Диссертация (1173091), страница 24
Текст из файла (страница 24)
5.4).Рисунок 5.4 – Внешний вид образца с азотированным ЦНП после испытаний врастворе 16,5 г/л NaCl.Полученные результаты дали основание провести электрохимическиеиспытания в более агрессивной среде, а именно, в 0,5М растворе серной кислотыH2SO4.5.1.2 Исследование пассивационных кривых сталей в кислотной среде последиффузионной металлизации цинком и азотированияПассивационные кривые снимали в растворе 0,5М серной кислоты H2SO4.Исследования показали, что сталь 09Г2С в необработанном состоянии не168пассивируется в данной среде (рис.
5.5а), поэтому испытаниям подвергали болеекоррозионностойкую сталь 15ХСНД (рис. 5.5б).Из представленных пассивационных кривых можно определить следующиепараметры, характеризующие коррозионный процесс: потенциалы начала ЕПАСС иконца процесса пассивации ЕПП, ширину пассивационной области (ЕПП–ЕПАС).Дляопределенияосновныхэлектрохимическиххарактеристикпассивационные кривые снимали для образцов сталей после азотирования 600 0С,4час и после комбинированной обработки ДМЦ+азотирование при тех жережимах (рис. 5.6). Учитывая близкие размеры исследуемых образов, проводилитакже сравнение максимальной силы тока, регистрируемой при испытаниях.Значения измеренных параметров представлены в таблице 5.5.Полученные результаты выглядят неоднозначными.
С одной стороны,видно, что азотирование стали 15ХСНД резко сужает ширину пассивационнойзоны, но и уменьшает ток коррозии (в 2 раза) в кислотной среде. С другойстороны,комбинированнаяобработкапозволяетсохранитьширинупассивационного интервала необработанной стали, но существенно увеличиваеткоррозионный ток. Эти данные позволяют говорить о различных механизмахкоррозионной защиты при азотировании и цинковании.а)б)Рисунок 5.5– Пассивационные кривые образцов сталей 09Г2С (а) и 15ХСНД (б) врастворе 0,5М H2SO4.169а)б)Рисунок 5.6 – Пассивационные кривые образцов стали 15ХСНД в 0,5М раствораH2SO4 после азотирования (а) и после комбинированной обработкиДМЦ+азотирование (б).Таблица 5.5 – Электрохимические характеристики образцов стали.Сталь09Г2С09Г2С15ХСНД15ХСНД15ХСНДМетод обработкиЕПАССЕПП(мВ)(мВ)Без обработкиНе пассивируетсяДМЦ+азотирование774963Без обработки52916350Азотирование 600 С 432486в NH3, 4 чДМЦ+азотирование4911571Ширина пассивационнойобласти (мВ)Imax, мА18911065461,3453,255261080157Комбинированная обработка ДМЦ+азотирование оказывает положительноевлияниенаэлектрохимическиехарактеристикистали09Г2С:несколькоснижается ток коррозии и появляется интервал пассивации (табл.
5.5).5.1.3 Исследование влияния параметров исходного ЦНП наантикоррозионные свойства комбинированных покрытийОсновнымипараметрамицинкнаполненногопокрытияявляютсятипсвязующего, количество наносимых слоев, определяющее его толщину, иконцентрация цинка в исходной композиции.170Для электрохимических испытаний на коррозионную стойкость стали 09Г2Сс цинковым покрытием были подготовлены образцы: на часть из них наносиликомпозиции с органическим связующим (модифицированный полиуретановыйпредполимер с содержанием цинка более 85% по массе), в других использоваликомпозиции с силикатным связующим (калиевое жидкое стекло с плотностью1,2 г/см3 с содержанием цинка более 85% по массе). Характеристики ЦНПприведены в таблице 5.6.Образцы 1-3 испытывали непосредственно после нанесения ЦНП, образцы4-6 подвергали последующему азотированию при 5400С 24 ч, что отражено в ихнумерации.Таблица 5.6 – Характеристики исходных цинкнаполненных покрытий.№образцаТип связующегоСиликатноеОрганическоеОрганическоеСиликатноеОрганическоеОрганическое1234N5N6NКол-воокрасочныхслоев112112Масса доокрашивания(г)25,7726,6426,0525,8726,5626,32Масса послеокрашивания(г)25,8926,7326,2926,0226,6526,54Толщинапокрытия(мкм)~40-60~25-30~40~60-70~35~40-50Азотирование явно оказывает положительное влияние на коррозионнуюстойкость ЦНП в отношении снижения максимальной плотности тока ипотенциала свободной коррозии.Электрохимические характеристики исследуемых образцов приведены втаблице5.7.Выявленанеазотированныхзакономерность,цинковыхпокрытийзаключающаясяпотенциалвсвободнойтом,чтоукоррозииимаксимальная плотность тока зависят и от типа связующего и от толщинынаносимого покрытия (количества слоев).
ЦНП на силикатном связующем,обладающим большей толщиной (см. табл. 5.7), показывают более низкуюплотность тока коррозии, чем ЦНП на органическом связующем.Увеличение толщины покрытий на органическом связующем двухслойнымокрашиванием несколько улучшает показатели коррозионной стойкости. При всех171показателях покрытия на неазотированных образцах полностью растворяются впроцессе испытаний в течение часа.Таблица 5.7 – Электрохимические характеристики исследуемых образцов.№образцаВид обработкиЦНП на силикатном связующем1-слойное ЦНП на органическом связующем2-слойное ЦНП на органическом связующемЦНП на силикатном связующем+азотирование1-слойное ЦНП на органическомсвязующем+азотирование2-слойное ЦНП на органическомсвязующем+азотирование1234N5N6NПотенциалсвободнойкоррозии Ес(мВ)-486-452-580-627-690imax,мА/см2-6302,4811,3226,2316,212,893,14Азотирование существенно улучшает показатели стойкости ЦНП кэлектрохимической коррозии: снижается максимальная плотность тока приодновременном понижении потенциала свободной коррозии.
Так, образец сазотированным ЦНП на органическом связующем (5N) обладает на порядокменьшим значением плотности тока по сравнению с неазотированным. Значенияimax позволяют классифицировать азотированные ЦНП как стойкие (класс 1, см.табл. 5.4). Другой эффект азотирования заключается в сведении к минимумувлияний типа связующего и толщины покрытия на показатели коррозии: значенияЕс и Imax очень близки для всех типов покрытий.Из результатов Гл.4 следует, что в отличие от ДМЦ слоев строение ифазовый состав ЦНП, в том числе, азотированных, не проявляет заметнойзависимости от химического состава стали-подложки. Это означает, чтополученные закономерности для низколегированной стали должны бытьсправедливы и для покрытий, сформированных на других сталях, в том числе,углеродистых. Закономерности влияния типа связующего на коррозионнуюстойкостьподтверждаютсяэлектрохимическимиисследованиямискоростиравномерной коррозии методом поляризационного сопротивления.Исследовали образцы стали 10 без покрытия и с ЦНП, различающимисяколичеством нанесенных слоев, соответственно, их толщиной и исходным172содержанием цинка (рис.
5.7). При помощью коррозиметра «Эксперт-004»получены экспериментальные временные зависимости скорости коррозии в16,5 г/л растворе NaCl для этих образцов (рис. 5.8) и проведено сравнение сданными для ЦНП на органической основе и для нержавеющей стали 14Х17Н2(табл. 5.8).КС2КС3Рисунок 5.7 – Образцы стали 10: 1 – без покрытия; 2 – с цинкнаполненнойсиликатной двухслойной композицией (КС2-85% Zn, толщина 88 мкм); 3 – сцинкнаполненной силикатной однослойной композицией (КС3-65% Zn, толщина40 мкм).У образцов стали 10 как с покрытием, так и без покрытия в началеиспытаний наблюдалась высокая скорость коррозионного процесса (рис.
5.8 а, б).В образцах с ЦНП это обусловлено незначительной степенью пассивации цинка ипротекании коррозии в порах цинк-силикатных покрытий. Затем в порахпокрытия и на поверхности его образуется пленка, препятствующая протеканиюкоррозионных процессов [97, 115].Экспериментально установлено, что скорость равномерной коррозии сталис ЦНП в солевой среде снижается от 3 до 15 раз по сравнению со сталью безпокрытия, а повышение процентного содержания цинка в исходной композиции65 до 85% в 2 раза снижает скорость равномерной коррозии в солевом растворе(табл.
5.8).173110,0Скорость равномерной коррозии К,мкм/года)100,090,080,070,060,050,040,030,020,010,00,0б)Скорость равномерной коррозииК, мкм/год090165240345435Время, мин5101652403455856607356,05,04,03,02,01,00,0090435510Время, мин5,0Скорость равномерной коррозии К,мкм/годв)4,54,03,53,02,52,01,51,00,50,0090165240345Время, мин435510Рисунок 5.8 – Скорость равномерной коррозии образцов:а – сталь 10 без покрытия; б – сталь 10 с цинк-силикатным двухслойным покрытием сисходным содержанием цинка (85)%, в – сталь 14Х17Н2.174ЦНП на силикатной основе показали скорость равномерной коррозии в 2-3раза ниже по сравнению с ЦНП на органической основе. Это преимуществосвязано с преобладающим протекторным типом защиты, активизирующимсяблагодаря значительной пористости силикатного покрытия, что увеличиваетактивную поверхность цинка и коррозионностойких фаз. Поры заполняютсяпродуктамианодногорастворения,чтоактивируетбарьерный(гидроизолирующий) механизм защиты в дополнение к катодному механизму.Таблица 5.8 – Экспериментально измеренная скорость равномерной коррозиисталей.Сталь/характеристики покрытияСталь 10 без покрытияCталь 10 с двухслойным ЦНП на органической основеCталь 10 с двухслойным ЦНП на силикатной основе, (65% Zn)Cталь 10 с двухслойным ЦНП на силикатной основе, (85%Zn)Нержавеющая сталь14Х17Н2Скорость равномернойкоррозии, К, мкм/год60-7016-176-83-41,6-1,8Закономерно, что увеличение содержания цинка в исходной композицииувеличивает коррозионную стойкость ЦНП: повышение % Zn на 20% в 2 разаснижает скорость равномерной коррозии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
