CC BY
29
12.Бессонова Л.П., Дунченко Н.И. Управление безопасностью в пищевой промышленности на основе системы прослеживаемости // Стандарты и качество. 2010. №5. С. 82-85.
13. Дунченко Н.И., Магомедов М.Д., Рыбин А.В. Управление качеством в отраслях пищевой промышленности. М., 2014. 212 с.
14. Рогов И.А., Дунченко Н.И., Позняковский В.М. и др. Безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов // Современные проблемы науки и образования. 2009. № 1. С. 34.
15. Леонов О.А., Шкаруба Н.Ж. Метрология и технические измерения. М. 2015, 239с
© Черкасова Э.И., 2017
УДК 621.669.056.9
А.И. Чиванов
Магистрант ФГБОУ ВО «ВятГУ»,
С.Л. Фукс
канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВО «ВятГУ»,
г. Киров, РФ
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ, СОСТАВА И СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ ФОСФАТ ЦИНКА - ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕН
Аннотация
В статье рассмотрен характер влияния температуры на кристаллическую структуру фосфата и последующее получение на его основе КХП фосфат цинка - политетрафторэтилен.
Ключевые слова Фторопласт, фосфат, кристаллит, термообработка.
Новизна. Стремление к улучшению защиты различных конструкционных материалов привело к созданию различных одно- и многокомпонентных (композиционных) покрытий. Удешевлению производства данных покрытий способствует применение вторичных материальных продуктов, например, отходов производства политетрафторэтилена (ПТФЭ). Фторопласты, обладая рядом полезных свойств, таких как химическая и температурная устойчивость, позволяют создать надежное противокоррозионное покрытие металлов. Проблемой его создания является недостаточная адгезия ПТФЭ к поверхности покрытия [1, 2]. Одним из решений данной проблемы является получение на поверхности стали адгезионного слоя, чаще всего им является фосфат металла, полученный химическим фосфатированием. Ди- и трифосфаты металлов, в том числе цинка, марганца и железа, нерастворимы в водных средах, что позволяет создать на поверхности стали достаточно прочное покрытие, имеющее развитую пористую структуру [3, 4]. Это позволяет закреплять ПТФЭ путем пропитки поверхности детали в его суспензии.
Актуальность. В связи с этим актуальным является разработка технологии получения адгезионного слоя фосфатов металла, нанесения ПТФЭ на этот слой и закрепление его на поверхности стали.
Цель. С целью поиска оптимальных условий получения композиционного покрытия (КП) фосфат металла - ПТФЭ с высокими эксплуатационными свойствами были определены состав и режим осаждения фосфатного покрытия на сталь, условия нанесения и последующего закрепления на нем пленки ПТФЭ.
Задачи работы. Изучение структур и химических составов фосфатного покрытия и КП, разработка условий термической обработки КП, проведение коррозионных испытаний КП в стандартном режиме.
Методы исследования. Получение фосфатного покрытия на стали марки У8А осуществлялось в растворе, состав которого представлен в таблице 1.
Таблица 1
Состав фосфатирующего раствора
Наименование компонентов Концентрация, г/л
Цинк фосфорнокислый однозамещенный 28-36
Цинк азотнокислый 6-водный 42-58
Кислота ортофосфорная 9,5-15,0
Отношение общей к свободной кислотности составляет 4,5-6,5. Процесс фосфатирования осуществлялся при температуре 90 °C в течение 20 минут.
Образцы высушивались на воздухе. Последующая термообработка проводилась в две стадии. Первая стадия заключалась в прогреве образцов до 100 °C в течение 10 минут, на второй стадии образцы подвергались нагреву до 420 °C в течение 3 минут. После охлаждения на воздухе определялись структуры и составы фосфатного покрытия и КП фосфат цинка - ПТФЭ. Для получения КП использовалась вторичная суспензия ПТФЭ с плотностью 2,1 г/см3.
Для анализа структуры, размеров частиц фосфата металла и ПТФЭ, а также их состава использовался сканирующий электронный микроскоп JEOL JSM-6510 LV (Япония). Изображение получалось с помощью программного пакета Sem main menu. Элементный состав регистрировался с использованием спектров энергодисперсионного анализа, выполняемого встроенным детектором и контролировался количественными изменениями в ряде точек на поле, отображающем структуру твердого вещества.
Коррозионные испытания проводились в растворе хлорида натрия (5 %) в течение 119 часов.
Результаты экспериментов и их обсуждение.
Вид фосфатного покрытия, нанесенный на стальную подложку при увеличении в 500 раз приведен на рис. 1, а в таблице 1 - среднее значения химических элементов, полученных по шести спектрам ЭДА.
Без термообработки 100 °С 100 °С + 420 °С
Рисунок 1 - Фосфатное покрытие до и после термообработки
Таблица 2
Элементарный состав фосфатного покрытия
Температура сушки, оС Весовое содержание элементов, %
C O P Fe Zn
Без термообработки 12,48 31,71 11,62 8,8 35,39
100 11,95 32,54 12,18 7,23 36,10
100+420 5,49 32,09 14,55 2,83 45,04
Как видно из таблицы 2 при увеличении температуры обработки в фосфатном покрытии происходит уменьшение содержания углерода и железа, содержание фосфора и цинка растет, при том что содержание
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» № 03-2/2017 ISSN 2410-700Х_
кислорода практически не меняется.
Структура фосфата также меняется. Без термообработки большую часть поверхности занимают упорядоченные кристаллиты шестигранной формы. Крупные образования представляют собой срощенные кристаллы и количество их незначительное.
При нагревании до 100 °C происходит одновременное увеличение количества и размеров крупных кристаллитов, которые находятся на поверхности в виде двойников. Остальная часть поверхности покрыта плотно расположенными друг к другу измельченными кристаллами.
Прогрев фосфатного покрытия до 420 °C даже при кратковременном воздействии высокой температуры приводит к еще большему увеличению крупных кристаллов и уменьшению размеров более мелких.
Факт изменения структуры фосфатного покрытия при увеличении температуры обработки демонстрирует процесс извлечения из структуры солевого покрытия кристаллизационной воды.
Результаты, полученные после пропитки фосфатного покрытия суспензией ПТФЭ при увеличении в 500 раз приведены на рис. 2, а в таблице 3 - средние значения химических элементов, полученных по четырем спектрам ЭДА.
100 °С 100 °С + 420 °С
Рисунок 2 - КП фосфат цинка - ПТФЭ
Таблица 3
Элементарный состав КП фосфат цинка - ПТФЭ
Температура сушки, °C Весовое содержание элементов, %
C O F P Fe Zn
100 42,23 2,58 55,20 - - -
100+420 20,32 0,64 76,41 0,75 0,60 1,28
Из таблицы 3 следует, что дополнительная термообработка при 420 °С обработки фосфатного покрытия позволяет получать КП с большим содержанием фтора при этом происходит уменьшение содержание углерода и начинают проявляться такие элементы как фосфор, железо и цинк.
Рисунок 2 наглядно демонстрирует характер образованного в результате пропитки фосфатного покрытия КП. Полученное на подложке фосфата, прошедшего 100 °С обработку, покрытие имеет гладкую поверхность, в отличие от покрытия, дополнительно обработанного при 420 °С, на котором видны выступающие части крупных кристаллов с продуктами их разрушения, элементарный состав которых объясняет наличие фосфора, железа и цинка.
Результаты коррозионных испытаний анализируемых образцов представлены на рисунке 3.
0,12
гм
|одо 3" 0,08
го ш
| 0,06
л
и
| 0,04
л
|о,02 >
0,00
0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00
Время экспозиции образца, ч
-о-фосф. (100 "С) -о-КХП (100 °С)
-Д-фосф. (100 "С + 420 °С)-А-КХП (100 °С + 420 °С)
Рисунок 5 - Результаты проведния коррозионных испытаний
Результаты коррозионных испытаний подтверждают цесесообразность проведения наполнения фосфатного покрытия политетрафторэтиленном. Замечено, что характер термообработки фосфата оказывает влияние на устойчивость в коррозионной среде.
Дополнительная стадия термообработки фосфата позволяет получать более плотную упаковку кристаллической структуры, вследствие удаления кристаллически связанной воды, что позволяет добиться большей устойчивости покрытия к воздействию коррозионноактивной среды. Список использованной литературы:
1. Баскин, З.Л. Ассортимент, свойства и применение фторполимеров Кирово-Чепецкого химического комбината / З.Л. Баскин, Д.А. Шабалин, Е.С. Выражейкин, С.А. Дедов // Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева. - 2008. - Т. 52. - № 3 - С.13-23.
2. Бузник, В.М. Состояние отечественной химии фторполимеров и возможные перспективы развития / В.М. Бузник Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева. - 2008. - Т. 52. - № 3 - С.7-12.
3. Химическая энциклопедия [Текст]: энцикл. в 5 т. Т.1. /под. ред. И.Л. Кнунянца и др. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - 623 с.: ил.
4. Хаин, И. И. Теория и практика фосфатирования металлов / И. И. Хаин. - Л.: Химия, 1973. - 3112 с.
© Чиванов А.И., Фукс С.Л., 2017
УДК 528.5
Шамсиахметова Лилия Исхаровна
студентка БашГУ г.Уфа
Е-mail: [email protected] ИСТОРИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ И СОВРЕМЕННЫЙ ВЫПУСК НИВЕЛИРА
Аннотация
Данная статья посвящена анализу истории возникновения нивелира. Особое внимание уделяется
