CC BY
9
УДК 006.05
Невмятуллина Х.А., Давыдов Н.В., Ермишкина И.С., Марциохо А.И.
Разработка стандарта организации на методы испытаний супергидрофобных антиобледенительных покрытий
Невмятуллина Хадия Абдрахмановна - к.т.н., доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; [email protected];
Давыдов Никита Витальевич - магистрант 2-го года обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;
Ермишкина Ирина Сергеевна - студентка 4-го курса обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;
Марциохо Анна Ивановна - студентка 4-го курса обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии.
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», 125047, Москва, Миусская площадь, дом 9.
В статье рассмотрены основные свойства антиобледенительных супергидрофобных покрытий, область их применения. Показано, что контроль качества данных покрытий является актуальной проблемой, так как на данный момент нет соответствующих общедоступных нормативных документов. Сформирована номенклатура показателей для оценки свойств. Предложен проект стандарта организации методы испытаний супергидрофобных антиобледенительных покрытий.
Ключевые слова: антиобледенительные супергидрофобные покрытия, стандарт организации, намерзание, тормозные передачи, коррозия.
Development of an organization standard for test methods for superhydrophobic anti-icing coatings
Davydov N.V. 1, Ermishkina I.S.1, Marciokho A.I.1, Nevmyatullina Kh.A.1 1 D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article discusses the main properties of anti-icing superhydrophobic coatings, their scope of application. It is shown that quality control of these coatings is an urgent problem, since at the moment there are no relevant publicly available regulatory documents. A nomenclature of indicators for evaluating properties has been formed. A draft standard for the organization of testing methods for superhydrophobic de-icing coatings is proposed. Key words: anti-icing superhydrophobic coatings, organization standard, freezing, brake gears, corrosion.
Введение
Разработка антиобледенительных и
супергидрофобных покрытий является актуальной темой в промышленности, поскольку эти типы покрытий могут найти применение в различных областях. Наиболее они часто используются в строительстве (защита от коррозии при высокой влажности воздуха), в электроэнергетике для снижения затрат при транспортировке энергии, а также для повышения эффективности систем оборотного водоснабжения (СОВС) в условиях низких температур (для повышения
энергоэффективности генерирующих производств). Данные покрытия также применяются для снижения образования и накопления льда на поверхностях конструкционных элементов и аппаратуры летательной техники.
Экспериментальная часть
В статье С. Г. Степаненко и А. В. Колесникова «Использование антиобледенительной жидкости при эксплуатации тягового подвижного состава» были
приведены замеры высоты угольных вставок как на обработанных токоприемниках (ТП), так и на необработанных. Данные о замерах приведены ниже в таблице 1.
При анализе результатов замеров можно сделать вывод, что износ угольных вставок больше на необработанных полозах. Так, если на обработанных полозах средний износ угольных вставок составил 1,37 мм, то на необработанных полозах токоприемников средний износ составил 2,37 мм [1]. Таким образом, качественное антиобледенительное супергидрофобное покрытие позволяет увеличить срок службы угольных вставок и металлокерамических накладок полозов
токоприемников.
Если контроль внешнего вида покрытий может быть произведён визуальным осмотром, то исследования физических, физико-механических, электрических и других свойств более сложны и требуют применения специальных методик и оборудования [2].
Таблица 1. Замеры высоты угольных вставок
Дата Высота вставки, мм Износ вставки
ТП (обр./необр.),
обработ. необработ. ТП обработ. ТП необработ мм
ТП при при отправлении при прибытии . ТП при
отправлении прибытии
23.03 28 23 27 20 1/3
20.03 28 26 27 24 1/2
23.03 25 30 24 27 1/3
26.03 27 29 24 25 3/4
24.03 28 26 26 22 2/4
28.03 28 26 28 26 0/0
20.02 26 26 24 24 2/2
22.02 29 29 28 28 1/1
Для контроля качества покрытий необходима нормативно-техническая документация, которая будет являться документом по стандартизации. В соответствии с федеральным законом № 162 такими документами могут быть: технические условия (ТУ), государственные стандарты, стандарты предприятий, стандарты научно-технических, инженерных обществ и общественных объединений, стандарты организаций (СТО), и другие.
На данный момент в Российском химико-технологическом университете имени Д. И. Менделеева разрабатывается покрытие с требуемыми характеристиками, а также техническая документация к нему, такие как ТУ, стандарт организации на методы испытаний
супергидрофобных антиобледенительных покрытий.
Стандарт организации - документ по стандартизации, устанавливающий требования к процессам, услугам, продукции. СТО на методы испытаний супергидрофобных антиобледенительных покрытий - документ, нормирующий требования к проведению испытаний, условиям испытаний и методике.
Стандарт организации разрабатывается в соответствии с ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций».
Стандарт организации может разрабатываться на полученные в результате научных исследований принципиально новые виды продукции, процессы, услуги, методы испытаний, в том числе на нетрадиционные технологии, принципы организации и управления производством и другими видами деятельности, а также с целью распространения и использования результатов фундаментальных и прикладных исследований, полученных в различных областях знаний и сферах профессиональных интересов [3].
Актуальность разработки стандарта организации для данного типа покрытий заключается в том, что сейчас не существует общедоступных нормативных документов для нормирования показателей и методов испытаний антиобледенительных
супергидгрофобных покрытий.
Стандарт организации состоит из следующих разделов:
- Область применения;
- Цель и задачи испытаний;
- Общие положения;
- Общие требования к условиям, обеспечению и проведению испытаний;
- Метрологическое и материально-техническое обеспечение испытаний;
- Определяемые показатели;
- Методы контроля и испытаний;
- Порядок обработки и оформления результатов испытаний. Отчетность.
Раздел «Методы контроля и испытаний» включают в себя следующие методики:
- метод определения краевого угла смачивания;
- метод определения коррозионной стойкости;
- метод определения защитной способности покрытия;
- метод определения устойчивости к истиранию;
- метод оценки антиобледенительного свойства.
Краевой угол смачивания воды определяется с
помощью гониометра по следующей методике:
1) Подготовка образца: образец должен быть очищен от загрязнений и расположен горизонтальноя;
2) Нанесение капли: капля наносится с помощью шприца;
3) Измерение угла контакта: измерение проводится с помощью гониометра и программного обеспечения DropShape.
Испытания на коррозионная стойкость проводятся по ГОСТ 28207 - 89.
Защитная способность определяется по методике в соответствии с ГОСТ 9.401-91.
Устойчивость к истиранию определяется на абразиметре, после истирания измеряется краевой угол смачивания. Угол смачивания должен быть выше, чем у подложки, на которую было нанесено покрытие.
Антиобледенительное свойство определяется по методу нормального отрыва с помощью адгезиометра. Метод основан на измерении минимального разрывного напряжения,
необходимого для отделения грибка ото льда.
Разработанный стандарт возможно использовать для определения номенклатуры показателей качества этих покрытий, а также для контроля их количественных значений.
Все покрытия имеют следующую номенклатуру показателей качества:
- прочность сцепления с основой;
- когезионная прочность;
- пористость; равномерная толщина;
- уровень остаточных напряжений;
- однородность структуры и свойств [4].
В случае с антиобледенительными супергидрофобными покрытиями в номенклатуру включаются следующие показатели:
антиобледенительное свойство, угол смачивания, коррозионная стойкость, защитную способность покрытия и устойчивость к истиранию. Наиболее важные из них: угол смачивания, коррозионная стойкость, защитную способность покрытия, устойчивость к истиранию. Разрабатываемый стандарт организации должен включать в себя методики испытаний требуемых значений основных показателей качества, а также ссылки на действующие стандарты, нормирующие методики испытаний (измерений) этих показателей.
Заключение
В стандарте организации описаны методы испытаний на вышеперечисленные показатели качества, описаны методики или даны ссылки на государственные стандарты, которые
регламентируют методы испытаний. Новизна разрабатываемого документа заключается в том, что некоторые методы испытаний не регламентируются никакими нормативными документами и для утверждения стандарта организации требуется верификация методик.
Список литературы
1. Степаненко Сергей Геннадьевич, Колесников Алексей Валентинович Использование
антиобледенительной жидкости при эксплуатации тягового подвижного состава // БРНИ. 2015. №3-4 (16-17). URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-antiobledenitelnoy-zhidkosti-pri-ekspluatatsii-tyagovogo-podvizhnogo-sostava (дата обращения: 14.03.2023).
2. Методы контроля и испытаний электрохимических и конверсионных покрытий: учеб. пособие, А.А. Абрашов; Н.С. Григорян; Т.А. Ваграмян; К.Н. Смирнов, - Изд. 2-е, перераб. И доп. -М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2019. 268 с.
3. ГОСТ Р 1.4-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения. - М.: Стандартинформ, 2020. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200038434 (дата обращения: 08.03.2023).
4. Маркова В.А., Кретинин В.И. Общие принципы управления качеством газопламенных покрытий при ремонте деталей // Системы. Методы. Технологии. -2016. - № 2. - С. 79-83
5. ГОСТ 28207-89 Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. // Стандартинформ, 2021. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200038434 (дата обращения: 19.03).
6. ГОСТ 9.401-91 Единая система защиты от коррозии и старения ПОКРЫТИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫЕ Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов // Стандартинформ 2021 URL: https://docs.cntd.ru/document/1200038434 (дата обращения: 19.03).
