикоррозионную стойкость, обусловленную прежде всего положительными качествами самого фосфатного слоя.
Обеспечивало оно и лучшую сохранность оружия при длительном хранении в состоянии консервации. Наличие в фосфате межкристаллических пор обеспечивает его высокую адгезионную способность к маслам, лакам, краскам. Возможность пропитки фосфатного покрытия лаком позволяет выравнивать его внешнее качество с оксидным в отношении декоративности. Применение в качестве наполнителя фосфатного слоя масла «велосит» при первых экспериментальных поисках не обеспечивало качественной декоративности покрытия.
«Фосфат» представляет собой водный раствор соли «Мажеф» (примерно 40 г на 1 литр воды). Нанесение фосфатного покрытия имеет простую технологию. По сравнению с оксидированием процесс протекает при более низкой температуре — в пределах 100 градусов по Цельсию и при меньших затратах времени за счет меньшего количества промывок деталей.
Условия работы у фосфатных ванн безвредные и менее травматичные по сравнению с оксидированием, протекающим в кипящих щелочных растворах при температуре до 150 градусов по Цельсию с сильным выделением паров щелочных азотнокислых солей, вредно действующих на организм человека, а попадание раствора на кожу приводит к ожогам и язвам.
Особенностью фосфатного покрытия, имеющего по сравнению с оксидным примерно в 5 раз большую толщину, является его отрицательное влияние на собираемость изделий ввиду искажения сборочных размеров после операции фосфатирования.
Это создавало определенные препятствия по внедрению его в производство. Требовались корректировка сборочных размеров деталей и узловых зазоров с учетом их изменения после нанесения покрытия, а также уточнение параметров газоотводного устройства в связи с изменением условий работы деталей. Усложнялась также контрольная проверка деталей на твердость и нанесение нумерации по существующему техпроцессу.
Второе место по качеству на одном из первых испытаний заняло бесщелочное оксидное покрытие, нанесенное по методу полигона. Оно рекомендовалось комиссией к доработке и проверке на большой партии автоматов вплоть до месячной программы.
Отличалось оно тогда и простотой технологического процесса: «Можно и навалом без ущерба для качества покрытия». Но, обладая в целом худшей стойкостью против коррозии по сравнению с фосфатным, которое в дальнейшем было улучшено и в отношении технологичности, бесщелочное оксидирование не показало резко отличающихся эксплуатационных характеристик и одобрения не получило.
Защита рамы и затвора («белого узла») фосфатным пассивированием — тонкослойное покрытие в водном растворе соли «Мажеф» примерно вдвое меньшей концентрации по сравнению с обычным фосфатом, была внедрена в производство в 1952 году. Некоторое время на этих деталях в конце 50-х годов применялось цинкофосфатное покрытие, обладающее лучшей прочностью и обеспечивающее лучшую собираемость изделий (арх. 2718-59, стр. 99).
Однако в связи с участившимися случаями появления трещин на затворе был осуществлен возврат к фосфатному пассивированию с пропиткой лаком ЭП-96. Такой же фосфатной пассивации стали подвергаться и пружины в целях повышения тропикоустойчивости.
Пропитка фосфатного слоя «белого узла» лаком БФ-4, давшая, по сообщению В.Ф. Донченко (арх. 2642-58, стр. 1), положительные результаты на некоторых других заводах, не гарантировала необходимого качества сборки автомата по узлу запирания с обеспечением основного узлового зазора в пределах предъявляемых требований. Аналогичные трудности, по сообщению руководителя приемки Иофинова, встретились и на производстве ручных пулеметов Дегтярева (арх. 2657-58, стр. 117).