Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Качество и защитные свойства большинства покрьпий определяются сплошностью, равномерностью, постоянством состава цокрытня на занимаемой поверхности, сцеплением е основой, в отдельных случаях чистотой поверхности покрытия, декоративным цветом и блеском. Наиболее жесткие требования к сплошности нредъявляют к квтодным коррозионностойким покрытиям, которые изготовляют из более электроположнтельного материала, чем основа, а также к жаростойким покрытиям.
Катодные покрытия экранируют анодные участки. Вследствие электроположительности они долговечны, но не допускают сквозных пор, царапин, механических повреждений. При наличии несплошности в покрытии основной металл разрушается интенсивнее, чем без покрытия. Анодные покрытия из электроотрицательных элементов при наличии несплошностей сохраняют защитные свойства. Для кон!роля качества покрытий используют визуальные, химические 1!71, электрофнзнческие и металлографические методы. Выбор покрытий следует начинать с достаточно точного определения состава и состояния коррозионной среды. Детальное изучение микро- и макроусловий является существенным при выборе покрытий. Важно определить способ нанесения для получения качественного покрытия и при этом не вызвать значительного изменения структуры, физических и механических свойств основы, коробления деталей.
Прн нанесении покрытия методом погружения кроме деформации возможен отжиг (например, латуни и меди при горячем луженииу; наводораживание и охрупчивание при электрохимических видах осаждения; образование хрупких переходных зон при высокотемпературном образовании покрытий и т. д. Возможность применения того или иного способа нанесения покрытий должна быть определена конструктором также с учетом размеров и геометрических параметров деталей. За исключением окраски с последующей сушкой илн отжигом, плазменного напыления, защитные покрытия другими методами могут быть нанесены на детали мелких и средних размеров. При большинстве способов, кроме порошкового, циркуляционного и химического осаждения, получение равномерных покрытий в отверстиях, внутренних полостях, на наружных поверхностях сплошной формы невозможно или технически затруднено.
Прн проектировании деталей, требующих защиты от коррозии, необходимо учитывать, что они должны быть просты по конструкции, без узких и глубоких отверстий, острых углов. Покрытия, получаемые плазменным напылением, окунанием в жидкие расплавы, детонацнонным напылением по равномерности, сплошности, адгезии уступают диффузионным покрытиям из газовой фазы. Подготовка поверхности деталей перед нанесением покрытий является обязательной операцией, влияющей на сплошность, адгезию и защитные свойства покрытий.
Основное требование — прочность сцепления между основой и покрытием — может быть достигнуто, если между ними нет посторонних загрязнений в виде жиров и окаянны. В зависимости от состояния поверхности и метода нанесения покрытия подготовку ведут различными способами травления и обезжиривания 115, 17]. В качестве коррозионно-стойких покрытий наиболее широко используют цинк, кадмий, алюминий, хром, никель, свинец, реже олово, благородные металлы, титан и др. Применяют комплексные и многокомпонентные покрытия на их основе 161. Цинк сравнительно медленно корродирует в атмосфере со скоростью от 1 до 15 — 20 мкм в год. Оцинкованная металлопродукция является наиболее распространенным материалом с защитным покрытием и используется в атмосферных условиях для защиты листового проката, метизных изделий.
Толщина цинковых покрытий на стапи при эксплуатации в течение пяти лет составляет 30 мкм в атмосфере промышленных обьектов, 7 мкм в сельской местности, 15 мкм в приморских районах и 7 — 15 мкм в закрыгых помещениях. Хром обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и воде. Хромирование находит широкое применение для защиты от коррозии и эрозии деталей выпускной системы двигателей внутреннего сгорания, коллекторов отсоса газов, реакторов, баков, нейтрализаторов, отбелочных колонн и других деталей химической аппаратуры, сварных конструкций теплообменников, крепежных изделий, стальных труб, лисгов из низкоуглеродистой стали, деталей гидронасосов для перекачки воды, нефти, масел, растворов кислот, щелочей, для повышения коррозионной стойкости электротехнических сталей. Алюминий стоек в атмосфере. Скорость коррозии в промышленной атмосфере 2-5 мкм в год и со временем затухает. Алюминий, как правило, непригоден для защиты в морской воде, но стоек в мягкой чистой воде, в почве и кислой химической среде; интенсивно корродирует в местах малого доступа кислорода, склонен к контактной коррозии со сталью и медными сплавами, Скорость коррозии кадмия под воздействием активной среды линейно зависит от времени; срок действия покрытия пропорционален толщине.
Кадмий обеспечивает хорошую защиту стали при воздействии конденсата в замкнутом пространстве, при погружении в стоячую или мягкую нейтральную воду, в щелочной или кислой средах. Кадмиевое покрытие толщиной 25 мкм защищает сталь в промышленной атмосфере в течение года, а в морской воде — до пяти лет. Благодаря низкому сопротивлению скручивающим усилиям кадмий используют для изделий, имеющих резьбу и подвергающихся частой сборке и разборке.
Кадмий предотвращает контактную коррозию деталей с алюминием. Свинец обладает высокой коррекционной стойкостью в атмосферных условиях, почве, воде, серной кислоте. Покрытия получают электролитическн из растворов кислых фторбора- тов, фторсиликатов и сульфатов. Толщина свинцовых покрыпй может быть 10 — 100 мкм и более. Свинец надежно защищает от коррозии подземные силовые электрические коммуникации. Свинцово-оловянистые покрьпия устойчивы в атмосфере диоксида серы и оксидов азота.
Наряду с гальваническими покрытиями для защиты сталей от электрохимической коррозии получили распространение диффузионные покрытия цинком, хромом, алюминием и другими элементами 161. Диффузионные покрытия могут быль использованы для защиты от коррозии и повышения коррозионной стойкости алюминиевых, медных, титановых и других сплавов [61. Различные способы, режимы нанесения и защитные свойства коррозионно-стойких покрытий на деталях из стали алюминия и меди приведены в табл.
6.91. 450 6 Ю о Я Мй ~ ф 4 Ю ФЧ 1 СФ ~Ю 3 ~ ~ 3В 'й. ф й ~11 ~ъ о П В Жкжо „~ В МЪ "о Фй ф И~1 И~~ й',~~ ~ 6 в~ 3 ц й о + еч О х< ф. ~ Х~Ъ |~ ~ й Я ~. 1Ч ~ 8 ~ж е Я х Р 5 8' ~5 еВ Ф3 у3 И Я Йй Р' Ю Ф~$ ,о Ю ФО ОО ~В й 3 3 о 8 о Я м~ юч О ю М б) О ох 3~ ~.1 $ 6 П~ ~ 9 ~ с~~ $ Й1 ! $ ~ В~ м ,о 31 ! Ф 1 Щ Й.
~оЦ $. в~~ Ю ~д Д $$ о ~ йщ 6~ 1в Ви ~~О ~ юч о3 М $~' ~ ~$ ф о 3 о Й~ 3 ' < 6 1~ ~ Ь". ~~И~ Й Я мойя М 5 а Р З ф О ю" :~и~~ п$11$ Высокими защитными свойствами в атмосферных условиях при воздействии кислот и щелочей обладают неметаллические покрытия, в качестве которых используют поли- эфиры, винилы, полиэтилен, стеклоэмали, эпоксидные смолы. Основные недостатки таких покрытий связаны со слабой апгезией покрытия с подложкой, отслаиванием и растрескиванием покрытий, развитием коррозии под защитным покрытием при недостаточном сцеплении. В табл. 6.90 приведены также способы нанесения, материалы и защитные свойства неметаллических покрытий.
Жаростойкие металлические и неметаллические покрытия используют для защиты деталей энергетического оборудования, испытывающих воздействие окислительной среды при высоких температурах (табл. 6.92). Экономическая эффективность применения покрытий должна удовлетворять соотношению 115] где Ьт — увеличение срока службы конструкции, годы; т — срок службы конструкции, годы; Ь вЂ” стоимость замены конструкции; С вЂ” стоимость материалов конструкции; ЛС вЂ” добавочная стоимость мероприятий цо нанесению покрытий. Ниже приведены основные способы получения покрытий и дана их краткая характеристика.
Вакуумная металлизация с индукционным нагревом испаряемого металла (ВИМ) отличается от вакуумной металлизации с радиационным нагревом более эффективным использованием электроэнергии, однако приходится защищать индуктор от испаряемых металлов с температурой плавления более 1000 С. Возникает проблема выбора материала для тигля. Вакуумная металлизацня с радиационным нехревом испаряемого металла (ВРМ) осуществляется в камере с остаточным давлением не более 0,0133 Па, Пары легкоплавких металлов нли сплавов, осаждаясь на насыщаемый материал, образуют покрытие.
Вакуумная металлизация с электронно-лучевым нагревом (ВЭМ) позволяет испарять тугоплавкие металлы, располагаемые в медном водоохлаждаемом цилиндре. Все разновидности вакуумной металлизации (ВРМ, ВИМ, ВЭМ) для получения всестороннего покрытия требуют вращения обрабатываемой детали и подогрева ее для лучшего сцепления покрытия с подложкой.
Диффузионное насыщение в виброкипящем слое (ДВКС) проводят в специальных установках с вибрирующим контейнером, в которые загружают твердые частицы и детали, В случае азотирования в нагретый контейнер подают аммиак. Прямоточное диффузионное насыщение из газовых смесей (ДГП) имеет две разновидности. В первом варианте через печную камеру с диффунднрующим элементом или его сплавом пропускают галогенид водорода, галоиды или их смеси с водородом или нейтральными газами.
Образующиеся при нагреве галогениды диффундирующего элемента потоком газа переносятся во вторую камеру, где расположены нагретые насыщаемые детали. Отработавшая газовая смесь удаляется в атмосферу нли в лучшем случае нейтрализуется. Прн втором варианте в первую камеру установки загружают готовые галогеннды или гидриды диффундирующего элемента, через которые пропускают водород или нейтральные газы (аргон, азот). 458 еч 8 фф 6 Ф' 4Ь 1 ФЮ + СЧ ~Ч ! Ю ф 3В > + я ! 460 и Ы ":у й еч О „в О 4 Фз ф НЯ Ыс> Ж~ ~ оа рИ Д 1 ~" Ю ф + ь Ф~Ъ 0о 1 ~» М"$ Ф ю+ ~~~Я ФЧ ~Ф + Ю Х Ф'Ч С$ « ф~ ! 1 ~Ч У~3 Я~ ! сГ б+ ! + д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
