CC BY
49
УДК 620.197
ЗАЩИТА СТАЛИ, МЕДИ И ЛАТУНИ ОТ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ ЦИНКНАПОЛНЕННЫМИ КОНСЕРВАЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
© П.Н. Бернацкий
Изучена защитная эффективность цинкосодержащих масляных композиций (ЦМК) на основе ТМ по отношению к стали и отработанного масла И-20А по отношению к меди и латуни посредством коррозионных испытаний в нейтральном хлоридном растворе, термовлагокамере Г-4 как функция природы масла и концентрации цинкового порошка.
По ГОСТ 9.042-75 были проведены коррозионные испытания в 3%-ном растворе хлорида натрия в течение 14 суток (комнатная температура, воздушная атмосфера) на образцах стали прямоугольной формы размером 29,5x29,5x3 мм, меди прямоугольной формы размером 72,6x25,7x4,3 мм и латуни прямоугольной формы размером 71,2x25,1x3,7 мм. Пленки масляных композиций наносили на образцы погружением в исследуемые составы при 20 °С.
Скорость коррозии К рассчитывалась по формуле:
К = *т, (1)
5т
где 5 - видимая площадь поверхности образца, м2; т - время экспозиции, ч; Дш - потеря массы в процессе эксперимента.
Величина защитного действия масляных композиций г оценивалась согласно выражению:
2 = Ко-К _ 100%, (2)
К о
где Ко и К - соответственно скорости коррозии образцов стали без покрытия и с нанесенным консервацион-ным материалом.
ЦМК готовили путем перемешивания цинкового порошка с исследуемыми маслами до образования однородной суспензии.
На получаемые результаты существенное влияние могут оказывать толщина защитной пленки, а также концентрация в ней ингибирующих добавок. В связи с этим исследования проведены в интервале концентраций цинкового порошка от 25 до 75 мас. %.
Пленка масляной композиции наносилась на образцы при 20 °С путем погружения их в ванну с составом, после чего образцы выдерживались при этой температуре до прекращения стекания масла и оставались на сутки на воздухе при комнатной температуре. Затем помещались в коррозионную среду. Гравиметрически
оценивалась толщина образовавшейся защитной пленки. Время экспозиции в растворе составляло 14 суток.
Влияние концентрации порошка цинка в композициях с трансформаторным маслом на защитную эффективность по отношению к стали показано в табл. 1.
Таблица 1
Влияние концентрации на защитное действие (Д %) масляной композиции цинкового порошка на основе ТМ масла по отношению к стали в 3%-ном растворе №С1 при 20 °С (продолжительность испытания 336 ч)
СХп порошка, мас.% Толщина пленки Н, мкм Скорость коррозии К' 10-6, г/м2 ч г, %
Без пленки - 4,425 -
0(чистое масло) 10,16 3,090 30,5
25 12,15 2,115 52,6
50 14,56 1,659 63,5
75 16,67 0,940 79,4
Таблица 2
Влияние концентрации на защитное действие (7, %) масляной композиции цинкового порошка на основе отработанного И-20А масла по отношению к меди (числитель) и латуни (знаменатель) в 3%-ном растворе №С1 при 20 °С (продолжительность испытания 336 ч)
С2п порошка, мас.% Толщина пленки Н, мкм Скорость коррозии К 10 -6, г/м2 ч г, %
Без пленки - 2,051/1,945 -
0(чистое масло) 6,98/8,63 1,287/0,935 37,1/52,4
25 10,7/12,6 0,976/0,735 52,6/62,3
50 11,6/14,2 0,567/0,605 72/69,1
75 14,3/18,6 0,225/0,165 89/91,5
Таблица 3
Влияние концентрации на защитное действие (X, %) масляной композиции цинкового порошка на основе ТМ масла по отношению к стали в термовлагокамере Г-4 при 40 °С (продолжительность испытания 720 ч)
С2п порошка, мас.% Толщина пленки Н, мкм Скорость коррозии К 10-6, г/м2 ч г, %
Без пленки - 1,61 -
0(чистое масло) 10,28 0,645 60
25 14,55 0,445 72
50 20,67 0,155 90
75 32,91 0,048 97
Таблица 4
Влияние концентрации на защитное действие (X, %) масляной композиции цинкового порошка на основе отработанного масла И-20А по отношению к меди (числитель) и латуни (знаменатель) в термовлагокамере Г-4 при 40 °С (продолжительность испытаний 720 ч)
С2п порошка, мас.% Толщина пленки Н, мкм Скорость коррозии К10-6, г/м2 . ч г, %
Без пленки - 0,28/0,38 -
0 (чистое масло) 7,25/8,96 0,136/0,188 51,4/50,5
25 12,36/13,65 0,08/0,105 71,4/72,5
50 13,87/15,65 0,038/0,044 86,4/88,4
75 20,44/22,56 0,009/0,007 96,8/98,1
Из табл. 1 видно, что толщина покровной пленки увеличивается с ростом С2п. Цинкосодержащие составы характеризуются существенно антикоррозионной эффективностью, доходящей до 79,4 % (в случае с С2п = 75 %). Легко видеть, что увеличение концентрации добавки цинкового порошка в композиции способствует повышению ее защитного действия (с 30,5 до 79,4 %).
Аналогичным образом исследовалась защитная эффективность цинкнаполненных составов на основе отработанного И-20А по отношению к меди и латуни. Результаты эксперимента представлены в табл. 2.
Из табл. 2 видно, что повышение содержания цинкового порошка в покрытиях способствует повышению их защитного действия как по отношению к меди (89 %), так и по отношению к латуни (91,5 %).
При сопоставлении защитной эффективности исследуемых КМ на стали, меди и латуни (табл. 1 и 2) видно, что величина защитного действия композиций
увеличивается с увеличением толщины пленок. И защитный эффект на латуни выше защитного эффекта для меди.
Известно, что скорость восстановления ионов меди на поверхности латуни определяется наличием на ней оксидных, гидроксидных и т. п. слоев, а также адсорбцией поверхностно-активных веществ. Поэтому наличие на поверхности латуни пленок различной природы сильно сказывается на времени начала интенсивного обесцинкования.
Таким образом, природа растворителя основы влияет на защитную эффективность композиции: составы на основе ТМ и отработанного И-20А масла проявляют эффект торможения коррозии в условиях, моделирующих морскую воду.
Исследованию защитной эффективности по отношению к стали, меди и латуни также были подвергнуты цинкосодержащие масляные композиции (ЦМК) в термовлагокамере Г-4. Эти эксперименты проведены в течение 30 суток (720 ч) с суточным циклом работы: 8 ч при 40 °С и 100%-ной относительной влажности, остальное время суток - в условиях отключения камеры и естественного снижения температуры при закрытой дверке.
Коррозионные испытания в термовлагокамере являются значительно менее дифференцирующими, чем испытания солевого раствора хлорида натрия. Однако они одновременно лучше моделируют условия атмосферной коррозии стали и других металлических изделий. Их недостаток - периодическое изменение условий коррозионного процесса за счет варьирования во времени влажности и температуры среды.
Особенностью состояния покрытия в этих опытах является сползание защитных пленок в процессе эксперимента, выраженное в локальном оголении поверхности электродов под влиянием периодической конденсации влаги при охлаждении и разогреве термовлаго-камеры. Рост Съп в композиции приводит к уменьшению сползания защитных пленок, по-видимому, повышая работу адгезии.
Полученные результаты представлены в табл. 3 и 4.
Приведенные результаты свидетельствуют о высокой противокоррозионной эффективности композиций цинкового порошка в минеральных маслах по отношению к стали (97 %), меди (96,8 %) и (до 98,1 %) по отношению к латуни в условиях атмосферной коррозии при удовлетворительной адгезии масляных пленок к поверхности. Причем защитная эффективность композиций по отношению к латуни даже немного выше, чем соответствующих композиций по отношению к меди. Как и в случае водных растворов №С1, повышение содержания цинка в масляных композициях способствует повышению толщины покровной пленки и увеличивает антикоррозионную эффективность состава.
Таким образом, исследуемые составы в атмосферных условиях гораздо более эффективны для защиты стали, меди и латуни, чем в водных солевых растворах.
Поступила в редакцию 15 ноября 2007 г.
