CC BY
11Е.В. Кондрашова, Ю.В. Лобанов. - М.: ИД «Академия Естествознания». - 130 с.;
3. Лесотранспорт как система водитель-автомобиль-дорога среда/В.К. Курьянов, А.В. Скрыпников, В.А. Борисов; под общ.ред. А.А. Камусин.-М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010.-370с. ISBN 978-5-8135-0501-0.;
4. Лесовозные автопоезда: учеб. пособие / А.А. Каму-син и другие. -М.:МГУЛ,2012.-268с. ISBN 978-58135-0574-4.;
5. Транспорт леса в 2-х томах. Т.1. Сухопутный транспорт леса/ Под ред. Салминена Э.О. - М.: ИЦ "Академия", 2009. - 368 с.
6. Ларионов В.Я. Проектирование лесных дорог: Учеб. пособие. - М.: МГУЛ, 2009. - 93 с.
7. Тюрин Н. А. Сухопутный транспорт леса. Автоматизированное проектирование лесных автомобильных дорог на примере CREDO: учебное пособие / Л. Я. Громская, В.В. Артемьев. - СПб.: СПбГЛТУ, 2013. - 110с.
8. Камусин А.А., Казначеева Н.И., Борисов, В.А., Аки-нин Д.В. Некоторые критерии устойчивости автопоезда / А.А. Камусин и другие. // Вестник Моск. Гос. Ун-та леса. - Лесной вестник.-2014.-№ 2-S.- С. 122126.;
9. Камусин А.А., Казначеева Н.И., Борисов, В.А., Аки-нин Д.В. Устойчивость движения прицепов лесовозных автопоездов / А.А. Камусин и другие. //
Вестник Моск. Гос. Ун-та леса. - Лесной вестник.-2014.-№ 2-S.-C. 143-144.;
10. Борисов, В.А. Исследование движения лесовозных автопоездов на горизонтальных кривых / В.А. Борисов. // Вестник Моск. Гос. Ун-та леса. - Лесной вест-ник.-2009.-№ 2(65).-С. 73-80.
11. Борисов, В.А. Учет параметров движения и анализ устойчивости лесовозных автопоездов при торможении / В.А. Борисов. // Вестник Моск. Гос. Ун-та леса. - Лесной вестник.-2009.-№ 2(65).-С. 80-86.
12. Резникова, Н.Е. Особенности расчета скорости с применением ЭВМ при проектировании трассы дороги. / Н.Е. Резникова, В.А. Борисов // Научный журнал "В мире научных открытий". - Красноярск: "Научно-информационный издательский центр", 2009., ISSN 2072-0831 №2.-С.13-19.
13. Резникова, Н.Е. Применение ЭВМ для анализа основных режимов движения лесовозных автопоездов / Н.Е. Резникова, В.А. Борисов // Научный журнал "В мире научных открытий". - Красноярск: "Научно-информационный издательский центр", 2009., ISSN 2072-0831 №2.-С.20-26.
14. Камусин, А.А. Определение парка лесовозных машин с гидроманипуляторным оборудованием и выбор наиболее эффективного парка машин / А.А. Камусин, В.А. Борисов // Вестник Моск. Гос. Ун-та леса. - Лесной вестник.-1999.-№ 4(9).-С. 90-92.
МЕТОД ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ КОРРОЗИОННОГО ПОРАЖЕНИЯ ПОКРЫТИЙ _НА ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛАХ
Балькова Татьяна Ивановна
кандидат техн.наук, доцент, Московский государственный машиностроительныйуниверси-
тет(МАМИ), г.Москва
Balkova Tatyana
Candidate of Science, assistant professor of Moscow State Machine Building University, Mosoow АННОТАЦИЯ
В статье представлена методика определения пористости гальванических покрытий с помощью электронного микроскопа. Получены количественные данные по влиянию дополнительной обработки цинковых, кадмиевых и никелевых покрытий на зависимость их пористости от продолжительности эксплуатационных испытаний на судах неограниченного района плавания. ABSTRACT
A method of determining porosity of galvanic coatings with an electron microscope and image processing system is presented in article. Quantitative data on the effect of additional processing of zinc, cadmium and nickel coatings on the dependence of the porosity on the duration of performance tests on ships of unlimited navigation area were received.
Ключевые слова: пористость; гальванические покрытия; электронная микроскопия; эксплуатационные испытания.
Key words: porosity; electroplating; electronic microscopy; field tests.
Введение
Гальванические покрытия (ГП) находят широкое применение в различных областях производства. Часто ГП подвергают дополнительной обработке, которая заполняет поры в покрытии, создает на поверхности защитную пленку и этим уменьшает скорость коррозии. Согласно ГОСТ 9.308 [ 1,приложение 2] оценку степени коррозионного поражения покрытий производят путем подсчета
длин отрезков или квадратов наложенной сетки, содержащих ржавчину, к общей сумме длин или квадратов на поверхности образца. При этом влияние дополнительной обработки оказывается неучтенным. В данной работе предлагается методика определения пористости ГП, позволяющая оценить влияние различных видов обработки покрытий на срок службы покрытий. Характеристики пористости- количество и размер пор в покрытии определяли с помощью электронного микроскопа.
Целью работы является установление количественной взаимосвязи между пористостью и сроком службы ГП.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- опробовать методику оценки пористости покрытий с помощью электронного микроскопа;
- установить зависимость числа и размера пор гальванических покрытий от продолжительности эксплуатационных испытаний на судах неограниченного района плавания.
Исследуемые гальванические покрытия. В судостроении для защиты деталей и изделий от коррозии наиболее широко применяют анодные цинковые и кадмиевые, и катодные химические никелевые покрытия. Анодные покрытия осаждают электрохимическим способом, а их дополнительную обработку проводят преимущественно химическим способом. Аналогичным способом получают и химические никелевые покрытия, представляющие собой сплав N - Р, с массовой долей фосфора от 2 до 15%. Вследствии меньшей пористости, N - Р осадки обычно лучше защищают от коррозии, чем электролитический никель. Кроме того, технология их получения более проста, а покрытия равномерны по толщине, что важно при применении их для изделий сложной конфигурации Пассивирование цинковых и кадмиевых покрытий осуществляли в растворе № 2^ 2O7 - (140160) г/л, H 2SO 4- (10- 20) г/л при комнатной температуре и времени выдержки 5-15с. Никелевые покрытия термо-обрабатывали в течение часа при температуре 350-400 0С. Гидрофобизацию проводили в два этапа: первый - выдержка образцов в течение 15 минут в 10% растворе ГФЖ 136-41 в бензине, второй этап-полимеризация, которая осуществляется в три ступени. Затем покрытия термооб-рабатывали аналогично химическим никелевым покрытиям без дополнительной обработки.
Образцы с покрытиями подвергли натурным испытаниям на судах неограниченного района плавания. Периодически, через каждые 2 тысячи часов испытаний, часть образцов снимали с испытаний и определяли их пористость по предложенной методике. Максимальная продолжительность испытаний составила 14 месяцев. Приборы и оборудование Для реализации методики использовали:
- сканирующий электронный микроскоп модели АВТ-55 производства японской фирмы «AKASЖ». Основные технические данные: разрешающая способность - 45 ангстрем, диапазон увеличений от 10 до 150000;
- компьютер модели Lenovo T60, процессор Intel(R) Core(TM) Duo CPU 2.00 GHz;
- систему обработки изображений VIDEOLAB версии 2.1 и 2.2 фирмы «VNI EXPORT».
На подготовительных стадиях для контроля качества поперечных шлифов применяли оптический микроскоп NEOPHOT-2.
Методика оценки пористости гальванических покрытий
Методика оценки пористости предусматривает исследование поверхности покрытий и их поперечных шлифов и состоит из следующих этапов:
- общий просмотр шлифа или поверхности при 100200-кратном увеличении для поиска наиболее представительных участков покрытия, их фотографирование (при необходимости). Количество исследуемых участков (полей) - не менее пяти (рис.1 а);
- ввод исходного, так называемого полутонового изображения исследуемого участка с растрового электронного микроскопа через видеоинтерфейс в компьютер. Изображение появляется на экране монитора;
- коррекция полутонового изображения: установка оптимальной яркости, контрастности и фокусировки, уменьшение шумов, выделение границ путем вычисления градиента или преобразований Лапласа или Собела, коррекция неравномерности освещенности, вывод, при необходимости, полутонового изображения на принтер (рис.1 б). Изображение выводится в 32 градациях яркости;
- преобразование полутонового изображения в бинарное по одному порогу или в яркостном окне (дискриминация изображения), вывод, при необходимости, бинарного изображения на принтер (рис.1 в);
- обработка бинарного изображения методами математической морфологии: эрозия, дилатация, открытие, закрытие, деагломерация частиц и удаление объектов (пор), искаженных обрезкой краями кадра;
- полный морфологический анализ на основе индивидуального измерения параметров каждой поры с определением полной и относительной площади, периметра, коэффициента формы одной поры, построение гистограмм распределения по размерам, по площадям, коэффициентам формы, по суммарным площадям в интервалах размеров пор, вычисление матриц распределения одновременно по двум параметрам (рис.1г).
Ш
б
а
*** РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА МОРФОЛОГИИ ***
ОхН . шшйцадь......
Общая площадь. . Общий периметр. Число пор/частиц. Средняя площадь Сре^ий периметр Средний размер
'» о..
•L. а ¿л/ш
1.4Е+8882кв.мкм 2 6Е+0002мкм ...40
3.4Е+0800КВ.мкм 6.5Е+0880МКМ
2=1Е+0000мкм
N/NM3KC
/
Распределение по размерам Овщая площадь в интервале
i ■
f.: //
Средний ФоюмФактор. 8.69 [ по 121 мкм
хО. 1
2: 11: 16: И: 0: 9: 8: 8: N 5: 27: 40: 27: 0: 0: 0: 8: у. ь 13 25 58 100 200 400 880
Распределение форм/размеров
N/Ммакс Распределение по форме
/ \
/ \
Фактор фо р мы
0: 8: 8 8- 8: 8
1: 4: 2: 3: 2:н .8: 33: 17: 25: 17: *
о88мкм х8.1 размер
Фактор8■ 1 8.3 8.4 8.5 8.6 0.8 0.9 1.8
ФОРМЫ
з»емя:16.13. 7 дата: 5.18.1998
г
Рисунок 1. Этапы оценки пористости ГП: а - фотографии интересующего участка, увеличение 4500х; б - его исходно и полутоновое изображение, распечатанное на принтере; в - бинарное изображение участка ГП; г - результаты оценки пористости покрытия.
Результаты исследований пористости гальванических покрытий
Зависимость характеристик пористости ГП от продолжительности натурных испытаний представлена на рисунке 2. В качестве характеристик выбраны: N количество пор на см2 и D- средний диаметр, мкм. Полученные данные по пористости позволяют проследить влияние дополнительной обработки покрытий на их исходную пористость и изменение характеристик пористости в процессе натурных испытаний.
Количество и размер пор на исходных образцах совпадают, то есть не зависят от наличия хроматной
пленки. Примерно до 3-4 тысяч часов испытаний количество пор в непассивированных и пассивированных образцах близки, а размеры пор в последних примерно в 1,5-2 раза меньше. При дальнейших испытаниях наблюдается торможение процесса появления и роста пор в хромати-рованных покрытиях по сравнению с нехроматирован-ными в среднем в полтора раза.
Следовательно, пассивирование приводит к уменьшению скорости коррозии исследуемых покрытий примерно в полтора раза, что подтверждается экспериментальными данными [2,с.85; 3, с.789].
Выводы
Используя методику определения пористости покрытий с помощью электронного микроскопа получены
Произведена количественная оценка влияния дополнительной обработки покрытий на характеристики пористости. Установлено, что в процессе испытаний значения характеристик пористости пассивированных покрытий в среднем в полтора раза меньше, следовательно, и срок службы этих покрытий в полтора раза больше. Для получения более точных математических зависимостей между характеристиками пористости и сроком эксплуатации покрытий необходимо проведение дополнительных натурных испытаний с целью увеличения объема данных для статистической обработки.
Предложенная методика перспективена для оценки пористости известных и новых видов покрытий, в том числе гальванических, изучения влияния новых видов дополнительной обработки покрытий на их пористость, а
количественные данные по изменению характеристик пористости цинковых, кадмиевых и хим.никелевых покрытий с дополнительной обработкой и без нее в условиях морской атмосферы.
также исследования механизма разрушения покрытий в различных средах.
Литература
1. ГОСТ 9.308-85.ЕСЗКС. Покрытие металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний. Введ. С 01.01.87. - 64с
2. Погребнюк Л.П., Акимов В.Я. Исследование коррозии цинковых и кадмиевых покрытий в условиях эксплуатации морских судов с неограниченным районом плавания. - Технология судостроения, 1986, №1, с.85-99.
3. Хунцария Э.М., Сарафов С., Григорев Б. Коррозия цинковых и кадмиевых гальванических покрытий в атмосфере различных районов Черного моря. - Защита металлов, 1982, т. 18, №5, с. 789-791.
10
12
Тэ,
Хим.Н Хим.Нгфж
Ц
Цхр Кдхр
тыс.ч.
10
12
Тэ,
тыс.ч.
Рисунок 2. Зависимость количества сквозных пор в покрытиях (^ и среднего диаметра пор
ф) от продолжительности испытаний.
0
2
4
6
8
