Автореферат (Повышение коррозионной стойкости конструкционных сталей комбинированными методами хто, включающими цинкование и азотирование), страница 6

Заполнение пор продуктами анодного растворениядополнительно активирует барьерный (гидроизолирующий) механизм защиты.Двухслойные покрытия увеличивают толщину как защитного слоя, так и диффузионнойзоны.Процесс диффузионной металлизации цинком, совмещенный с азотированиемможет быть рекомендован для изделий, из углеродистых сталей (10, 45) илинизколегированных сталей (09Г2С, 15ХСНД), от которых требуется удовлетворительнаястойкость к атмосферной коррозии в сочетании с повышенной износостойкостью(например, крепежные детали, болты, шайбы, заклепочные соединения). Защитныесвойства модифицированных слоев зависят от типа стали-основы: процесс болееэффективен для легированных сталей.Проведенные совместно с ООО «МИП «НИЦ Мостов и сооружений» испытания вусловиях динамических нагрузок крепежных деталей металлоконструкций (болтов М20-6по ГОСТ 22353-77), обработанных комбинированным методом диффузионногоцинкования и азотирования, в соответствии со способом, изложенном в патенте РФ №2639755 от 22.12.2017, показали более высокие визуальные и инструментальныепараметры целостности и защитных свойств изделий по сравнению с болтами,изготовленными по базовой заводской технологии способом горячего оцинкования.ОБЩИЕ ВЫВОДЫ1.

Разработаны комбинированные способы химико-термической обработки сталей,включающие насыщение цинком и азотом: диффузионная металлизация цинком,совмещенная с азотированием (ДМЦ+N) и азотирование предварительносформированных цинкнаполненных покрытий (ЦНП+N).2. Экспериментально подтверждена теоретическая гипотеза о протекании диффузиицинка и азота в железо, как при процессах одновременного диффузионного насыщения223.4.5.6.7.8.этими элементами, так и при азотировании цинкнаполненного покрытия.

Показаныразличия механизмов диффузии при этих процессах: при азотировании ЦНПпроисходит диффузия цинка из покрытия и азота из газовой фазы через покрытие, атакже встречная диффузия железа из основы в цинковое покрытие, что ведет кобразованию зоны интерметаллидов на границе покрытия с подложкой.Вследствие протекания диффузионных процессов в результате азотированияобеспечивается адгезия цинкнаполненных покрытий к стали на уровне адгезиидиффузионных цинковых слоев: прочность сцепления между покрытием и стальнойподложкой увеличивается в 1,5 раза по сравнению с адгезионной прочностьюнеазотированного ЦНП.Экспериментально установлено, что упрочненные модифицированные слои вуглеродистых и низколегированных сталях, получаемые в результате процессовДМЦ+N и ЦНП+N, имеют однотипное строение: цинковый слой (покрытие) собразованием оксида цинка ZnO на поверхности и выделением интерметаллидов идиффузионная зона: «цинк-азотистая» на основе твердого раствора Zn и N в железе и«азотистая» на основе твердого раствора N в железе на большей глубине.Особенности строения модифицированного слоя после процесса ЦНП+N заключаютсяв большей толщине оксидного слоя ZnO, большей толщине зоны интерметаллидной δфазы в покрытии и в меньшей толщине диффузионной зоны по сравнению спроцессом ДМЦ+N.Наиболее качественные модифицированные слои с плавным градиентоммикротвердости наблюдаются при температуре ДМЦ+N процесса 6000С; этот режимХТО обеспечивает повышение коррозионной стойкости низколегированной стали.Наибольший эффект повышения коррозионной стойкости как низколегированных, таки углеродистых сталей достигается в результате процесса ЦНП+N.

Азотированиеповышает коррозионную стойкость цинкнаполненных покрытий в солевом раствореNaCl, кислотной среде (р-р H2SO4), имитате морской воды и соляном тумане.Коррозионная стойкость азотированных ЦНП зависит от параметров исходногопокрытия: концентрации цинка в наносимой композиции, типа связующего, еготолщины, и не зависит от типа стали-подложки. Повышению эффективности катоднойзащиты азотированных ЦНП способствуют выбор силикатного связующего висходной композиции и увеличение концентрации в нем цинка. После проведенияпроцесса ЦНП+N c нанесением покрытия с 85%Zn в исходной композиции плотностьтока коррозии в стали 09Г2С снижается почти в 25 раз и оказывается более чем в 6 разменьше по сравнению с показателем для промышленного покрытия ЦИНОТАН.Комбинированные процессы ХТО, включающие насыщение цинком и азотом,повышают износостойкость сталей.

Наибольшая износостойкость достигается врезультате процесса ДМЦ+N, чему способствует упрочнение вследствие образованияинтерметаллидных фаз и высокой концентрации азота в слое. Азотирование повышаетизносостойкость ЦНП более чем в 5 раз и обеспечивает плавный градиенткинетических кривых коэффициента трения, что благоприятно для приработки впроцессе изнашивания.239. Выработаны рекомендации по использованию комбинированных способов ХТО дляповышения эксплуатационных свойств стальных деталей машин и конструкций,работающих в условиях атмосферной коррозии и повышенного износа. Для изделий свысокими требованиями по коррозионной стойкости в солевых и слабокислотныхсредах процесс ЦНП+N рекомендован как альтернатива диффузионной металлизации.СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИПубликации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ в том числе индексируемых в базеScopus:1.

Application of diffusion techniques for formation of zinc coatings to improvecorrosion resistance of structural steels / L.G. Petrova, P.E. Demin, S.I. Barabanov,A.V. Kosachev // Polymer Science - Series D. - 2017. - Volume 10, Issue 2. - Р. 179-184.(Scopus)2. Демин, П.Е. Перспективные комбинированные технологии химикотермической обработки для увеличения ресурса работы деталей мостовых сооружений /П.Е. Демин, Л.Г. Петрова, А.В.

Косачев // Наукоемкие технологии в машиностроении. –2015. – № 10 (52). – С. 11-16. (ВАК)3. Взаимосвязь современных коррозионостойких покрытий и экологическойбезопасности продуктов / Н.Ю. Тимофеева, Г.А. Афанасьева, Г.Ю. Тимофеева,А.В. Косачев // Экология урбанизированных территорий. – 2015. – № 4. – С. 6-10. (ВАК)4. Повышение стойкости режущего инструмента методом модифицированияповерхности с нанесением покрытий из соединений в высокочастотном разряде /Александров В.А., Петрова Л.Г., Сергеева А.С., Косачев А.В., Александров В.Д. //Упрочняющие технологии и покрытия. – 2018.

– Т. 14, № 1 (157). – С. 30-35. (ВАК)5. Применение диффузионных способов формирования цинковых покрытий дляповышения коррозионной стойкости конструкционных сталей / Л.Г. Петрова, П.Е. Демин,С.И. Барабанов, А.В. Косачев // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2016.– № 11. – С. 15-21. (ВАК)Патент и публикации в других изданиях:6. Пат. 2639755 Российская Федерация, МПК С23С 12/02, 8/36, 10/36. Способгазового азотирования изделий из конструкционных сталей / Александров А.В., ПетроваЛ.Г., Демин П.Е., Барабанов С.И., Косачев А.В., Миклашевич Е.А.; патентообладательМАДИ. – № 2016125571; заявл. 27.06.2016; опубл.

22.12.2017, Бюл. № 36. – 8 с.: ил.7. Коррозионная стойкость сталей, применяемых для металлоконструкциймостовых сооружений, и возможность ее повышения путем нанесения цинк-наполненныхпокрытий / Л.Г. Петрова, В.Д. Александров, П.Е. Демин, А.В. Косачев // ВестникМосковского автомобильно-дорожного государственного технического университета(МАДИ). – 2016. – № 4 (47).

– С. 49-56. (РИНЦ)8. Цинк-наполненные покрытия для металлоконструкций мостов / Л.Г. Петрова,П.Е. Демин, С.И. Барабанов, А.В. Косачев // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2016.– № 4 (78). – С. 23-27. (РИНЦ)249. Основы электрохимической коррозии металлов и сплавов: учеб. пособие /Л.Г. Петрова, Г.Ю. Тимофеева, П.Е. Демин, А.В. Косачев; под общ.ред. Г.Ю.Тимофеевой.

– М.: МАДИ, 2016. – 167 с.10. Тимофеева, Н.Ю. Лазерная химико-термическая обработка - способ защитыот электрохимической коррозии / Н.Ю. Тимофеева, Г.Ю. Тимофеева, А.В. Косачев //Современные материалы, техника и технологии. – 2015. – № 2 (2). – С. 163-167. (РИНЦ)11. Защита от коррозии лакокрасочными покрытиями мостовых сооружений /Г.Ю. Тимофеева, А.В. Косачев, Д.С. Бартенев, А.А. Жердев // Молодежь и XXI век –2015: материалы V Международной молодежной научной конференции (26-27 февраля2015 года), в 3-х томах. Т. 3; отв. ред.

А.А. Горохов. – Курск: ЗАО «Университетскаякнига», 2015. – С. 173-175. (РИНЦ)12. Петрова, Л.Г. Исследование коррозионной стойкости металлов и защитныхпокрытий / Л.Г. Петрова, А.В. Косачев // Современные материалы, техника и технология:материалы 3-й Международной научно-практической конференции (27 декабря 2013года), в 3-х томах. Т. 3; отв.

ред. А.А. Горохов. – Курск, 2013. – С. 83-86. (РИНЦ)13. Петрова, Л.Г. Способы защиты металлоконструкций от коррозии / Л.Г.Петрова, А.В. Косачев // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых – 2013:материалы Международной молодежной научной конференции: в 6-х томах. – Т. 6.Прогрессивные технологии и процессы. Энергетика и энергосбережение. Нанотехнологиии наноматериалы. – Курск: ЗАО "Университетская книга", 2013. – С. 243-246. (РИНЦ)14. Петрова, Л.Г. Синергетический подход к изучению свойств кристаллов исплавов / Л.Г.

Петрова, Н.Ю. Тимофеева, А.В. Косачев // Инженерная педагогика: сб. ст. –М.: МАДИ, 2015. – Вып. 17., т. 3. – С. 97-105. (РИНЦ)15. Петрова, Л.Г. Изучение коррозионных процессов на сталях сцинкнаполненными покрытиями / Л.Г. Петрова, П.Е. Демин, А.В. Косачев //Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации: сб.науч. тр.

XII-ой Международной научно-практической конференции: в 4-х томах; отв. ред.Горохов А.А. – Курск: ЗАО "Университетская книга", 2015. – Т. 3. – С. 302-306. (РИНЦ)16. Петрова, Л.Г. Формирование упрочненных слоев на малоуглеродистыхнизколегированных сталях способами диффузионного цинкования / Л.Г. Петрова, П.Е.Демин, А.В. Косачев // Наукоемкие технологии на современном этапе развитиямашиностроения: материалы VIII Международной научно-технической конференции, 1921 мая 2016 г. – М.: Техполиграфцентр, 2016. – С. 168-171. (РИНЦ)17.Косачев, А.В., Петрова Л.Г.

Исследование модифицированных слоев всталях, полученных комбинированными методами цинкования и азотирования /А.В. Косачев, Л.Г. Петрова // Сборник тезисов международной конференции молодыхученых «Научное наследие Д.К. Чернова» ГНЦ ФГУП ЦНИИчермет им. И.П. Бардина 13декабря 2018 г. – М., 2018. – С 28-30.25.