CC BY
46
Завок ->чение: тся ее ІТОЧНО ШЦЄН-ь оса-
творе . Эго ости,
ІШЄМ
псах.
Ni-P
Ш1Я.
пли-
0 И )ЫМ
ка-
би-
сой
в
оз-
ся в пассивном или локально-активном состояшіях, происходит при квазистационарном значении потенциала, что делает эти состояния практически не различимыми.
Предлагаемый нами электрохимттческий метод коррозионного мониторинга базируется на современных теориях шптинговой коррозіш, учитывающих возможность динамического равновесия процессов локального нарушения - восстановления пасатного состояния [1-5].
Методику мониторинга отрабатывали на трех марках сталей, относящихся к разным классам: 12Х18Н10Т - аустенитная, 08X17Т - ферригная. 08Х22Н6Т - аустенитно-феррптная.
Экспериментальная установка состояла из потен-щюстата П-5848, работой которого управлял генератор сигналов специальной формы Г6-26, самошшгущих потенциометров КСП-4 и ПДП-4-002, стандартной электрохимической ячейки ЯСЭ-2 и хлорид-серебряного электрода сравнения ЭВЛ-1МЗ.
Условия гаптинговой коррозіш для рассматривае-мых сталей создавали, используя модельные технологические среды - растворы хлорида натрия с окислителем [К>Ре(СН)б]. Часть экспериментальных данных получали в растворах хлорида натрия используя вместо окислителя внешний анодный той. Согласованно изменяя концентрации хлорида натрия и окислителя (или плотность поляризующего тока), реализовали для исследуемых сталей любой желаемый режим анодного растворения: пассивный, предпштинговый (зарождение и быстрая репассивация гаптингов), локальноактивный (устойчивый шптинг).
Суть разрабатываемого метода мониторинга пит-тинговой коррозии, позволяющего выявлять все три состояния поверхности сталей, заключается в использовании переменного тока определенной частоты и амплитуды, протекающего между вспомогательным электродом, находящимся в технологическом растворе и диагностируемым оборудоватшем, с последующим аналюом характера изменения потенциала диагностируемого металла и вида вольт-амперных кривых (кривых Лиссажу).
Предлагаемый метод обеспечивает быстроту определения режима растворения сталей и однозначность результатов, его можно использовать не только для диагностики, но и, в определенных пределах, для защиты оборудования от шплатговой коррозии за счет стабилизации предли пинтового состояния.
ЛИТЕРАТУРА
1 Розенфельо П.Л. Коррозия и защита металлов (локальные корро-
зионные процессы) М.: Металлургия, 1970 448 с 2. Колотыркин ЖЛ£. Попов ЮЛ.. Алексеев Ю.В. Основы теории
pa3Bimu шгттингов Итоги науки и техники Сер Коррозия и защита от коррозии N.L ВИНИТИ. 1982 Т 9 С 88-139
3 Фрейман .7.11. Стабильность и кинетика развития шптингов Итоги науки и техники. Сер Коррозия v запнгга от коррозии М. ВИНИТИ 1985 Т 11 С 3-71
4 Розенфельа ПЛ.. Данилов И.С. Новые метолы исследования локальной коррозии Новые методы исследования коррозии металлов М.. Наука. 1973 С 193-:01
5 Shibata Т.. Takeyama Т. Death and Birth Stochastic Process in Pitting Corrosion of 17Cr Femtic Stainless Steels 8* International Congress on Metallic Corrosion. Proceedings. Frankfurt/Main. 1981 V 1 1982 P 146-151
УДК 669.248.7(06)
ВЛИЯНИЕ БЕН3ИЛТР ИБУ ТИ Л АМЛ10НИЙХЛОРИДА НА НАВОДОРОЖИВАНИЕ СТАЛЬНОЙ ОСНОВЫ ПРИ ЭЛЕ КТРО ОСАЖДЕНИИ НИКЕЛЯ, ВНУТРЕННИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И МИКРОТВЕРДОСТЬ ПОКРЫТИЯ
В.А. Слежкин, С.М. Белоглазое
Калининград. Калининграоский ¿осуоарственный университет
ВВЕДЕНИЕ
Защита изделий от коррозии - один из определяющих факторов применения гальванопокрытий. При этом само изделие после нанесения покрытия приобретает отчасти механические свойства, отличающиеся от свойств основного материала Многие металлические покрытия, нанесенные гальваническим способом, мало влияют на прочность при спокойной нагрузке, однако при динамических, особенно при знакопеременных нагрузках, снижают предел усталостной прочности [1,2]. Особенно это явление характерно для никелезых и хромовых покрытий. Ранее [3. 4] авторы данной работы показали, что нхжт'яые покрытия в очень сильной степени уменьшают усталостную прочность пружинных сталей за счет наводороживания стали и высоких растягивающих внутренних напряжений в покры-
тии. Причем авторы оценили долю каждого из этих факторов в снижении усталостной прочности. В развитие предыдущих результатов выполненная работа посвящена исследованию сульфатного электролита никелирования. модифицированного органическими добав-ками. с целью получения покрытий с незначительными остаточными напряжениями и минимальным нав о дорожив анием основы.
ТЕХНИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
Электроосаждение никеля проводили из электролита состава (г/л): МЙОд ТНгО - 140: Ыа^БО^ЮНгО - 40; МвБ04 - 25; НгВО, - 20; ЫаС1 - 5; pH = 4,8 ... 5,0 г = = (20 ... 80')° С. В процессе электролиза регистрировали величину' деформации изгиба плоского катода из стали марки 65Г (110x10x0,8), по величине
Тайлш{а 1.
Влияние концентрации бешилтрибу-ппаммошоссторида на внутренние напряжения в покрыло! (а), микротвердость (ЯД концентрацию водорода в приповерхностном слое толщиной 10 мкм (Гн„) и предел усталостной прочности (ст.1); режим электролиза: г = 50° С, / = 1,5 А/дм:
С, ммоль/л а. МПа Я*. МПа Jk. мл г о.|. МПа
- 210 797 0.31 440
0.25 88 557 0.28 445
0.5 135 573 О Г 1 О 460
0.75 195 583 0.16 465
1.0 250 610 0.08 540
0,5 + 0.2 г/л сахарина -60 450 0.075 545
которой рассчитывали внутренние напряжения в покрьтш.
Содержание водорода в стати определяли аноднофотометрическим методом [3]. Микротвердость осадков толщиной 20 мкм измеряли на твердомере ПМТ-3 методом статического г>д«лливания атмазной пирамиды под нагрузкой 0,2 Н. Усталостные испытания пло-ских образцов из стали 65Г осуществляли знакопеременным изгибом (симметричный цикл) на машине электромагшглюго типа в условиях резонансных колебаний с частотой 90 Гц на базе 1010° циклов.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕН*Ш
Никелевые покрытия получали в сульфатном электролите. модифицированном органическими добавками - сахарином и бензиттрибултпаммошпгхторидом.
В электролите без добавок никелевое покрытие формируется с высокими растягивающими напряже-ннями, достигающими 530 МПа при плотности тока 2,0 А/дм2 и температуре 20° С. Увеличение температуры электролита до 50° С позволяет уменьшить напряжения до 140 МПа, однако они по-прежнему остаются достаточно высокими. При этом происходит снижение микротвердости. Введение в электролит сахарина кон-це1гграцией свыше 0,05 г/л приводит к переводу растягивающих напряжении в сжимающие. Мнкротвердость покрытий при этом уменьшается с 1000 МПа - электролит без добавок- до 400 МПа - в алектрол1гге с концентрацией сахарина 0,5 г/л. Бензилтрибутиламмошш-хлорид сложным образом влияет на внутренние напряжешь в покрытии; в зависимости от плотности тока, температуры и концентрации добавки напряжения как увеличиваются, так и уменьшаются, однако остаются при этом растягивающими. Следует отмелпъ, что при этом наблюдается парахтелизм с изменением твердости покрытия.
Одновременное введение в электролит сахарина и бензшприбугиламмонийхлорида позволяет получать покрытия с напряжениями сжатия. Сшгженне напряжений и перемена знака на противоположный в присутст-
вии сахарина связаны с включением в покрытие сульфидной серы.
Исследуемая добавка - бензилтрибутиламмоний-хлорид - проявила себя хорошим 1штиб1ГГором наводо-роживания. Об этом свидетельствуют данные определения концетращш водорода и результаты усталостных испытаний, представленные в таблице. Как видно, конце1лрация водорода в приповерхностном слое достигает существенной величины - 0,31 мл/г (0,015 мл/г -уровень концентрации водорода в исходных образцах), что и является основной причиной снижения усталостной прочности с 600 МПа дтя исходных образцов до 440 МПа - никелированных в электролите без добавок. Электроосаждение никеля в присутствии бензнлтрибу-тил а ммонийхл орида сопровождается существенным уменьшением наводороживания стальной основы -примерно в 4 раза при концентрации 1,0 ммоль/л. Усталостная прочность при этом возрастает до 545 МПа. несмотря на то, что напряжения растяжения при этом возросли до 250 МПа. Одновременное присутствие в электролите бензилтрибутиламмонийхлорвда и сахарина приводит к формированию покрыло'! с напряже-ниями сжатия. При этом наличие в электролите саха-pioia незначительно сказывается на навод^рпживашо! стальной основы. Предел усталостной пр^-шости в этом случае повышается, по-видимому, прежде всего за счет перевода напряжений растяжения в напряжения сжатия (табл. 1 ).
ВЫВОДЫ
Показано, что наводороживание стальной основы при электроосаждении никеля можно существенно уменьшить введением в электролит бензилтрибути-ламмонийхлорида. Установлено, что снижение усталостной прочности пружшоюй стали обусловлено в основном наводороживаш!ем стальной основы и в гораздо меньшей степени растягивающтп! напряжениями в шпселевом покрыло!, способствующий! B03IÜ1KH0BC-шоо в нем концентраторов напряжеш!я. Никелирова-mie пружинной стали 65Г в присутствш! бензиллрибу-тиламмонийхлорида позволяет увеличить ее усталостную прочность примерно на 23 % по сравнению с ни-келироваш!ем в электролите без добавок.
ЛИТЕРАТУРА
1 Белоглазое СМ. Наводороживание стали при электрохимических процессах М.: Изд-во ЛГУ, 1975 411 с
2 Михайлов АЛ. Обработка деталей с гальваническими покрытиями М Машиностроение, 1981. 145 с.
3 Слежкин В.А. Изучение причины понижения усталостной прочности пружинной стали 65Г при никелировании // Коррозия и зашита металлов Сб научн тр. / Калинингр. гос ун-т Калининград. 1978 Вып 4 С 98-102
4 Белоглазое СМ, Слежкин ВЛ. Улучшение усталостных характеристик пружинной стали, никелированной в сернокислом электролите с добавкой сахарина // Коррозия и защита металлов: Сб. научн. тр / Калинингр гос ун-т. Калининград. 1980. Вып. 5 С 54-58.
5. Шкловкая HJO. Методы определения водорода в тонких слоях металла н их применение к исследованию процессов электролитического цинкования стали Автореф дис ... канд хим наук М. 1971 24 с.
