CC BY
46
УДК 621.892.86
А.В. Головников, асп., (0852) 46-26-74, vam@future.vstu.var.ru (Россия, Ярославль, ЯрГТУ),
О.П. Филиппова, д-р техн. наук, проф., (0852) 44-68-13, bonifak@vandex.ru (Россия, Ярославль, ЯрГТУ),
Н.С. Яманина, канд. техн. наук, доц., (0852) 44-68-13, vam@future.vstu.var.ru (Россия, Ярославль, ЯрГТУ),
О.М. Пискунов, канд. техн. наук, проф., (4872) 35-22-74 (Россия, Тула, ТулГУ)
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПИГМЕНТОВ НА СВОЙСТВА КОНСЕРВАЦИОННЫХ СМАЗОК
Представлены результаты исследования дисперсного состава антикоррозионных пигментов, полученных методом ферритизациии и рассмотрено влияние данных пигментов на свойства консервационных смазок, изготовленных из отходов производства и потребления.
Ключевые слова: дисперсный состав, антикоррозионные пигменты, консерва-ционные смазки, скорость коррозии.
Металлы, используемые в настоящее время как основные конструкционные материалы, постепенно разрушаются под действием внешней среды. Нанесение консервационных покрытий служит наиболее распространенным способом антикоррозионной защиты металлов, причем в большинстве случаев основную антикоррозионную функцию в покрытиях выполняют пигменты. Используемые при этом материалы имеют высокую стоимость, так как процесс получения является достаточно длительным и энергоёмким. В настоящей работе в результате исследования дисперсного состава и свойств антикоррозионного пигмента, приготовленного на основе крупнотоннажных отходов машиностроительных производств - гальва-ношламов и отработанных нефтяных и пищевых масел предлагаются технологические решения по защите окружающей среды путем утилизации данных отходов с получением востребованных в настоящее время консер-вационных смазок. Смазки состоят из жидкой основы (дисперсионной среды), в качестве которой использовались отработанные нефтяные и пищевые масла, твердого загустителя (дисперсной фазы) - использовался антикоррозионный пигмент полученный методом ферритизации из отходов гальванических производств.
Процесс производства консервационных смазок состоит из следующих основных стадий: дозирования сырья, приготовления и механического диспергирования загустителя, гомогенизации, фильтрования и расфасовки [1]. Гомогенизация повышает равномерность распределения загустителя в масле, улучшает внешний вид, а также коллоидную и меха-
127
ническую стабильность смазок. В качестве загустителя и для улучшения антикоррозионных свойств консервационных смазок использовался антикоррозионный пигмент - порошкообразный материал, обладающий антикоррозионными свойствами. Многие свойства порошков, в том числе и антикоррозионные в значительной степени зависят от дисперсности. В ряду различных методов определения дисперсного состава измельченных материалов микроскопический метод выгодно отличается тем, что позволяет определить не только геометрические размеры исследуемых объектов, но и увидеть особенности их формы, структуры и строения поверхности. Последнее обстоятельство весьма важно в нашем случае, так как порошок (антикоррозионный пигмент) используется в дальнейшем для приготовления гетерогенной смеси, а именно консервационной смазки.
Было предложено провести эксперимент по определению степени дисперсности материала, а именно, выяснить качественный показатель, характеризующий размер частиц порошка, с помощью зондового микроскопа. Процесс измельчения пигмента проводили двумя путями: с использованием диспергатора «Тур 2» и электромагнитного измельчителя (ЭМИ). Предлагаемый метод обработки дисперсного материала в электромагнитных аппаратах основан на использовании энергии переменного магнитного поля и магнитных рабочих элементов, движущихся под воздействием этого поля. При включении индуктора в электрическую сеть переменного тока рабочие элементы подвергаются воздействию переменного магнитного поля, приводятся в интенсивное хаотическое движение и измельчают материал, находящийся в рабочей камере, что в свою очередь позволяет получить мелкодисперсный порошок пигмента, обладающего антикоррозионными свойствами. Анализ степени дисперсности материала проводили с помощью зондового микроскопа. Пробу исследуемого порошка после тщательного перемешивания помещали в виде монослоя на предметное стекло. Для исключения агрегирования частиц и их слипания применяли жидкое диспергирование. В качестве диспергирующей жидкости использовали воду, содержащая 1 - 2 % поверхностно-активных веществ. Для закрепления частиц применяли пленкообразующий быстросохнущий 4 % раствор коллодия в амилацетате. Установлено, что частицы антикоррозионного пигмента после измельчения в диспергаторе имеют большие размеры (—1,2 мкм) чем в ЭМИ (—0,14 мкм), что подтверждается фотографиями (рис. 1, 2).
Кроме определения степени дисперсности было важно определить характеристику состава, распределение частиц порошка по размерам, то есть определить дисперсный (гранулометрический) состав порошка. Он показывает, какую долю по массе, объему или числу составляют частицы в любом диапазоне их размеров. Было предложено изучить пробы антикоррозионного пигмента под микроскопом в 200 кратном увеличении (рис. 3).
Рис. 1. Поверхность частицы антикоррозионного пигмента, измельчённого с использованием ЭМИ (размер частицы ~ 0,14 мкм)
Рис. 2. Поверхность частицы антикоррозионного пигмента, измельчённого с использованием диспергатора (размер частицы ~ 1,2 мкм)
Рис. 3. Антикоррозионный пигмент под микроскопом в 200 кратном увеличений: а - измельчение в диспергаторе; б - измельчение в ЭМИ
При обработке экспериментальных данных определяли процентное содержание частиц каждой фракции. Изображение было разделено на условные поля (квадрат 3 на 3 см на фотографии, его площадь делим на величину увеличения, таким образом реальный размер этого поля равен
2
0,045 см ). Частицу считают принадлежащей к рассматриваемому полю, если она находится на одной из половинок границ поля. Например, в случае прямоугольника учитывают частицы, находящиеся внутри его, на левой вертикальной и верхней горизонтальной сторонах, на пересечении этих сторон и на другом конце одной из них. Частицы, находящиеся на остальных сторонах и в углах, не учитывают. Площадь каждого прямоугольника представляет собой процентное содержание фракции с определенным интервалом размера частиц. Характеристика дисперсного состава задана в виде табл. 1.
Таблица 1
Результаты микроскопического анализа
Диаметр частицы 8, мкм Первое поле (ЭМИ) Второе поле (ЭМИ) Третье поле (ЭМИ) Первое поле (дис- перга- тор) Второе поле (дис- перга- тор) Третье поле (дис- перга- тор) Число частиц во всех полях зрения, N
0,1... 0,2 65 72 86 — — — 223
1...2 - - - 15 13 21 48
Установлено, что с увеличением времени обработки антикоррозионного пигмента в диспергаторе и ЭМИ, диаметр частиц резко уменьшается, но при измельчении в диспергаторе спустя 10... 12 мин частицы анти-
коррозионного пигмента достигают размеров 1.2 мкм, а при измельчение в ЭМИ в течение 2-3 мин размер частиц составляет 0,1____0,2 мкм и даль-
нейшее изменения практически не происходит, поэтому было установлено оптимальное время обработки в ЭМИ, которое составляет 2 мин.
На основе полученного и измельчённого в ЭМИ пигмента были изготовлены образцы смазки с использованием отработанного индустриального, моторного и отработанного растительного масел.[2] При постоянном перемешивании в масло постепенно вводили пигмент до образования сметанообразной массы. Состав консервационных смазок следующий:
1. Антикоррозионный пигмент (измельчение в диспергаторе Тур 2) 60 %, отработанное пищевое масло 40 %
2. Антикоррозионный пигмент (измельчение в ЭМИ) 60 %, отработанное растительное масло 40 %
3. Антикоррозионный пигмент (измельчение в диспергаторе Тур 2) 60%, отработанное моторное масло 40 %;
4. Антикоррозионный пигмент (измельчение в ЭМИ) 60 %, отработанное моторное масло 40 %
5. Образец без смазки.
При проведении ускоренных испытаний учитывалась коррозионная среда, в которой будут эксплуатироваться изделия с антикоррозионным покрытием. Для сокращения сроков, испытания проводились на модельных системах, т.е. на системах с сокращенным числом слоев или уменьшенной толщиной покрытия. Ускоренные испытания металлов с антикоррозионными покрытиями проводили при непрерывном и периодическом погружении в дистиллированную воду, в электролит и во влажной камере, где воспроизводились заданные условия. Испытания полученных образцов смазок проводили на металлических пластинах 30^50 (материал Ст 3) согласно ГОСТ 9.083-78 Толщина покрытия на всей поверхности образцов была одинаковой, не более 5 мм (14).
Для предотвращения касания образцов их погружали в отдельные сосуды, изготовленные из стекла, укрепляя на капроновых нитях и погружали в электролит на 1/3 их длины. Продолжительность испытания выбирали так, чтобы однозначно оценить поведение образцов, т.е. каждое испытание с одинаковой периодичностью.[3]. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Для консервационных смазок основным показателем является скорость коррозии. Сравнивая антикоррозионные свойства образцов получаем следующие данные: в солевом растворе (№С1), водной среде и влажном воздухе более низкую степень коррозии имеют смазки на основе антикоррозионных пигментов измельчённых в ЭМИ. (образцы 2 и 4).
Таблица 2
Результаты ускоренных испытаний консервационных смазок
(согласно ГОСТ 9.083-78)
№ образца Скорость коррозии, кг/(м2ч)
t = 22-26оС, среда влажный воздух t = 22-26оС, среда дист. вода 22-26оС, среда (NaCl, 3%)
1 0,0456 0,0444 0,0750
2 0,0244 0,0322 0,0594
3 0,0450 0,0428 0,1622
4 0,0322 0,0439 0,0617
5 0,1924 0,1206 0,1811
По нашему мнению, в результате предлагаемой технологии появляется возможность вернуть в хозяйственный оборот ценные компоненты отходов гальванических, нефтяных и пищевых производств, что в свою очередь обеспечивает охрану окружающей среды, ресурсосбережение и сохранение здоровья населения.
Список литературы
1. Фукс И.Г. Пластичные смазки. М.: Химия, 1972. 158 с.
2. Старовойтова, Н.Р. Автомобильные моторные масла: тенденции производства и потребления. Мир нефтепродуктов, 2002. №1. С. 43-45.
3. ГОСТ Р 9.908 - 85. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости. М.: ИПК Издательство стандартов, 1985. 16 с.
A.V. Golovnikov, O.P. Filippova, N.S. Yamanina, О.М. Piskunov
ESTIMATION OF INFLUENCE OF DISPERSE STRUCTURE OF ANTICORROSIVE PIGMENTS ON PROPERTIES OF GREASINGS FOR EQUIPMENT PRESERVATION
The results of research of disperse structure of the anticorrosive pigments received by a method of sintering are presented and influence of the given pigments on greasings for preservation of the equipment, made of production wastes and consumption is considered.
Key words: disperse structure, anticorrosive pigments, greasings, speed of corrosion.
Получено 14.01.12
