CC BY
22
УДК 621.357:669.268
Тележкина А.В., Аминов М.М., Кузнецов В.В., Демаков А.Г.
ПРОТИВОКОРРОЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ СПЛАВОМ Cr-P-W И ЕГО СВОЙСТВА
Тележкина Алина Валерьевна, аспирантка, кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, e-mail: [email protected];
Кузнецов Виталий Владимирович, доктор химических наук, профессор кафедры общей и неорганической химии, e-mail: [email protected];
Аминов Мажит Мансурович, обучающийся кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, e-mail: [email protected];
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Демаков Александр Геннадьевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected];
*ФГУП ВНИИА им. Н.Л. Духова, 127055, Москва, Сущевская ул., д.22
В работе описано повышение коррозионной стойкости хромовых покрытий, полученных из электролитов, содержащих ионы трехвалентного хрома, за счет введения вольфрама и фосфора. Ключевые слова: трехвалентный хром; вольфрам; фосфор; коррозионностойкое покрытие.
ANTI-CORROSIVE COATING BY ALLOY OF Cr-P-W AND ITS PROPERTIES
Telezhkina A.V., Kuznetsov V.V., Aminov M.M., Demakov A.G. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia * All-Russia Research Institute of Automatics named after N.L. Dukhov, Moscow, Russia
This paper describes the improvement of the corrosion resistance of the chromium coatings obtained from baths containing trivalent chromium ions, due to the introduction of tungsten and phosphorus. Keywords: trivalent chromium; tungsten; phosphorus; corrosion resistant coating.
В практике противокоррозионной защиты большой интерес вызывает получение аморфных металлических покрытий, склонных к самопассивации. К ним можно отнести хромовые покрытия, полученные исключительно из электролитов на основе соединения Cr3. [1] Применение электролитов «трехвалентного» хромирования позволяет значительно облегчить задачи по очистке сочных вод, и они являются более безопасными в экологическом отношении, по сравнению с электролитами, содержащими хромовый ангидрид.
Повышение коррозионной стойкости в хлорид-содержащих средах можно осуществлять путем введения в покрытие легирующих элементов, металлов и неметаллов. [1,2] Электроосаждение может рассматриваться как удобный способ получения рентгеноаморфных покрытий,
легированных неметаллами (C, P, B).
Ранее нами был получен коррозионностойкий сплав Cr-C-W. В настоящей работе предпринята попытка введения фосфора в состав этого покрытия, что могло оказаться благоприятным с точки зрения противокоррозионной защиты, то есть получение сплава Cr-P-W.
Из данных рентгенофазового анализа следует, что исследуемое покрытие и изучаемые ранее покрытия (Cr-W-P, Cr-P и Cr-W) являются рентгеноаморфными, что можно рассматривать как положительный фактор в коррозионном отношении (коррозионная стойкость, для так называемых «металлических стекол» существенно ниже) [3-4]. Кроме того, при аморфизации существенно
понижается склонность к локальным видам коррозии. Подобный подход широко используется в практике противокоррозионной защиты.
Исследование анодного поведения данных покрытий в хлорид-содержащих средах показывает, что они имеют протяженную область пассивного состояния до потенциалов ~1 В (с.в.э.), токи коррозии также составляют величину порядка ~10-5 А/см2. На рисунке №1 показано анодное поведение исследуемого покрытия сплавом Cr-P-W 1 М соляной кислоте. На данном графике показана продолжительная область пассивного состояния исследуемого покрытия.
10 2 8-О X 6 ё 41-_0 2 - о о X 1
1 -500 f -4 ) 500 1000 1500 Е, потенциал, мВ (с.в.э.)
Рис. 1. Анодное поведение покрытия сплавом в
хлорид-содержащей коррозионной среде
На рисунке 2 представлена диаграмма Эванса для исследуемого покрытия сплавом Сг-Р-^ которое наносилось платиновый электрод, считалось, что токи растворения платины в данной диапазоне потенциалов пренебрежимо малы и не оказывают влияние на анодное поведение исследуемого покрытия сплавом Сг-Р-^
п 1600 1400'
и 1 1000 -
Ш 800 -
[ 600 -
I 400 -
ь 200 -
с —,—е-
-5 4 -3 -2 _ 400- к» 1 2
Рис. 2. Диаграмма Эванса для покрытия сплавом P-W
Полученные гравиметрически данные о токах коррозии также совпадают по порядку с данными, полученными из диаграммы Эванса.
Покрытия сплавами Сг-Р и Cг-W являются катодными по отношению к стальной основе, поэтому является целесообразным их нанесение на беспористый медный подслой или иная разработка технологии нанесения покрытий, в котором необходимо сократить до минимума наличие пор и других оголенных участков. В отличии от ранее изученных покрытий, покрытие сплавом Сг-^Р (5=20мкм) хоть и является катодным по отношении к стали, оно способно проявлять хорошую защитную способность на протяжении длительных коррозионных испытаний в камере соляного тумана, и даже после 30 дней коррозионных испытаний видимые очаги коррозии стальной основы не были обнаружены. При длительной выдержке в коррозионных средах исследуемое покрытие сплавом Cг-P-W проявляется себя как стойкое в хлорид-содержащих средах, и как малостойкое в 0,5 М серной кислоте.
Покрытие становится более «анодным» с увеличением его толщины, уменьшается влияние стальной основы, связанное с перекрыванием пор о чем свидетельствует рисунок 3. Средняя толщина исследуемого покрытия определялась
гравиметрически по приросту массы за время электроосаждения.
-100 -50 0 50 100 Е потенциал, мВ[с.в.э.)
Рис. 3. Зависимость бестокового потенциала от толщины исследуемого покрытия
Методом наложения фильтровальной бумаги, смоченной раствором гексацианоферрата калия (К^е (СК)6 - 3г/л, №С1 - 20 г/л), таким образом, чтобы между поверхностью образца и фильтровальной бумагой не оставалось пузырьков воздуха, визуально исследована пористость осаждаемых покрытий. Пористость определяется по наличию синих точек на поверхности образца. Как видно из рисунков 4 и 5 пористость уменьшается с ростом толщины покрытия. На рисунке 4 синие точки на поверхности покрытия - оголенные участки стальной основы. На рисунке 5 оголенные участки стальной основы не наблюдаются.
Рис. 4. Фотография покрытия сплавом ^^^ после испытаний на пористость. Средняя толщина покрытия~ 2, 4 мкм
Рис. 5. Фотография покрытия сплавом ^^^ после испытаний на пористость. Средняя толщина покрытия ~ 25,4 мкм
Из проделанной работы можно сделать вывод, что покрытие сплавом Cr-W-P обладает улучшенными защитными и коррозионными характеристиками, за
счет меньшей пористости по сравнению с ранее полученными сплавами Cr-W и Cr-P, что является немаловажным фактором в практике противокоррозионной защиты. Кроме того, за счет введения в состав покрытия фосфора, оно проявляет себя как стойкое в хлорид-содержащих средах.
Список литературы
1. Винокуров Е. Г. Электроосаждение аморфных сплавов хрома из электролитов на основе Cr (III): диссертация канд. хим., наук - М.:, 1991. С. 25.
2. Павлов Л.Н. Электроосаждение Cr-C-W покрытий из водно-диметилформамидных растворов хлорида хрома(Ш): диссертация канд. хим., наук - М.:, 2016. С. 5.
3. Naka M., Miyake M., Maeda M., Okamoto I., Arata Y. // Scripta Mettalurgica. - 1983.- V.17.- P. 1293-1297.
4. Кузнецов В.В., Тележкина А.В., Демаков А.Г, Баталов Р.С. Электроосаждение коррозионностойкого сплава кобальт-хром-вольфрам из водно-диметилформамидного электролита //Гальванотехника и обработка поверхности - 2017. - №1. - C. 16-22.
