Исследование коррозионной стойкости защитных покрытий на титановых сплавах, полученных методом микродугового оксидирования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

УДК 629.78.002.3

ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

НА ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО

ОКСИДИРОВАНИЯ

Р. В. Алякрецкий, Д. В. Раводина, Т. В. Трушкина, А. Е. Михеев, А. В. Гирн

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: ankain-romario@yandex.ru

Представлены результаты испытаний защитных покрытий на титановых сплавах, эксплуатируемых в агрессивных средах, полученных методом микродугового оксидирования. Отработаны оптимальные режимы обработки и проведены испытания коррозионной стойкости полученных покрытий.

Ключевые слова: титановые сплавы, коррозия, защитные покрытия, микродуговое оксидирование.

STUDY OF CORROSION RESISTANCE OF COATINGS ON TITANIUM ALLOYS, OBTAINED BY MICROARC OXIDATION

R. V. Alyakretsky, D. V. Ravodina, T. V. Trushkina, A. E. Miheev, A. V. Girn

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation E-mail: ankain-romario@yandex.ru

The results of tests of protective coatings of titanium alloys by micro-arc oxidation are presented; they are used in corrosive environment. The optimal treatment regimens are developed and the corrosion resistance of the resulting coating is tested.

Keywords: titanium alloys, corrosion, protective coating, microarc oxidation.

Титановые сплавы нашли широкое применение в аэрокосмической и других отраслях промышленности благодаря высоким удельным механическим характеристикам. Титан обладает высокой коррозионной стойкостью к атмосферным условиям, но подвержен коррозии в агрессивных средах. Необходимыми условиями коррозионной стойкости титана, являются формирование и сохранение стабильности поверхностной оксидной пленки. Однако, согласно литературным источникам, естественная оксидная пленка на титане очень тонкая (12-50 А) и быстро разрушается под действие абразивного разрушения [1].

В настоящее время самым распространенным методом повышения коррозионной стойкости является анодирование металла. Главными недостатками анодирования являются необходимость проведения предварительной подготовки поверхности деталей и неэкологичность электролитов [2].

К одним из перспективных способов повышения коррозионной стойкости относится метод микродугового оксидирования, который позволяет получить толстые (более 100 мкм), многофункциональные, ке-рамикоподобные покрытия на металлах вентильной группы.

По данной тематике содержится недостаточное количество информации, позволяющей полностью раскрыть механизм влияния технологических режимов процесса МДО на коррозионную стойкость титановых сплавов. Поэтому исследования в данном направлении являются актуальными.

Для проведения экспериментальных исследований были изготовлены образцы из листового проката титановых сплавов ВТ1-0, ОТ4 толщиной 2 мм и 1 мм соответственно, размерами 55*15 мм.

Ранее были проведены испытания на коррозионную стойкость алюминиевых сплавов, что позволило подобрать предварительные режимы обработки [3].

Формирование покрытий проводили в трех электролитах (№ 1 - 30 г/л КОН + 50 г/л № 2 -15 г/л №3РО4; № 3 - 60 г/л №2НРО4) на следующих режимах МДО: плотность тока - 30...75 А/дм2; продолжительность оксидирования - 10.20 мин; соотношение катодной и анодной составляющей силы тока 1к/1а от 0,6 до 1,2; напряжение составляло 340480 В; температура электролита - 15.40 оС.

Коррозионную стойкость проверяли лабораторными ускоренными испытаниями. Сущность метода заключается в выдержке образцов с нанесенными покрытиями в сосуде раствором 35%НМО3 + 65%НС1. Сосуд был помещен в печь для поддержания температуры 85 оС на 1 сутки. После выдержки образцы были вынуты из сосуда, промыты, удалены остатки коррозии и высушены.

Для оценки результатов коррозии образцы были взвешены до и после выдержки в агрессивной среде, и определена потеря массы образцов; Аш = т0 - тк, где ш0 - масса образца до коррозионных испытаний, шк -масса образца после коррозионных испытаний. Также был проведен внешний осмотр образцов с целью выявления характера и определения площади коррози-

Решетневскуе чтения. 2014

онного разрушения. После этого были определены коррозионные потери: K = Am/S, где S - площадь поверхности, подверженная коррозии. Результаты весового метода определения коррозионной стойкости покрытий представлены в таблице.

Весовой метод выявил, что высокими характеристиками обладают покрытия на образцах № 3, 4. Покрытия на образцах № 5 и 6 имеют низкий показатель коррозионной стойкости.

Визуальный осмотр образцов после коррозионных испытаний показал, что образцы, обработанные в электролитах № 2 и № 3, подверглись сильному коррозионному разрушению. Покрытие на этих образцах было либо частично, либо полностью разрушено.

Библиографические ссылки

1. Томашов Н. Д., Чернова Г. П. Пассивность и защита металлов от коррозии. М. : Наука, 1965. 208 с.

2. Хенли В. Ф. Анодное оксидирование алюминия и его сплавов. М. : Металлургия, 1986. 152 с.

3. Трушкина Т. В., Михеев А. Е., Гирн А. В. Коррозионная стойкость МДО-покрытий в агрессивных средах // Вестник СибГАУ. 2014. Вып. 1 (53). С. 179184.

Внешний вид образцов, обработанных в электролите № 1, незначительно изменился. Таким образом, образцы, обработанные в силикатно-щелочном электролите, обладают высокой коррозионной стойкостью в агрессивной среде.

В результате проведённых работ установлено, что для достижения наиболее оптимальных антикоррозионных свойств покрытий необходимо использовать электролит КОН+№28Ю3 при плотности тока 40 А/дм2, соотношении 1к/1а = 1,2 и времени обработки 10 минут. Полученное покрытие обладает высокой износостойкостью и большей толщиной покрытия, что говорит о возможности его применения в условиях абразивного коррозионного разрушения.

References

1. Tomashov N. D., Chernova G. P. Passivnost I zaschita metallov ot korrozii (Passivity and protection of metals against corrosion). M. : Nauka, 1965. 208 p.

2. Henli V. F. Anodinoe oksidirovanie aluminiya i ego splavov (Anodic oxidation of aluminum and its alloys). M. : Metallurgy, 1986. 152 p.

3. Trushkina T. V., Mikheev А. E, Girn A. V. Vestnik SibGAU, 2014, no. 1 (53), p. 179-184.

© Алякрецкий Р. В., Раводина Д. В., Трушкина Т. В., Михеев А. Е., Гирн А. В., 2014

Коэффициенты коррозионной стойкости покрытий

№ образца Электролит Сплав mo, г mk, г Am, г Am, % K-10 5, г/см2-сутки

1 Na3PO4 (№ 2) ВТ 1-0 5,792 5,754 0,038 0,65 2,3

2 ОТ4 4,491 4,466 0,025 0,56 1,51

3 KOH+Na2SiO3 (№ 1) ВТ 1-0 6,22 6,196 0,024 0,38 1,45

4 ОТ4 4,083 4,059 0,024 0,58 1,45

5 Na2HPO4 (№ 3) ВТ 1-0 5,949 5,866 0,083 1,39 5,03

6 ОТ4 3,848 3,794 0,054 1,4 3,27

УДК 681.828

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АСИММЕТРИИ МАСС ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

С. В. Андреев, А. В. Ключников, Е. Ф. Михайлов

Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е. И. Забабахина Российская Федерация, 456770, Снежинск, Челябинская область, ул. Васильева, 13, а/я 245

E-mail: a.klyuchnikov@bk.ru

Рассмотрены особенности контроля параметров массо-инерционной асимметрии летательного аппарата конической формы с использованием метода динамической балансировки. Предложен новый способ бесконтактного определения этих параметров. Описаны основные его преимущества.

Ключевые слова: летательный аппарат, центр масс, ось инерции, массо-инерционная асимметрия, динамическая балансировка, балансировочный стенд, измерение параметров.