CC BY
16УДК 544.654.2
А.С. Солодов, М.С. Солодов, Е.С. Соболева, С.Г. Кошель
ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ ХРОМОВЫХ ПОКРЫТИЙ, ОСАЖДЕННЫХ ИЗ ИОННОЙ ЖИДКОСТИ
(Ярославский государственный технический университет) e-mail: [email protected]. [email protected], [email protected], [email protected]
Проведено поляризационное исследование антикоррозионных свойств хромовых покрытий, осажденных из ионной жидкости на основе холин хлорида и хлорида хрома гексагидрата. Определено влияние условий электроосаждения на коррозионные токи стали с хромовым покрытием. Установлено влияние дополнительной обработки хромовых покрытий на их антикоррозионные свойства.
Ключевые слова: хромирование, антикоррозионная защита, ток коррозии, ионная жидкость
В настоящее время актуальна проблема антикоррозионной защиты металлических конструкций, находящихся длительное время в эксплуатации, а также разработка более эффективных защитно-декоративных покрытий [1]. Кроме того известно, что гальваническое хромовое покрытие имеет широкое распространение, т.к. отличается высокой износостойкостью, твердостью, прочностью, химической и термической устойчивостью. Осажденный на поверхность блестящих медных и никелевых покрытий хром, несмотря на малую толщину слоя, значительно повышает их коррозионную стойкость и придает поверхности изделий красивый внешний вид [2]. В атмосферных условиях хром сохраняет цвет и блеск длительное время, благодаря образованию на его поверхности оксидной пленки, наличием которой объясняется высокая коррозионная стойкость хромовых покрытий [3].
В последнее время актуальным направлением исследований в гальванотехнике является разработка трехвалентных электролитов хромирования, позволяющих получать относительно тонкие хромовые покрытия. Основным направлением использования таких покрытий является защитно-декоративное. Нами был разработан электролит хромирования на основе ионной жидкости. Целью данной работы являлось исследование антикоррозионных свойств осажденных из ионной жидкости хромовых покрытий.
Для исследования антикоррозионных свойств хромовых покрытий электроосаждение осуществляли на образцы из стали марки Ст3 площадью 1 см2 с использованием платиновых анодов из ионной жидкости состава 2ChCl:1CrCl3 (10 % масс. Н2О). Предварительная обработка образцов заключалась в механическом полировании, химическом обезжиривании и травлении в 4 М HCl. Процесс осаждения проводили при темпера-
туре от 40 до 60 °С и при плотности тока от 4 до 14 А/дм2. Толщина покрытий составляла 10 мкм.
Для того, чтобы улучшить коррозионную стойкость хромовых покрытий, полученных из ионной жидкости на основе холина, Эбботтом было предложено выполнять дополнительную стадию последующей обработки [4]. Обработка заключалась в анодной поляризации в растворе 0,1 М ККО3 в течение 2 мин при потенциале 2 В. При этом происходит удаление из поверхностного слоя хлорид-ионов и пассивация железа в порах хромового покрытия.
Были проведены коррозионные исследования хромовых покрытий, полученных при разной температуре и плотности тока. Поляризационное исследование антикоррозионных свойств полученных хромовых покрытий проводили в трехэлектродной ячейке на потенциостате 1РС-Рго в 3 % растворе №С1. Вспомогательный электрод был выполнен из платины. Электродом сравнения являлся насыщенный хлоридсеребряный электрод.
Таблица
Результаты поляризационных исследований Table. The results of polarization studies
Екор, мВ ^ор, мкА/см2
Сталь Ст3 -500 0,3
Хром, 40°С -447 0,25
Хром,50°С -375 0,12
Хром,60°С -468 0,2
Хром, 50°С, Обработка -407 0,05
В таблице представлены значения потенциалов и токов коррозии хромовых покрытий, полученных при разной температуре, а также коррозионные данные образца после дополнительной обработки. Было установлено, что наилучшими антикоррозионными свойствами обладают покрытия, полученные при температуре 50 °С, при этом
также наблюдается наибольшее смещение потенциала в анодную область. Образцы, полученные при температуре 40 °С, менее блестящие, чем образцы, полученные при 50 и 60 °С, однако последние более пористые в связи с низким выходом по току, сильным выделением водорода в процессе электролиза и незначительным разложением холин катиона на катоде.
На рис. 1 представлены поляризационные исследования влияния температуры электролиза на коррозионную стойкость полученных хромовых покрытий. Установлено, что дополнительная обработка благоприятно влияет на коррозионную стойкость хромовых покрытий, полученных из ионной жидкости, при этом ток коррозии уменьшается примерно в 2 раза по сравнению с необработанным хромовым покрытием.
мовым покрытием, полученным из 2ChCl:1CrCl3 (10 % масс.
H2O) при разных условиях: 1 - сталь Ст3; 2 - Т=60 °С; 3 - Т=40 °С; 4 - Т=50 °С; 5 - Т=50 °С и дополнительная обработка Fig. 1. Polarization curves obtained in the 3% NaCl solution at the scan rate of 1 mV / s for the chromium-coated steel obtained from 2ChCl: 1CrCl3 (10% wt. H2O) under various conditions: 1 - the St3 steel; 2 - T = 60 °C; 3 - T = 40 °C; 4 - T = 50 °C; 5 - T = 50 °C and additional processing
На рис. 2 представлены анодные кривые растворения хромовых покрытий и стали марки Ст3 в 3 % растворе NaCl от их потенциала коррозии при скорости развертки потенциала 10 мВ/с. Видно, что дополнительная обработка повышает поляризацию процесса растворения стали в порах хромового покрытия, затрудняя тем самым коррозионный процесс. Стоит также отметить, что положительный эффект связан большей частью с пассивацией железа в порах, чем с уменьшением содержания хлорид ионов в покрытии, так как известно, что пассивная пленка на хроме в хлорсо-держащих средах разрушается и хром оказывается
нестоек в них. Таким образом, для повышения устойчивости хромовых покрытий в таких средах необходимо также дополнительное введение в состав покрытий легирующей добавки.
2 - хромовое покрытие; 3 - хромовое покрытие после дополнительной обработки Fig. 2. Anodic dissolution curves obtained in the 3% NaCl solution at a scan rate of 10 mV/s: 1 - St3 steel; 2 - chromium-plated;
3 - chromium-plated after additional processing
Кроме того, было установлено влияние плотности тока в процессе элекроосаждения хрома на его коррозионную стойкость. При высоких плотностях тока образуются пористые покрытия, обладающие плохими антикоррозионными свойствами. При этом при температуре 50-60 °С и при плотностях тока 5-8 А/дм2 удается получать блестящие хромовые покрытия. Покрытия, полученные при Т=50 °С и i=6 А/дм2 , в результате исследований показали самую лучшую коррозионную стойкость. Таким образом, данные условия электролиза можно считать оптимальными для получения тонких защитно-декоративных хромовых покрытий.
В результате проведенных исследований было установлено, что хромовые покрытия, полученные электроосаждением из ионной жидкости, после дополнительной обработке обладают хорошими антикоррозионными свойствами (1кор=1,8 мкА/см2). Полученные данные говорят о возможности получения защитно-декоративных покрытий, но при этом стоит отметить, что для практического применения необходима детальная технологическая проработка исследованной электролитной системы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мжачих Е.И., Сухарева Л.В., Яковлев В. С., Вигдоро-
вич В.И. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2006.
T. 49. Вып. 2. С. 81- 84;
Mzhachikh E.I., Sukhareva L.V., Yakovlev V.S., Vigdorovich V.I. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2006. V. 49. N 2. P.81-84 (in Russian). 2. Черкез М.Б., Богорад А.Я Хромирование. Л.: Машиностроение. 1978. 104 с.;
Cherkez M.B., Bogorad A.Ya. Chromium-plating. L.: Ma-shinostroenie. 1978. 104 p. (in Russian).
3. Гальванические покрытия в машиностроении: Справочник. Т. 1. / Под ред. М.А. Шлугера. М.: Машиностроение. 1985. 240 с.;
Electroplating in mechanical engineering Handbook. V. 1. Ed. M.A. Shluger. M.: Mashinostroenie. 1985. 240 p. (in Russian).
4. Abbott A.P., Capper G., Davies D.L., Rasheed R.K., Archer J. // Trans. Inst. Met. Finish. 2004. V. 82. P. 14.
Кафедра общей химической технологии и электрохимического производства
УДК 541.67
М.М. Сычев*, О.А. Черемисина**
ВЗАИМОСВЯЗЬ КИСЛОТНО-ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ НАПОЛНИТЕЛЯ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА ЕГО ОСНОВЕ
(* Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), ** Санкт-Петербургский государственный экономический университет) е-mail: msychov@yahoo. com
Исследована взаимосвязь кислотно-основных свойств поверхности керамических материалов с процессами структурообразования в полимерных композитах на их основе в сильно- и слабополярных полимерных связующих, а также с электрическими свойствами получаемых диэлектрических пленок. Для аппроксимации концентрационных зависимостей диэлектрической проницаемости пленок предложена модифицированная формула Лихтенекера.
Ключевые слова: поверхностные свойства, реологические свойства, сегнетоэлектрики, диэлектрическая проницаемость, композит
Полимерные композиты широко используются в технологиях печатной электроники (printed electronics) [1]. В частности, диэлектрические композиты используются при разработке, конденсаторов, пьезодатчиков, электролюминесцентных источников света, используемых для подсветки устройств различного назначения [2]. Поэтому важной задачей является разработка методов прогнозирования электрических характеристик композитов в зависимости от свойств компонентов.
Управление свойствами композитов возможно регулированием как объемных характеристик компонентов, так и межфазных процессов с участием поверхности твердого тела, которую можно представить как совокупность остова и активных центров различной природы [3], в том числе кислотно-основной. В работах [3-7] показано, что кислотно-основные взаимодействия поверхности твердого тела с полимерной матрицей существенно влияют на адгезию металл-полимер-
ных соединений, совместимость компонентов в неоргано-органических композиционных системах. В рассмотрении электрофизических характеристик полимерных композитов также установлена взаимосвязь кислотно-основных характеристик поверхности наполнителя с межфазными взаимодействиями в процессе их формирования и, соответственно, структурой и свойствами. В частности, в работах [8,9] установлена количественная взаимосвязь между содержанием кислотно-основных центров на поверхности наполнителя, вступающих во взаимодействие с полимерным связующим (цианэтиловый эфир поливиниловгого спирта), и величиной диэлектрической проницаемости композита. В настоящей статье этот подход применен к рассмотрению свойств композитов на основе полярного нитрильного каучука и неполярной акриловоамидной смолы.
Объектами исследования являлись композиты на основе бутадиен-нитрильных каучуков
