Статья опубликована в №34 (июнь) 2016
Разделы: Машиностроение
Размещена 24.05.2016. Последняя правка: 24.05.2016.
Просмотров - 3606

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ОКСИНИТРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ

Каримов Акмал Акбарович

-

Каршинский инженерно-экономический институт (Узбекистан)

Старший преподаватель

УРАЛ РАВШАНОВИЧ БОЙНАЗАРОВ, Каршинский инженерно-экономический институт, доцент

УДК 05.02.01

Стали и защитные покрытия, применяемые в машиностроении, часто используются для изготовления различных пар трения, работающих в коррозионных средах слабой агрессивности. Поэтому необходимым условием при выборе сталей и покрытий для пар трения является не только их износостойкость в нейтральной среде, но и их коррозионная стойкость в агрессивной среде.

В связи с этим исследовали кинетику электрохимической коррозии разрабатываемых покрытий потенциодинамическим методом.

Коррозийная стойкость нитридоксидных слоев оценивалась в сравнении с необработанными. Кроме того, сравнивались нитридоксидные покрытия, полученные без предварительного оксидирования и покрытия, получаемые в процессе хромирования. Были проведены также исследования на коррозионностойкость в климатической камере в среде солевого тумана. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Испытания показали, что нитрооксидированные детали имеют наименьшее количество очагов коррозии по сравнению с другими способами обработки.    

При сравнении анодных поляризационных кривых, полученных с образцов стали 38Х2МЮА, установлено, что величина тока коррозии в пассивной области уменьшается в 1,5-2,0 раза. На рисунке 1 приведены потенциодинамические поляризационные кривые, полученные на образцах стали, подвергнутых различным режимам оксинитрирования. Как видно из рисунка, нитрооксидные покрытия, полученные с предварительным оксидированием, повышают коррозионную стойкость стали по сравнению с необработанной сталью, которая в течение первых двух часов выдержки в 3% растворе хлорида натрия покрывается сплошной пленкой продуктов коррозии. Плотность анодного тока нитрооксидированных образцов, полученных после азотирования с предварительным оксидированием и последующего парооксидирования в парах воды в зависимости от режимов данной обработки на 1,5-5 порядков ниже.

Следует отметить, что плотность анодного тока является мерой скорости растворения металла и, соответственно, показателем его коррозионной стойкости в конкретной среде. Эти единицы коррозии легко могут быть переведены в такие единицы измерения, как мм/год, г/м² и другие.

Все полученные оксинитридные слои не обладают пористостью, что подтверждается отсутствием потенциала пробоя на поляризационных кривых. Анализируя результаты поляризационных измерений (рис. 1) можно сделать вывод, что защитные покрытия, полученные при обработке по режимам № 3, 6, 7 обладают наибольшими антикоррозионными защитными свойствами, а покрытия, полученные в режиме №5, обладают незначительными антикоррозионными свойствами.

Таблица 1. Влияние режимов обработки на коррозионную стойкость образцов

+ - оксидирование в растворе CuSO4.

Сравнение анодных поляризационных кривых показывает, что достижения устойчивости коррозии являются обработки поверхности в режимах № 3, 6, 7 так, как в этом случае скорость анодного растворения по сравнению с соответствующей величиной, ниже на 5 порядков. Отсутствие предварительного оксидирования в парах воды при химико-термической обработке значительно снижает защитные свойства оксинитридного слоя. В этом случае скорость анодного растворения ниже по сравнению с исходной сталью на 2-4 порядка, в то время как введение операции предварительного оксидирования обеспечивает снижение скорости анодного растворения на 5 порядков.

Оксинитридная покрытия полученные по режиму №2 хотя и не проходили предварительное оксидирование, обладают лучшими защитными свойствами по сравнению с покрытием, полученным по режиму № 1, видимо из-за парооксидирования после азотирования в растворе CuS0₄.

Анализируя анодные поляризационные кривые, полученные на стали З8Х2МЮА по режимам №4 и №6, можно предполагать, что оксидирование в растворе CuS0₄ при начальной стадии обработки резко снижает коррозионную стойкость покрытия, соответственно анодные токи растворения отличаются на 3 порядка. Выводы, сделанные при анализе анодных поляризационных кривых, подтверждаются измерениями зависимости потенциала коррозии от времени в том же растворе (рис. 2).

Из рис. 1 видно что,  потенциал коррозии исходный необработанной стали 38Х2МЮА имеет наиболее отрицательное значение, а для стали с защитными покрытиями, полученными по режимам 3, 6, 7 стационарные потенциалы коррозии смещаются в сторону положительных потенциалов на 350-370 мВ. Невысокие защитные способности покрытий, полученных в режимах 1, 4, 5, подтверждаются смещением потенциала коррозии всего на 50-100 мВ в анодном направлении по сравнению с необработанной сталью.

Часть коррозионных испытаний была проведена в камере солевого тумана с распылением раствора 3% хлорида натрия. Температура при этом в камере составляла 26°С. Испытанию подвергались образцы из стали 38Х2МЮА, обработанные при разных режимах.

 

Рис.1. Потенциодинамические поляризационные зависимости в 3 % -ном солевом тумане NaCL при t - 25 °С. Сталь 38Х2МЮА.

1-обработан по режиму №3, 2-обработан по режиму №6, 3-обработан по режиму №7, 4-обработан по режиму №2, 5-обработан по режиму №1, 6-обработан по режиму №4, 7-обработан по режиму №5, 8-необработанная сталь, 9-хромированный (гальванически) - h = 16 мкм.

Результаты коррозионных испытаний сравнивали с исходными образцами, образцами с нитридоксидными слоями, полученными без предварительного оксидирования, которые подробно изучены в работах [1,2] и покрытиями, полученными после твердого хромирования, толщиной 16 мкм.

Испытания показали, что нитрооксидированные образцы, обработанные по режимам №2, 3, 6, 7, 10, 12 и 13 имеют наименьшее количество очагов коррозии по сравнению со всеми другими образцами, соответственно меньшую площадь коррозии в процентах при увелечении продолжительности испытания в час.

Надо отметить, что появившиеся очагов коррозии на нитрооксидированных образцах, обработанных по режимам 2, 3, 6, 7, 10, 12, 13 в дальнейшем практически не увеличиваются. У образцов, обработанных по другим режимам, наблюдается увеличение размеров очагов коррозии, и особенно, у хромированного образца, на которых в случае появления очагов коррозии происходит стремительный их рост. 

 

Рис. 2. Потенциодинамические поляризационные зависимости в 3 %

NaCL при t = 25°С. Сталь 38Х2МЮА.

1-обработан по режиму №5, 2-обработан по режиму №4, 3-обработан по режиму №1, 4-обработан по режиму №2, 5-обработан по режиму №6, 6-обработан по режиму №7, 7-обработан по режиму №3, 8-необработанная сталь, 9-хромированный (галванически)-h=16 мкм.

В работе были также проведены исследования влияния температурно-временных параметров предварительного оксидирования на коррозионную стойкость нитрооксидированных образцов (рис. 1, 2).

Установлено, что повышение температуры в рассмотренных интервалах оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость.

При температурах 550 и 580°С лучшие результаты по коррозионной стойкости получены при продолжительности предварительного оксидирования в течение 7-10 мин, а при температуре 620°С наиболее положительные результаты наблюдаются после предварительного оксидирования в течение 5-20 мин. При этом надо отметить, что предварительное оксидирование в течение 30 мин при 620°С также имеет достаточно хорошие показатели по коррозионной стойкости.

Таким образом, проведенные исследования показали, что нитрооксидирование сталей, проведенное при оптимальных режимах, значи­тельно повышает их коррозионную стойкость.

Высокие антикоррозионные свойства оксинитрированных слоев подтвердили и результаты электрохимического исследования образцов.

Характеристики электрохимического поведения нитрооксидированных слоев оценивали в сравнении с характеристиками хромированных покрытий, нанесенных на сталь 38Х2МЮА.

1. Стульпина Г.С. Повышение коррозионностойкости инструкционных сталей методом оксиазотирования. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. Москва, 1990. с.166.
2. Эшкабилов Х.К. Разработка технологии нитрооксидирования деталей машин работающих в условиях износа и коррозии, дисс. на соиск. уч. степ. к.т.н. Москва, 1992. с.55-58.

Рецензии:

7.07.2016, 19:05 Феоктистов Игорь Борисович
Рецензия: Статья посвящена актуальнейшей проблеме выбора эффективной технологии антикоррозионной защиты конструкционных сталей. Этот показатель в значительной мере определяет надежность и долговечность машин и механизмов, экспатриирующихся в условиях воздействия агрессивных факторов городской и производственной среды. Не кривя душой, можно сказать, что результаты исследования, изложенные в статье, имеют большое практическое и производственное значение для любых технических и технологических решений в области машиностроения. В качестве пожелания автору считаю целесообразным получить статистическую оценку результатов хотя бы наиболее эффективных режимов обработки 3,6,7. Даже в лабораторных условиях 100-процентное совпадение результатов исследования двух образцов, обработанных по одному режиму, представляется маловероятным. Статистическая оценка хотя бы по трем образцам будет убедительным доказательством надежности полученных результатов и свидетельством их воиспроводимости. Оставляя на усмотрение автора выполнение в дальнейшей работе высказанного предложения, считаю необходимым рекомендовать статью к публикации.

8.07.2016, 16:31 Феоктистов Игорь Борисович
Рецензия: Статья посвящена актуальнейшей проблеме выбора эффективной технологии антикоррозионной защиты конструкционных сталей. Этот показатель в значительной мере определяет надежность и долговечность машин и механизмов, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивных факторов городской и производственной среды. Не кривя душой, можно сказать, что результаты исследования, изложенные в статье, имеют большое практическое и производственное значение для любых технических и технологических решений в области машиностроения. В качестве пожелания автору считаю целесообразным получить статистическую оценку результатов хотя бы наиболее эффективных режимов обработки 3,6,7. Даже в лабораторных условиях 100-процентное совпадение результатов исследования двух образцов, обработанных по одному режиму, представляется маловероятным. Статистическая оценка хотя бы по трем образцам будет убедительным доказательством надежности полученных результатов и свидетельством их воиспроизводимости. Оставляя на усмотрение автора выполнение в дальнейшей работе высказанного предложения, считаю необходимым рекомендовать статью к публикации.



Комментарии пользователей:

11.07.2016, 13:12 Каримов Акмал Акбарович Отзыв: Уважаемая Феоктистов Игорь Борисович. Спасибо за положительную оценку.

Оставить комментарий