ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Обсуждение результатов исследований из "Научные основы технологии холодного газодинамического напыления(хгн) и свойства напыленных материалов " На защитные свойства металлических покрытий влияют внешние факторы (агрессивность атмосферы, температура, время пребывания в этой среде) и внутренние (способ нанесения, степень очистки основного металла, шероховатость покрытия, толщина, пористость, величина, знак и распределение остаточных напряжений и др.). [c.218] Равномерная коррозия отмечается только лишь в том случае, когда и корродирующий материал и агрессивная среда гомогенны. Иными словами, композиция основной металл - покрытие должна быть однородна и по химическому составу, и по свойствам. Одновременно внешние условия (температура среды, скорость перемещения агрессивного потока, его состав, кислотность и др.) стабильны. Такое состояние маловероятно. Композиция основной металл - покрытие весьма гетерогенна. На поверхности покрытия развит рельеф, структура - зеренная, существуют границы трех типов, наличие разных фаз (алюминий, цинк, оксиды) - все это обусловливает течение неравномерной коррозии, образование язв и питтингов. [c.218] Известно, что стойкость против коррозии рядовой углеродистой стали зависит, прежде всего, от содержания углерода и примесей, чистоты обработки поверхности, агрессивности атмосферы. Рядовая углеродистая сталь 2 КП, из которой изготовлены трубы и контрольные образцы, сравнительно активно корродирует в большинстве сред. После холодной прокатки и после иглофрезерования на поверхности труб в цеховой атмосфере образуется толстая, достаточно рыхлая и хрупкая пленка оксидов железа. В отличие от оксидов, например хрома, которые формируют плотную пленку на поверхности хромистых коррозионно-стойких сталей, оксиды чистого железа не выполняют защитной функции основного металла. Пленка ржавчины (или окалины) достаточно пористая, неплотная, легко растрескивается и отслаивается. При этом агрессивная среда свободно поступает к нижележащим слоям стали и разрушает их. [c.219] Аналогичная картина наблюдается и с другими продуктами коррозии железа. Выделения нитридов, сульфидов, хлоридов и других солей беспрепятственно пропускают агрессивную среду к основному материалу. [c.219] Ранее полагали, что наличие развитой пористой структуры и особенно большого количества открытых пор отрицательно сказывается на коррозионной стойкости композиции основной металл - покрытие . Считалось, что через поровые каналы, соединяющие основной металл с агрессивной средой, последняя поступает к защищаемой поверхности основного металла и вызывает его активное разрушение. [c.219] Однако в настоящее время изменился взгляд на роль пор, в т.ч. сквозных, в коррозии сталей, защищенных алюминиевыми покрытиями. [c.220] Активная коррозия основного металла имеет место только в начальный период электрохимического взаимодействия, результатом которого являются практически нерастворимые продукты коррозии (рис. 4.21). [c.220] Эти продукты имеют сложный химический состав и представляют собой твердые осадки бурого цвета. Плотные продукты коррозии сравнительно быстро заполняют открытые поровые каналы и препятствуют доступу свежей агрессивной среды к основному металлу. Иными словами, электролит, прошедший через напьшенное алюминиевое покрытие в первые часы испытаний, вызывает коррозию с образованием нерастворимых продуктов, которые полностью закупоривают поры, и поэтому после небольшого отрезка времени покрытие становится практически непроницаемым. [c.220] Кроме этого, для алюминиевых покрытий характерен эффект само-залечивания, имеющий электрохимическую природу. Сущность его в следующем. Если покрытие не сплошное, т. е. имеются незащищенные участки основного металла, или же имело место механическое отслоение основного металла, то в результате образования гальванической Пары активизируется анодное растворение алюминия. Электрохимический процесс сопровождается отложением продуктов коррозии именно на участках несплошности, где формируется достаточно плотная защитная пленка. Таким образом, композиция основной металл - покрытие самопроизвольно залечивает дефектные участки. [c.220] Прирост массы образцов с алюминиевым покрытием даже в самых активных из применяемых агрессивных средах невелик. Так, максимальное увеличение массы в течение 64 суток испытаний в нежела-, тельной для алюминия смеси поваренной соли и перекиси водорода составляло всего 2. .. 3 мг, что говорит о повышенной химической стойкости покрытия. [c.220] Можно полагать, что увеличение реактивной поверхности наружных слоев покрытия вследствие повышенной (но в пределах ГОСТа) шероховатости опасно только для цинкового и алюмоцинкового с 20 % цинка покрытий. Для остальных же рассматриваемых покрытий это не так уж важно, поскольку образующиеся продукты коррозии заполняют впадины и выглаживают поверхность покрытия, уменьшая тем самым ее реактивную площадь. [c.220] Уменьшение скорости коррозии можно объяснить также неравномерностью распределения пор по толщине алюминиевого покрытия. Как было показано ранее[133], вследствие эффекта холодного динамического прессования пористость по толщину покрытия неравномерна. [c.220] В поверхностных участках она несколько увеличена (до 12 %) в объемах, прилегающих к основному металлу, - минимальна (3. .. 5 %). Поэтому доступ жидкости к основному металлу даже в благоприятных начальных условиях, когда поры еще не закупорены, затруднен. Другой причиной высокой стойкости алюминиевых покрытий является, вероятно, следующее обстоятельство. При холодной динамической деформации, которая имеет место при нанесении покрытия, каждая частица порошка наклепывается. В поверхностном слое создаются остаточные напряжения сжатия, которые увеличивают коррозионную стойкость. Так появление микротрещин в покрытии становится маловероятным. В работах чехословацкого ученого В. Веселы предложена электрохимическая модель поведения алюминиевого покрытия в большинстве агрессивных сред [134]. Согласно этой обобиденной модели весь срок службы защитного покрытия можно условно разделить на три периода. [c.221] Продолжительность первого периода в атмосферных условиях составляет от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от конкретных условий эксплуатации. В этот период под тонкими покрытиями с большим количеством сквозных пор наблюдается точечная коррозия стали в виде так называемых катодных пятен, которые во втором периоде обычно исчезают в результате перекрытия продуктами коррозии алюминия. [c.221] Местами предпочтительного образования питтингов могут быть поверхностные дефекты, инородные включения (особенно нежелательно присутствие меди), границы зерен. В композиции сталь - алюминиевое покрытие такими зонами являются, вероятно, глубокие впадины на поверхности, выходящие наружу поры, рыхлые границы между частицами, случайно попавшие инородные частицы и т. д. [c.222] Поведение цинкового покрытия в агрессивной среде отличается от алюминиевого аналога. Каждая частица 1щнка, имеющая доступ к воздушной атмосфере (например, через открытую пору в покрытии), покрывается пленкой оксида цинка. Эта пленка, в отличие от ржавчины железа, весьма тонкая, обладает высокой прочностью соединения с основным металлом и является достаточно надежным (по сравнению с оксидами железа) барьером от коррозии. Вместе с тем в случаях, когда пленка становится толстой или наряду с оксидами формируются сульфиды, нитриды, хлориды и другие соли, пленка теряет свои защитные свойства. Она становится пористой и ры оюй, на ней появляются трещины. Последнее обусловлено тем обстоятельством, что формирующиеся из продуктов коррозии пленки имеют большую объемную плотность, что вызывает в поверхностных слоях остаточные напряжения, образование трещин и отслаивание. Продукты коррозии выделяются на поверхности в виде губчатой, пористой массы, резко увеличивая корродирующую поверхность. Впоследствии продукты коррозии либо частично переходят в раствор, либо выпадают в осадок в жидкой агрессивной среде. [c.222] Неблагоприятным последствием растворения зерен цинка в покрытии является также ослабление связи между частицами в объеме покрытия, Наличие большого количества полостей, раковин и каналов, несомненно, сказывается на адгезии и когезии покрытия. Возможно разрушение покрьггия целыми блоками, фрагментами. [c.223] Вернуться к основной статье