CC BY
55
УДК 620.193.2.621
С.Н. Барабанов, С.С. Попова, Ю.Л. Самчук
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ПАРОТЕРМИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ СТАЛИ
Показана перспективность применения метода паротермического оксидирования для повышения коррозионной стойкости изделий из стали.
Паротермическое оксидирование, коррозионная стойкость, покрытие, сталь
S.N. Barabanov, S. S. Popova, Y.L. Samchuk
INFLUENCE OF THE VAPOURTERMAL MODE OF OXYGENATING ON CORROSION
RESISTANCE OF STEEL
Prospects of application of a method of vapourtermal oxygenating for increase of corrosion resistance ofproducts from steel are shown.
Vapourtermal oxygenating, corrosion resistance, covering, steel
Наиболее важной качественной характеристикой любого защитного покрытия является его коррозионная стойкость. Нами проведены исследования коррозионных свойств покрытия весовыми (по потере массы) и электрохимическими методами. На рис. 1 представлены потенциодинамические кривые, снятые на различных образцах в 3% растворе NaCl со скоростью разверти потенциала 10 мВ/с.
/<?-16141210/В-42-о
•Я--<г-6--<р-■10-11-14-16V/Рис. 1. Потенциодинамические i, E кривые коррозионной устойчивости образцов стали, оксидированных при различных температурах, снятые в 3% растворе NaCl при Vр=10 мВ/с.
Режимы оксидирования: 1 - неоксидированная, 2 - Т=400 оС, 3 - Т =500 оС, 4 - Т=550 оС,
5 - Т=650 оС, 6 - Т=700 оС
Этот метод является методом ускоренных коррозионных испытаний, на основании которых по ходу потенциодинамической кривой и характеру пиков можно выявить образующиеся фазы при различных потенциалах. По протяженности кривой оцениваются коррозионная устойчивость образцов. Из рис. 1 видно, что для неоксидированной стали и стали, оксидированной при Т=400 оС, область устойчивого состояния не превышает 0,5...0,8 В, то есть уже в области отрицательных потенциалов наблюдается процесс анодного растворения. Бестоковый потенциал на образцах неоксидированной стали и оксидированной при различных температурах имели следующие значения: -0,63 В (неокс.); -
0,42 В (400 оС ); 0,41 В (500 оС); -0,42 В (550 оС); -0,46 В (650 оС); -0,44 В (700 оС). Оксидированные
образцы стали являются устойчивыми вплоть до потенциалов +1,3______+1,4 В, положительней которых
достигается область активного выделения 02 , что проявляется в значительном увеличении скорости процесса коррозии образцов.
Наиболее устойчивым является покрытие, сформированное при Т=550 оС. На потенциодинами-ческих кривых в области потенциалов -0,8.-0,4 В выявлены пики тока для покрытий, полученных при Т=550 и 650 оС. В соответствии со стандартными электродными потенциалами соединений Бе при ф= 0,8 В в структуре покрытий выявляется наличие гидроксидов Бе(0Н)3 и Бе(0Н)2, отличающихся низким произведением растворимости.
При потенциале -0,4 В в составе покрытия присутствуют магнетит Бе304 Ь следы вюстита БеО. Наличие гидроксидов Бе, магнетита и вюстита в небольшом количестве определяет коррозионную стойкость покрытия, сформированного при Т=550 оС.
При более высоких температурах (700 оС) и более низких (500 оС) температурах выявлена площадка токов в области потенциалов от 0 до 1,2 В, характерных для образующейся фазы Бе203, БеО и соединений двухвалентного железа. Для уточнения величин токов коррозии и установления зависимости плотностей токов коррозии и установления зависимости плотностей токов коррозии от температуры оксидирования нами снимались потенциостатические катодные и анодные импульсные кривые на образцах стали оксидированных при различных температурах в сравнении с неоксидирован-ной сталью. Полученные данные представлены на рис. 2 и 3.
Рис. 2. Потенциостатические катодно-анодные импульсные кривые, снятые на образцах стали в 3% растворе ЫаО!. 1 - сталь неоксидированная; 2 - сталь оксидированная при Т= 400 оС
и
/0
1м4/смг У У5 /V 4 / в
г
-1,мА/см* \ 3 141'
Рис. 3. Потенциостатические катодно-анодные импульсные кривые, снятые на образцах стали
в 3% растворе №С1. Режимы оксидирования: 1 - Т =500 °С, 2 - Т=550°С, 3 - Т=650°С, 4 - Т=700 °С
Рис. 4. Зависимость плотности тока коррозии от температуры оксидирования.
Продолжительность обработки: 1 - 30 мин.; 2 - 50 мин.; 3 - 100 мин
Анализ импульсных кривых позволил установить следующие закономерности: наиболее высокие скорости процессов коррозии наблюдались на неоксидированной стали и на образцах, термообработанных при Т=400 оС. Дальнейшее увеличение температуры до 500-550 оС приводит к снижению скорости коррозии в 4-7 раз. Токи коррозии при этом снижаются от 25 мА/см2 (неоксидированная сталь) до 3 мА/см2 (Т=550оС). При дальнейшем увеличении температуры до 650 оС не смотря на более толстое покрытие ток коррозии возрастает до 7 мА/см2, а при толщине 15 мкм (Т=700 оС) скорость коррозии снижается до 2 мА/см2. Но в этом случае большую роль играет не фактор сплошности покрытия, а фактор многократного увеличения толщины. Зависимость плотности тока коррозии от температуры оксидирования, представленная на рис. 4, носит экстремальный характер и подтверждает полученные нами данные по влиянию продолжительности термообработки и толщины покрытия на плотность тока коррозии.
Вывод: из рисунка видно, что наименьшая плотность тока коррозии, полученная в области температур Т~550 оС, что подтверждает правильность высказанных нами и приведенных в литературе данных о перспективности покрытия полученная при Т=550 оС. Не смотря на снижении скорости коррозии при Т=700 оС они не могут быть рекомендованы в производство в следствии высокой энергоемкости процесса, что подтверждается экономическими расчетами.
Проведенные экспериментальные исследования позволюят выбрать температуру оксидирования изделий из стали Т=550 оС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барабанов С.Н. Экологически чистая технология получения композиционных оксидполи-мерных антикоррозионных, износоустойчивых декоративных покрытий на основе термопластичных порошков П-ХВ-716 и П-ВЛ-212 // Известия высших учебных заведений: Науч.-техн. журнал. Т. 49, Вып. 1. Иванов. гос. хим.-технол. ун-т, Иваново, 2006. С. 112-114.
2. Барабанов С.Н. Механизм и кинетика развитых стадий роста магнетитных пленок при паротермическом оксидировании железа и его сплавов // Известия высших учебных заведений: Науч.-техн. журнал. Т. 49. Вып. 1. Иванов. гос. хим.-технол. ун-т, Иваново, 2006. С. 114-118.
3. Барабанов С.Н., Есин А.А., Серянов Ю.В. Оптимизация технологии получения композиционного оксид-полимерного покрытия на основе порошка «Пигма П-201» // Вестник СГТУ. 2006. №3(14). Вып. 1 С. 101-103.
Барабанов Сергей Николаевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Физическое материаловедение и технология новых материалов» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Попова Светлана Степановна -
доктор химических наук, профессор кафедры «Технология электрохимических производств» Эн-гельсского технологического института Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Самчук Юлия Леонидовна -
студент кафедры «Физическое материаловедение и технология новых материалов» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Статья посту
Sergey N. Barabanov -
Ph.D., senior lecturer chair «Physical substance and technology new materials» Gagarin Saratov State Technical University
Svetlana S. Popova -
D. Chem., Professor of «Electrochemical Production Technology» Engels Institute of Technology Gagarin Saratov State Technical University
Yuliya L. Samchuk -
Student of Department
«Physical substance and technology
new materials» Gagarin Saratov State Technical
University
а в редакцию 03.04.13, принята к опубликованию 30.04.13
