Дослідження корозійної поведінки сталі в фосфатовмісних розчинах на основі триполіфосфату натрію

Дослідження корозійної поведінки сталі в фосфатовмісних розчинах на основі триполіфосфату натрію

Вступ

Продовження термінів експлуатації різних металоконструкцій до їх морального зносу - основна мета вирішення багатовікової проблеми корозії металів. Згідно визначенню термін «корозія» означає процес, який полягає у фізико-хімічній реакції між металом та довкіллям, що наводить до змін у властивостях матеріалу і довкіллі. Результатом процесу є «корозійний ефект», що скорочує терміни служби металоконструкцій, погіршуючи функціональні характеристики технічних систем та призводить до збільшення витрат, пов′язаних з необхідністю постійного вдосконалення на практиці методів захисту, якими ми сьогодні розташовуємо.

Атмосферна корозія протікає переважно з кисневою деполяризацією, і, отже, інтенсивність корозії залежить від кількості кисню, що поступає з кородуючої поверхні. Тонкі плівки атмосферної вологи небезпечні тому, що добре насичені киснем. Продукти атмосферної корозії - іржа та ін. - зазвичай стримуються на поверхні виробу, підсилюючи корозійне руйнування металу.

У процесах виробництва металевих виробів оберігання їх від корозії на стадії виготовлення, а саме: у міжопераційний період, в процесі збірки деталей, при зберіганні в цехових або міжцехових складах диктується не лише економічними, але і екологічними міркуваннями, має велике значення і є важливим завданням міжопераційного захисту.

Засоби, які використовують для захисту металів від корозії, залежно від їх призначення і умов вживання можна розділити на наступні групи:

·        водні розчини контактних інгібіторів атмосферної корозії, які використовують переважно при міжопераційному захисті і при тривалому захисті з бар'єрною упаковкою;

·        інгібуючі масла і консистентні мастила, інші засоби консервації, які застосовують на час транспортування і зберігання;

·        металеві і неметалічні захисні покриття, які використовують на період тривалої експлуатації;

·        летучі інгібітори.

Важливою особливістю міжопераційного захисту є його функціональний зв'язок з технологією процесу виробництва. Це означає, що він повинен не заважати подальшим технологічним операціям. Найбільш раціональним є поєднання міжопераційного захисту з операціями обробки деталей, і лише там, де це неможливо здійснити, вводять міжопераційний захист, як окрему технологічну операцію.

Слід зазначити, що найбільш поширеними у виробничій практиці для міжопераційного захисту металопрокату є неорганічні водорозчинні склади, які якісно можна розділити на наступні групи: содонітритні, тринатрійфосфатні, лужні, хромовмісткі.

До їх недоліків слід віднести ненадійність захисту, шкідливість, погані умови праці. Вживання хроматів неможливе із-за їх токсичності, складності їх знешкодження. До властивостей, що обмежують вживання деяких неорганічних інгібіторів, слід віднести наявність критичної концентрації, нижче за яку стимулюється корозія, вплив рН середовища.

Тому розробка нових ефективних, нешкідливих і дешевих засобів для міжопераційного захисту металопрокату від атмосферної корозії є актуальною. При цьому вибір оптимального концентраційного складу водного інгібованого розчину є невід'ємною частиною такої розробки.

Серед засобів, які використовують для міжопераційного захисту металів від атмосферної корозії, в даний час широке вживання знайшли водні розчини контактних інгібіторів атмосферної корозії.

Дія неорганічних інгібіторів атмосферної корозії в даному випадку зводиться в основному до зрушення потенціалу металу у бік позитивних значень за рахунок створення захисної конверсійної плівки завтовшки в декілька мікрометрів.

Найбільш поширеними речовинами для міжопераційного захисту є неорганічні водорозчинні інгібітори: нітрити, фосфати, хромати, силікати.

Відмінною рисою методу захисту виробів за допомогою інгібіторів шляхом їх нанесення на поверхню металу виробу з водних розчинів або органічних розчинників є їх простота і дешевизна.

Останнім часом в практиці металургійного виробництва усе більш широке вживання знаходять поліфосфати - неорганічні інгібітори. Основна перевага перед іншими інгібіторами полягає в тому, що вони малотоксичні і забезпечують захист сталевої металевої поверхні малими концентраціями.

Поліфосфати - неорганічні з'єднання, солі поліфосфорних кислот. Вони побудовані із спіралеподібних ланцюгів, що містять 16-18 тетраєдрів PO3-4. Вони стійкіші в розчинах, чим відповідні полікислоти. Утворюють розчинні у воді комплекси з іонами лужних і лужноземельних металів, а також створюють на поверхні металу безперервні міцні плівки з низькою проникністю для корозійно-активних складових атмосфери.

Основне завдання даної дипломної роботи полягає в дослідженні конверсійних покриттів з нових ефективних, нешкідливих і дешевих розчинів для міжопераційного захисту металопрокату від атмосферної корозії. Досить актуальним є використання триполіфосфату натрію. У даній роботі дослідження проводилися на зразках із сталі 05кп. Використовувалися розчини на основі (мас. %) 12 триполіфосфату натрію.

1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

1.1 Стан питання та задачі дослідження

.1.1   Захист від атмосферної корозії зі застосуванням інгібіторів

Корозія - вельми розповсюджений вид руйнування металів, який приносить величезні збитки народному господарству. Одним з прикладів корозії металів може бути корозія металоконструкцій та виробів в атмосфері.

Атмосферна корозія - електрохімічний процес руйнування металу в електроліті, що утворюється в результаті конденсації на поверхні виробу молекул води й присутності в атмосфері різних газів. Корозійне руйнування відбувається внаслідок роботи численних мікроелементів, які виникли на поверхні металу.

Відмінною її особливістю являється те, що вона протікає не в об’ємі електроліту, а в тонких шарах. Тонка плівка електроліту обумовлює дуже інтенсивне порівняно з об’ємом електроліту надходження кисню до металевої поверхні і призводить до того, що катодні процеси атмосферної корозії протікають переважно з кисневою деполярізіцією, при тому з великою швидкістю [1, 2, 3].

Навіть такі метали, які в нейтральних електролітах при повному їхньому зануренні в основному з водневою деполяризацією, під плівкою починають кородувати в значній мірі і з кисневою деполяризацією [4 ].

Одним із найбільш прогресуючих й ефективних методів боротьби з корозією, в тому числі й атмосферної, а на ряду випадків єдиним можливим являється застосування інгібіторів корозії. Введення інгібіторів корозії в агресивну середу в невеликій кількості різко понижується або повністю запобігає корозійне руйнування металів.

Захисна дія інгібіторів пов’язана зі зміною в стані поверхні металу, що захищається і в кінетиці власних реакцій, що лежать в основі корозійного процесу.

Метод протикорозійного захисту металів, оснований на використанні інгібіторів корозії, тобто хімічних з’єднань або їх композицій , «які при присутності в корозійній системі з достатньою концентрацією, зменшують швидкість корозії металів без значної зміни концентрації будь-якого реагенту» [5 ].

Інгібітори вводяться в настільки невеликих кількостях, що на відміну від нейтралізаторів, деаераторів, осаджувачів й інших регуляторів властивостей середовища практично не указують на неї впливу [1, 2].

Використання інгібіторів для захисту металів від корозії можливе і цілісно практично у всіх галузях промисловості та сільському господарству. Найбільш позитивним результатом досягаються в тому випадку, якщо інгібітори задовольняють сукупність конкретних вимог, що визначаються специфікою даною галузі. Не дивлячись на різноманіття цих вимог, можна все ж таки виділити деякі властивості, якими повинен володіти будь-який інгібітор, незалежно від його призначення:

         відсутність шкідливого впливу на хід технологічного процесу, на кількість і на основні робочі властивості металу, що захищається.

         відповідність санітарно-гігієнічним нормам і правилам охорони праці та техніки небезпеки. Не використання інгібіторів, що не пройшли токсилогічні випробування; що не мають характеристик по гранично допустимої концентрації (ГДК) і біологічній стійкості; інгібітори, використання яких може привести до забруднення навколишнього середовища. Не бажане використання інгібіторів з поганим запахом, та тих, що володіють властивостями алергенів. Інгібітори повинні бути пожежо- та вибухобезпечними, тобто не повинні підвищувати небезпеку утворення пожеж та вибухів.

При дотримання цих вимог використання інгібіторів являється економічним, ефективним і універсальним методом захисту металів від корозії, так як здійснюється без порушення істотних технологічних режимів і практично не потребує додаткового устаткування [7].

В даний час розроблено декілька способів застосування інгібіторів для захисту виробів від атмосферної корозії:

         нанесення інгібіторів на поверхні металу виробу із водних розчинів чи органічних розчинників;

         сублімація інгібіторів на поверхні виробів з повітря, насиченого парами інгібітору;

         нанесення на поверхню металу полімерної плівки, що містить інгібітор корозії;

         упаковка виробів в інгібований папір.

Одним із класів інгібіторів атмосферної корозії являються контактні інгібітори, які представляють собою такі речовини , захисна дія котрих проявляється лише при безпосередньому нанесенні на поверхню металу.

Контактні інгібіторі на відміну від летких не потребують гарної герметизованої упаковки, так як леткість цих інгібіторів мала й немає небезпеки видалення їх з поверхні виробу й з пакувального простору шляхом мимовільного випаровування. Законсервовані контактними інгібіторами вироби підвергаються наступному пакуванню тільки для запобігання механічного видалення інгібітору в процесі травлення й транспортування .

Контактні інгібітори являють собою переважно неорганічні з’єднання .

В якості контактних інгібіторів запропоновано достатньо багато з’єднань . Порядок причин в промисловості знайшли застосування нітрити, бензоати, борати, фосфати і хромати [1, 2, 4, 6].

Метод застосування нітриту натрію, також як й інших інгібіторів, зводиться в основному до нанесення його на поверхню металів із водних розчинів. Одним із недоліків цього методу являється те, що в особливо засушливу пору року, розчини інгібіторів висихають і на поверхні металу виділяються кристали інгібітору, які можуть осипатися з поверхні виробу. В умовах ж підвищеної вологості інгібітор, що розчинився в плівці вологи, може стекти разом з водою. В обох випадках на місцях, з яких видаляється інгібітор, при несприятливих умовах може розвиватися процес корозії

Для усунення цього недоліку за останні роки був розроблений метод, що дозволяє, зберегти інгібітор на поверхні металу на протязі всього періоду зберігання в розчиненому стані незалежно від вологості атмосфери. сутність методу зводиться до введення у водні розчини інгібіторів речовин, які підвищують їх в’язкість [4].

Нітрити, порівняно з хроматами - дешевше, декілька менш токсичні, хоча можуть бути алергенами для шкіряного покрову, безкольорові й ефективні в присутності іржі. Нітрити корисні в якості антикорозійних добавок до водно- масляним емульсіям (мастильно-охолоджуючим рідинам для обробки металів різанням) й до антифризам.

Хромати калію та натрію давно застосовуються в якості інгібіторів атмосферної корозії. Вони володіють високою захисною здатністю по відношенню до чорних і кольорових металів і їх поєднанню, в тому числі магнію і його сплавам.

За останній час запропоновано використання органічних хроматів. Їх дослідження та створення було пов’язано з наміром створити леткі інгібітори на сонові хромат- іонів Однак виявилось, що органічні інгібітори хромати, також як і неорганічні, володіють малим тиском парів і можуть бути використані як контактні інгібітори.

Хромати калію та натрію застосовуються або шляхом промивки виробів водними розчинами інгібіторів, або інгібітори вводяться в папір, в який потім загортають вироби. Ці інгібітори захищають одночасно чорні та кольорові метали (сталь, чавун, мідь та її сплави, нікель, олово, алюміній та ін.). Хромати циклогексиламіну використовуються у вигляді порошку, який розпиляють на поверхні виробу. Захист цими інгібіторами забезпечується 5 років. Одним із головних недоліків хроматів являється токсичність й окрас цих з’єднань не дозволять вводити їх в побутову воду. Ефективність дії хроматів залежить від їх концентрації, рН розчину й наявності інших солей.

Хромати та біхромати дуже небезпечні інгібітори. При їх недостатній концентрації і наявності в розчині галогени - іонів, особливо СІ, може початися інтенсивна локальна корозія металу. В присутності СІ концентрація хроматів, яка необхідна для захисту сталі, повинна бути збільшена [2].

Інгібітором атмосферної корозії є бура, яка добре захищає від корозії сталь, При вмісті в ній 35 мг/л іонів хлору оказалось достатнім 0,8 - 1,0 % бури, щоб корозія знизилась з 570 г/дм2 до 0,1 мг/дм2 за 3 місяці. Борати створюють буферну ємкість, яка запобігає підкисленню середовища.

Бажане використання бури або боратів в сполученні з відомими інгібіторами: нітритами, хроматами і фосфатами. Багато з цих композицій, що містять з’єднання бора, дозволяють захистити від корозії сталь, чавун, цинк та ін.. Крім того, адсорбційна плівка володіє гідрофобними властивостями, витісняє вологу з поверхні металу.

.1.2 Міжопераційний захист металовиробів

Під час технологічного процесу виготовлення виробів метал піддається впливу хімічних агентів, що здатні визивати корозію (гартівні солі, травильні розчини, змащуючо-охолоджуючі рідини і т.д.).

Часто корозія деталей і окремих елементів з’являється при виготовленні виробів в наслідок захвату їх руками, високою відносною вологістю повітря або через забруднення атмосфери приміщень агресивними газами. Тому в звичайних умовах цеху деталі, що пройшли дробеструйну, гідро абразивну обробку різцем, якщо тільки вони не виготовлені із корозійностійких матеріалів, можуть зберігатися між операціями обробки деталей без спеціального захисту від корозії не більше 2 годин; деталі з шліфованою поверхнею - 4-5 годин; Покриття фосфатною чи окисною плівкою - 24 години. По цій причині доводиться приділяти увагу захисту від корозії деталей та виробів на стадії їх виготовлення, а саме: в перервах між операціями обробки виробів, в процесі зборки деталей, при зберіганні деталей та вузлів на цехових або між цехових складах.

Захист від корозії деталей і виробів в перерахованих вище умовах називають міжопераційним захистом. Міжопераційний захист має особливо важливе значення в виробництві металічних виробів.

1.2    Міжопераційний захист інгібіторами

Важливою особливістю між операційного захисту являється його органічний зв’язок з технологією процесу виробництва, тому він повинен не заважати наступним технологічним операціям. Найбільш раціональним являється поєднання міжопераційного захисту з операціями обробки деталей, і лише там, де це неможливо здійснити, вводять міжопераційний захист як окрему технологічну операцію.

Як правило міжопераційний захист поверхні металовиробів складається у обробці поверхні водними розчинами інгібіторами.

Найбільш розповсюдженими речовинами для між операційного захисту є неорганічні водорозчинні інгібітори: нітрити, хромати, силікати. На трубних заводах використовуються содонітритні, тринатрійфосфатні та лужні розчини. Дія неорганічних інгібіторів атмосферної корозії в даному випадку зводиться в основному до зміщення потенціалу металу в сторону позитивних значень за рахунок створення окисної плівки. До групи анодних інгібіторів відносять хімічні з’єднання - плівкостворюючі і окисники,які часто називають пасиваторами Активними групами цих з’єднань зазвичай являються аніони; останні мігрують до поверхні металу при певних умовах пасивують її, при чому в реакції може приймати участь розчинений кисень.

Пасиваторами, що застосовуються для міжопераційного захисту, слугують деякі неорганічні солі (фосфати, нітрити, біхромати лужних металів) або готові концентрати.

Серед органічних інгібіторів слід зазначити амін, як жирного, так і ароматичного ряду і їх солі слабкими органічними і неорганічними кислотами. Із застосованих органічних інгібіторів найкращою захисною дією володіють карбонати амінів, карбонати та бензоати аміноспиртів, моно- и триетаноламін.

Органічні інгібітори звичайно складаються з вуглеводного радикалу, достатньо високомолекулярного й розвиненого, та функціональної групи або декількох груп, що забезпечують захисні властивості даного з’єднання. В якості таких функціональних груп можуть виступати: нітро- й аміногрупи, а також кисневмісні - ефірні, карбоксильні, карбонільні та інші. В залежності від запропонованого часу захисту встановлюється концентрація пасиваторів (1 - 25%). В результаті на поверхні металу утворюється захисна конверсійна плівка завтовшки в декілька мікрометрів [8].

Пасиватори є дуже гарними інгібіторами корозії, однак їх називають небезпечними інгібіторами, тому що при неправильній концентрації, в присутності іонів СІ або невідповідній кислотності середовища вони можуть пришвидшити корозію металу, зокрема визивати дуже небезпечну крапкову корозію.

Пасиватори являються дуже ефективними інгібіторами в нейтральних та лужних розчинах, а при гарному керуванні середовища - навіть в слабо кислих розчинах [2].

В даний час відомо велика кількість водорозчинних інгібіторів й інгібіторних розчинів, що застосовуються для захисту чорних металів від корозії: водний розчин сополімеру складних ефірів малеїнової й акрилової кислот, нітрат натрію, триетаноламінам, тринатрійфосат, триполіфосфат натрію, нітробензойні кислоти, ефіри карбонових кислот, уротропін і т.д.

Солі бора, зокрема тетраборат (бура), перборат натрію часто вводять в склад інгібіторних сумішей. Їх ефективність в значній мірі визначається тим, що вони володіють великою буферною ємністю й тому дозволяють регулювати й підтримувати необхідне значення рН. На основі боратного буфера можна утворити ряд ефективних сумішей, які дають можливість захищати від корозії різноманітні поєднання металів. Наприклад, сумішшю борату натрію й бензотриазола вдається захищати від корозії системі із сталі, чавунв, міді й т.д.

Було проведено дослід з’єднань бору та утворення захисних композицій на його основі. Захисні властивості бури як інгібітору корозії були дослідженні Дулайтом [9].

Нітрит натрію можна застосовувати для захисту чорних металів в між операційному періоді, при зберіганні виробів на цехових складах, а також для консервації на довготривале зберігання. В перших двох випадках, якщо строк зберігання не перевищує трьох місяців, використовуються 5 -15% - ні водні розчини з додаванням 0,3 -0,6 кальцинованої соди (для нейтралізації чистих компонентів атмосфери). Деталі в цьому випадку занурюються на 3 - 15 хвилин в розчин нітриту натрію при температурі 50 - 70⁰С, потім сушаться й укладаються на дерев’яні стелажі

Істотним недоліком нітритів являється те, що в середовищах, де рН менше 5 може утворюватися летка й нестабільна азотиста кислота, яка збільшує швидкість корозії.

Крім того, встановлено, що захисна дія інгібіторів пов’язана з їх поверхнево активними властивостями так, що з підвищенням поверхневої активності посилюється захисна дія.

Із результатів корозійних випробувань слідує, що число нітрогруп в бензольному кільці впливає на антикорозійні властивості нітробензойних кислот. Інгібуюча дія посилюється в ряду: бензойна, О-, М-, П-нітробензойна; 3,5-динітро-, 2,4,6-тринітробензойна кислоти [10].

Цілісно в водних інгібіторних розчинах використовувати суміші з взаємним посиленням компонентів. Такі розчини краще складуть із поверхнево-активних катіонів й аніонів або поверхнево-активних молекулярних речовин з речовинами аніонного характеру, які володіють властивостями до хемосорбції.

Інгібіторні розчини з поверхнево-активними речовинами (ПАР) застосовують при захисті труб від корозії на час складського й міжопераційного зберігання, транспортування. При довготривалому захисті труб інгібіторними розчинами застосовують додаткову бар’єрну упаковку вологонепроникними матеріалами.

Необхідна умова захисту металу інгібіторними розчинами - створення на поверхні труб міцної пасивної плівки, що обумовлена присутністю інгібіторів корозії. Встановлено, що умови пасивавації поверхні труб, які забезпечують їх захист від корозії на тривалий термін, створюються при спільній дії інгібітору корозії й адсорбції поверхнево-активних іонів, що блокують найбільш активні центри поверхні. Введення в склад розчину інгібітору ПАР надає вплив на анодну пасивацію металу та захисних властивостей плівок.

Відмінні за своєю природою домішки ПАР по-різному впливають і на корозійні процеси. Сульфопонат, сульфонал, поліетиленполіамін та інші ПАР покращують захисні властивості інгібітору. Інші ж домішки (сульфопон, ДР-РАС) не надає помітного впливу, а, наприклад синтанол навіть погіршує захисні властивості пасивної плівки на металі.

ПАР надає вплив як на анодні процеси роботи мікрогальваноелементів внаслідок адсорбції, так і на катодні. Повна пасивація металу в розчинах інгібіторів з ПАР наступає при більш низьких концентраціях інгібіторів, ніж в розчинах без ПАР.

Корозійні випробування підтверджують підвищення стійкості плівок, отриманих в інгібуючих розчинах з ПАР.

ПАР в інгібованих розчинах знижують їх поверхневий натяг, що забезпечує покращення змочування поверхні труб і рівномірність покриття її інгібітором.

Уповільнення корозійного процесу наступає вже при концентрації ПАР в інгібованому розчині, що складає 0,25%.

Введення ПАР в розчини інгібіторів зміщує електродний потенціал сталі в цьому розчині в область позитивних значень.

Домішка сульфоналу в кількості 0,25% до розчину нітробензойної кислоти знижує величину анодної поляризації. В даному випадку захисний ефект складається з двох факторів: дії окисника (0-нітробензойної кислоти), який, відновлюючись, зміщує потенціал металу в бік більш позитивних значень, і додаткової дії ПАР, що обумовлює виникнення анодної поляризації.

Очевидно ПАР, підвищуючи анодну поляризацію металу, робить можливим протікання реакції утворення окислів.

При цьому окисла плівка запобігає корозії, а більша частина таку витрачається на виділення кисню.

Згідно з літературними даними, при розробці інгібованого розчину для міжопераційного захисту труб випробування на корозійну стійкість проводили при відносній вологості 70 - 80% [10].

Найбільшою міцністю і корозійною стійкістю відмінюється пасивна плівка, отримана в розчині тринатрійфосфату (10 г/л) і сульфопоната (2 г/л) [14]. Вона зберігає свої захисні властивості на протязі 180 діб (7 - 10 діб в розчині без ПАР). Ця пасивна плівка може бути використана під лакофарбове покриття й під захисну антикорозійну змазку. Плівка прозора, без видимих слідів солей, легко змивається водою.

Достатньо надійний захист забезпечує інгібуючий водний розчин, що містить 0,25 - 0,50% (по масі) нітробензойною кислотою та 0,25 - 0,50 % (по масі) поліетиленаміна.

Застосування поліетиленаміна сприяє зниженню витрат інгібітору при тій же ступені захисту в 12 - 20 разів. Інгібуючий розчин на основі нітробензійній кислоти та поліетиленаміна забезпечує гарний захист вуглецевих та низько вуглецевих сталей після травлення, полірування, механічної обробки.

Перспективне застосування інгібованого розчину на основі ефірів насичених дикарбонових кислот (0,5 - 0,7 % (по масі)). В склад сульфопонату входять алкілсульфопонат та поліпептиди (ТУ 38-1-0,7-4-70). Інгібіторний розчин на базі ефірів насичених дикарбонових кислот забезпечує створення на поверхні металу, що захищається, щільної адсорбційної плівки.

Таким чином , як показує аналіз застосування води розчинів контактних інгібіторів в практиці прокатного виробництва, тимчасовий захист металічних предметів (на термін до декількох тижнів) може бути досягнута за допомогою пасивації вже на стадії їх виготовлення, наприклад, при використанні пасивуючої ванни, а також введенням пасиваторів в воду під час промивки після травлення, видалення іржі або закалювання,або в мастильно-охолоджувану рідину при механічній обробці.

Найбільш застосовувані в виробничій практиці для міжопераційного захисту металопрокату найбільш часто використовують неорганічні водорозчинні склади, які якісно можна розділити на наступні групи: содонітритні, тринатрійфосфатні, лужні та хромовмісні. Має ряд недоліків при їх використанні слідує віднести ненадійність захисту, шкідливість, погані умови праці.

Технічний нітрит натрію отруйний, вибухонебезпечний, сприяє самозайманню горючих матеріалів, являючись окисником. Нітрит натрію діє на судинну систему і склад крові, при довготривалому контакті вражає шкіру та викликає відтік рук і ніг.

Застосування хроматів утрудняє їх токсичність, складність знезброєння. До властивостей, що обмежують застосування деяких контактних інгібіторів, слід віднести вплив рН середовища і наявність критичної концентрації, нижче якої стимулюється корозія.

Аналіз технологічних схем, що застосовуються в трубному та метисному виробництві, показує, що найбільш раціональним являється поєднання міжопераційного захисту з операціями обробки виробів: пасивацією, знежирення, нейтралізацією і лише там, де це неможливо здійснити, вводять міжопераційний захист, як окрему технологічну операцію [10, 11, 12].

Виходячи із цього, можна сформулювати основні вимоги, які пред’являються до сучасних міжопераційних покриттів:

         ефективний захист від корозії металічного виробу терміном не менше, ніж до 240-360 годин;

         забезпечення функціонального зв’язку між технологічними операціями;

         нейтралізація дії на метал зовнішнього середовища, технологічних середовищ и розчинів;

         відсутність в складі масляних, токсичних та летких компонентів;

         склади для нанесення між операційних покриттів повинні складатися із екологічно небезпечних, відносно дешевих та недефіцитних речовин.

Більшість відомих видів покриттів антикорозійного захисту не відповідає цим умовам. Металічні покриття - дорогі, а процес отримання їх складний, довготривалий та потребує стаціонарного устаткування. Лакофарбові покриття негативно впливають на зварку та якість зварного шву, а у випадку застосування фарб на основі свинцевого сурику (що практикувалось порівняно нещодавно) можливо ще важкі отруєння зварювальників й обслуговуючого персоналу. Окисні плівки мало стійкі проти корозії, а захисні масла і різноманітні мастильні матеріали забруднюють дотичні з ними предмети та устаткування, горючі перешкоджають процесу зварки і наступному фарбуванню; видалення мастила являється нелегкою та важко операцією, що контролюється, пов’язаною з великими витратами розчинників й обтирочних матеріалів; наявність критичної концентрації, нижче якої стимулюється корозія. Непридатні також леткі інгібітори й покриття із розчинів нітриту натрію, так як їх застосування потребує герметичного упакування та зберігання металу, що захищається в закритому приміщені. Крім того, метал, захищений від корозії нітритом натрію, важко фарбується [13].

Тому розробка нових ефективних, екологічно не шкідливих, порівняно дешевих засобів міжопераційного захисту металопрокату від атмосферної корозії являється актуальною для зменшення втрат металу, покращення якості металічних виробів, зниження собівартості продукції, а також зменшення витрат на захист навколишнього середовища.

Одним із шляхів вирішення даних потреб - являється використання для створення міжопераційних покриттів, що відповідають умовам сучасного виробництва, поліфосфатів - неорганічних інгібіторів корозії. В даний час в практиці металургійного виробництва ці речовини знаходять все більш широке застосування. Головна перевага поліфосфатів перед другими інгібіторами полягає в тому, що вони малотоксичні й забезпечують захист металу від корозії малими концентраціями

Згідно літературними даним застосовують їх у вигляді домішок до фосфатуючих розчинів, а також самостійно. Крім основної функції - створення протикорозійного захисту плівки - поліфосфати здатні знижувати швидкість корозії в результаті зменшення в виробничому устаткуванні і системах охолодження накипу, пристінних відкладень і шламу.[15, 16,17].

В якості інгібіторів корозії в нейтральному середовищі були випробуванні триполіфосфат натрію, Трилон «Б» та їх суміші. Досліджена корозія ст3 в водопровідній воді при різних температурах. Вміст триполіфосфату натрію залишалося постійним та рівним 0,05г/дм3. Концентрація Трилона «Б» змінювалась в межах 10 -2 ÷ 10-5 г/дм3. Випробування проводили в рухомому середовищі зі швидкістю потоку близько 1м/с [17].

Відомо також, що при ультразвуковому контролі в якості струмопровідного середовища використовується вода, яка змиває пасивну плівку з поверхні металу і сприяє розвитку корозії. Тому цілісно використовувати водний розчин триполіфосфату натрію, плівка якого характеризується найбільшою стійкістю в цих умовах.

Значний інтерес до поліфосфатів, як інгібіторам корозії, не випадковий. Вони являються неорганічними речовинами - солями поліфосфорних кислот, які побудовані із спіралеподібних ланцюгів, які містять 16-18 татраєдрів [PO4]3-. В розчинах поліфосфат більш стійкий, чим відповідні полікислоти. Для нього характерне утворення розчинних у воді комплексів з іонами лужних та лужноземельних металів, а також створення на поверхні металу непереривних, міцних плівок з низькою проникливістю для корозійно-активних складових атмосфери.

Останнє, пояснюється структурною побудовою поліфосфату, оскільки вони побудовані із тетраєдів, які з`єднані в ланцюги, -PO-3-O-PO-3, при чому ланцюги можуть містити до 105 атомів фосфору. Така структурна побудова дозволяє рахувати поліфосфат неорганічними полімерами [PO4]3-. До того ж ланцюговий поліфосфат являється типічним поліелектролітом, оскільки містять сильні кислотні групи [PO4]3-. Властивості молекул поліелектроліту в розчині визначаються електростатичною взаємодією заряджених груп полімерного ланцюгу один з одним і з низькомолекулярними іонами розчину, який в цілому електрично нейтральний.

Аналіз літературних джерел показує, що фасфати і поліфосфати - неорганічні анодні інгібітори - плівкоутворювачі, застосовуються для захисту заліза і сталі в водних середовищах, що мають реакцію, близьку до нейтральної. На відміну від найбільш розповсюджених при міжопераційному захисті контактних інгібіторів - типічних пасиваторів, нітриту натрію і хроматів, особливістю механізму захисту сталі моно- і поліфосфатами являється те, що утворення захисної плівки на поверхні заліза, яка складається із гідроксиду заліза (III), і ущільненою фасфатом заліза (ІІ) можливо тільки в присутності кисню. Така плівка, блокує поверхню металу, знижує швидкість його корозії. Зокрема, в роботі «Технологія кондиціонування води інгібіторами корозії», показано, що найбільша ступінь захисту досягається при використанні полі фосфатного інгібітору, який надає основну дію на катодний процес за рахунок утворення тонкої плівки, що володіє захисними властивостями [17].

Відомо також, що антикорозійні властивості поліфосфатів лужних металів збільшуються при введені різних домішок, які опосередкованим чином забезпечують пасивацію заліза і створюють більш сприятливі умови для адсорбції кисню.

Так для покращення захисних властивостей плівки на поверхні чорних металів із водних розчинів поліфосфатів забезпечується додатковим введенням в склад інгібованого розчину оксиетилірованого моноетаноламіна. Склад розчину (% (по масі)): 0.1-0.2 поліфосфату; 0.05-0.2 оксиетелірованого моноетаноламіна; останнє - вода.

Розчин готують без підігрівання, вводячи компоненти у воду в будь-якому порядку [10].

Мета дипломної роботи: дослідити корозійну поведінку сталі в водних розчинах на основі триполіфосфату натрію з подальшим нанесенням конверсійних антикорозійних покриттів, з метою дослідити їх властивості.

Задачі:

         визначити анодну поведінку сталі 05кп в водному розчині ТПФ Na методом зняття анодних потенціодинамічних кривих;

         нанести конверсійні покриття потенціодинамічним та потенціостатичним методами з цього розчину при потенціалах площадок пасивації;

         оцінити захисні властивості отриманих покриттів шляхом зняття анодних потенціодинамічних кривих в 0,1 н Na2SO4 (електрохімічне моделювання атмосферної корозії).

. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Методика проведення експерименту

.1.1 Методика зняття анодних поляризаційних кривих та дослідження анодної поведінки сталі

Анодні поляризаційні криві були отриманні з використанням потенціостата ПИ-50-1 з програматором ПР-8. Фіксація результатів проводилася за допомогою АЦП моделі Е-154 на комп’ютері, у вигляді залежності струму від потенціалу робочого електрода, починаючи від стаціонарного значення потенціалу електрода в досліджуваному розчині до 2В, зі швидкістю розгортання потенціалу 1 мВ/сек. При знятті кривих використовувалася програма LGraph версія 2.27, для їх обробки - програми Ехсеl та Origin6.1. Температура навколишнього середовища під час проведення дослідів коливалася від 18 до 22⁰С. Попередній аналіз отриманих результатів показав присутність на анодних кривих площадок, які відповідають пасивному стану металу. Явище гальмування процесу розчинення металу при його анодній поляризації пов’язують з утворенням на поверхні металу захисних шарів тієї чи іншої природи. Для дослідження властивостей покриттів такого роду, отриманих на зразках-електродах в розчинах була розроблена методика нанесення покриттів та оцінки їх антикорозійних властивостей.

При проведені експерименту використовувалась скляна електрохімічна комірка. Як електрод порівняння використовувався насичений хлор-срібний електрод. Допоміжним електродом служить платиновий електрод. В стакан, в який був поміщений хлор срібний електрод, був залитий розчин насиченого КСl. В інший стакан з робочим та допоміжним електродами заливався водний розчин триполіфосфату натрія. Робочий електрод був поміщений в касету з прямокутнім отвором. Використовувався електролітичний ключ, заповнений фосфатовмісним розчином, з капіляром Луггіна-Габера, торець якого був направлений до поверхні робочого електрода. Схема електрохімічної комірки, що використовувалась при проведенні дослідів, приведена на рисунку2.1.

- хлор-срібний електрод; 2 - платиновий електрод; 3 - робочий електрод в касеті; 4 - електролітичний ключ; 5 - насичений розчин КС1; 6 - водний розчин триполіфосфату натрія

Рисунок 2.1 - Схема електрохімічної комірки

Розчини, що використовувалися у експериментах були приготовлені та надані для дослідів Національною металургійною академією України, кафедрою покриттів, композиційних матеріалів і захисту металів.

Було виміряне рН розчинів: 12%Na5P3O10, 12% Na5P3O10 + 0,5% гліцерин, 12% Na5P3O10 + 2% Al(OH)3, 12% Na5P3O10 + 2% Na2B4O7, рН-метром МИ-150. Результати вимірювань були занесені до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Використані фосфатовмісні розчини та їх рН.

В якості робочих електродів були використані зразки із сталі 05 кп, розміри та форма котрих вказані на рисунку 2.2.

Перед початком експерименту електрод піддавався такими операціями:

знежиренню Венскою сумішшю;

промиванню дистильованою водою;

сушці;

протиранню спиртом.

.1.2 Методика нанесення конверсійних покриттів при потенціалі пасивації та досліджування їх захисних властивостей

Методика досліджень конверсійних покриттів, отриманих із водних фосфатовмісних розчинів на електроді із сталі 05 кп, при заданому металу потенціалі, який відповідає області пасивації. Для кривих, на яких буде виявлено декілька площадок пасивації, покриття буде нанесено при потенціалах, що відповідають кожній із них.

Конверсійне покриття було нанесено двома способами: потенціодинамічним методом, починаючи від стаціонарного значення потенціалу електрода в досліджуваному розчині до потенціалів, що відповідають середньому значенню пасиваційної площадки, зі швидкістю розгортання потенціалу 1 мВ/сек; методом потенціостатичного нав’язування потенціалу, що відповідає пасиваційній області на анодній поляризаційній кривій, протягом 10 хвилин. При цьому температура навколишнього середовища становила 18 - 22⁰С.

2.1.3 Методика оцінки антикорозійних властивостей одержаних конверсійних покриттів

Зняття анодних потенціодинамічних кривих проводилося в комірці, що описана у підпункті 2.1.1, але з однією відміною: замість фосфатовмісного розчину у стакан з робочим і платиновим електродами та в електролітичний ключ був залитий розчин 0,1 н Na2SO4.(електрохімічне моделювання атмосферної корозії). Методика зняття цих кривих така ж, як у підпункті 2.1.2 - потенціодинамічний метод.

2.1.4 Методика визначення питомої маси та маслоємності

Питому масу та маслоємність покриттів визначали гравіметричним методом. Метод полягає у зважуванні зразків до і після нанесення покриттів.

Маслоємність покриттів визначається як відношення різниці маси до і після занурення зразка з покриттям в індустріальне мастило до його площі, а питома маса покриттів визначається як відношення різниці маси після та до нанесення покриттів до площі зразка за формулою:

                                      (2.1)

де m1 - маса зразка з покриттям, г;- маса зразка до нанесення покриття, г;- площа зразка, м2.

2.2 Результати та їх обговорення

.2.1 Анодна поведінка

Обговорення анодних потенціодинамічних кривих, які були отриманні на двох різних зразках сталі 05 кп.

Хімічний склад обох зразків представлений у таблицях 2.2 та 2.3.

Таблиця 2.2 - хімічний склад першого зразку

Таблиця 2.2 - хімічний склад другого зразку

Рисунок 2.3 -анодна поляризаційна крива знята у 12%Na5P3O10, з першого зразку.

Перша анодна поляризаційна крива отримана з першого зразка в 12% -му розчині Na5P3O10 (рис. 2.3) має три площадки пасивації. Імовірно, на поверхні утворюється захисна плівка, яка в подальшому двічі модифікується, при чому змінюються її властивості та, імовірно, склад.

«Нульова» площадка пасивації (рис. 2.3) лежить в межах потенціалів від −210 до +220мВ, при цьому густина струму анодного розчинення приблизно рівна 0,2 А/дм2, при чому густина струму в межах площадки підвищується. Далі по досягненню +220мВ, анодна густина струму стрибкоподібно падає до 0,07 А/дм2 та утворюється «перша» площадка пасивації (рис. 2.3). Зменшення густини струму вказує на зміну складу або ущільнення плівки. При потенціалі від +530 до 1250мВ утворюється «друга» площадка пасивації,при чому потрібно відзначити , що анодна густина струму рівна нулю. Розчинення металу разом з виділенням кисню спостерігається при потенціалі вище +1250мВ (рис.2.3).

Імовірний механізм утворення плівки. І стадія утворення адсорбційної плівки при середньому значенні потенціалу + 83 мВ. Ця плівка має невисокі захисні властивості на що вказує підйом пасиваційного струму. Далі проходить процес утворення покриття в межах потенціалів «першої» площадки, вказує також на неповну пасивацію, імовірно плівка утворюється, як продукт взаємодії триполіфосфату натрію іона з іонами заліза, імовірно Fe2+. При подальшому зміщенні потенціалу в анодну сторону спостерігається широка площадка повної пасивації. Імовірно, завдяки самоущільненню плівки можливим є також окиснення Fe2+ до Fe3+як результат - зміну складу плівки.

Анодна потенціодинамічна крива другого зразка (рис. 2.4) має подібний хід, однак, перша («нульова») пасиваційна площадка майже відсутня. Імовірно утворення першої пасиваційної площадки пасивації залежить від активності поверхні зразку металу, яка в свою чергу залежить від хімічного складу, наявності механічних ушкоджень та нерівномірності поверхні.

Можливо, зразок № 2 є більш активним та процес, що відповідає утворенню адсорбційної плівки відбувається швидко, та встигає пройти до початку зняття поляризаційної кривої.

Рисунок 2.4 -анодна поляризаційна крива знята у 12%Na5P3O10 з другого зразку

Для вивчення властивостей плівок, що утворилися, було вирішено нанести покриття з розчину ТПФ Na при потенціалах першої та другої пасиваційних площадок двома способами: 1)потенціостатичним, тобто нав’язування відповідного потенціалу (Е1 = - 87 мВ, Е2 = +619 мВ (отн. н.в.е.)); 2) потенціодинамічним, тобто розгортання потенціалу від стаціонарного значення до відповідного потенціалу (Е1 = - 87 мВ, Е2 = +619 мВ (отн. н.в.е.)) зі швидкістю розгортки 1мВ/сек.

При анодній обробці зразку сталі в стаціонарному режимі при потенціалах першої та другої площадок пасивації, процес утворення плівки відбувався дуже повільно, густина струму протягом часу обробки майже не відрізнялась від 0, тобто майже не відбувається електрохімічний процес.

При потенціодинамічній обробці сутність процесів суттєво змінюється: на поверхні утворюється напівпрозора сіро-коричнева досить товста плівка, яка одразу після нанесення легко видаляється з поверхні. Після видалення її, поверхня металу є білою та блискучою. Це доводить, що плівка в потенціодинамічному режимі утворюється завдяки анодному розчиненню заліза. Аналогічно поверхня виглядає при електрохімічному поліруванні, яке, як відомо, відбувається з обов’язковим утворенням плівки продуктів розчинення.

а

а                          б

Рисунок 2.5 - зразок з плівкою, отриманою потенціодинамічним методом: а - з другим шаром плівки; б - з видаленим другим шаром плівки.

Ми вважаємо, що при потенціодинамічному нанесенні плівки, вона складається з двох шарів: перший - тонкий, щільний шар; другий - товстий шар матричної структури, який містить в своїй структурі багато розчину.

Наявність першого шару підтверджується рентгенофазовими дослідженнями. У випадку потенціостатичного режиму, плівка є рентгеноаморфною (рис. 2.6 - 2.7). В потенціодинімічному режимі до потенціалу першої площадки пасивації, картина суттєво не змінюється, що вказує на подібну природу першого шару, однак, при потенціодинамічному режимі до потенціалу другої площадки пасивації на рентгенівській дифрактограмі з’являються піки кристалічної структури фосфатної природи (рис. 2.8 - 2.9).

Рисунок 2.6 - рентгенофазовий аналіз плівки отриманої потенціостатично при потенціалі першої пасиваційної площадки

Рисунок 2.7 - рентгенофазовий аналіз плівки отриманої потенціостатично при потенціалі другої пасиваційної площадки

Рисунок 2.8 - рентгенофазовий аналіз плівки отриманої потенціодинамічно при потенціалі першої пасиваційної площадки

Рисунок 2.9 - рентгенофазовий аналіз плівки отриманої потенціодинамічно при потенціалі другої пасиваційної площадки

На рис. 2.10 - 2.14 наведені фотографії з растрового електронного мікроскопа (РЕМ) необробленого та зразків оброблених при різних режимах.

Фото контрольного (необробленого) зразку виявляє суттєву неоднорідність поверхні, яка, імовірно, зумовлює відсутність «нульової» площадки пасивації (рис. 2.10 -2.11 ).

Рисунок 2.10 - знімки необробленого зразку, зроблені на РЕМ при 500-кратному збільшені

Рисунок 2.11 - знімки необробленого зразку, зроблені на РЕМ при 2000 кратному збільшенні

Потенціостатична обробка майже не змінює морфологію поверхні, плівка утворилася, однак вона має невелику товщину. Можливо, утворюючись на активних поверхнях (рис 2.12 - 2.13).

Рисунок 2.12 - знімки плівки на зразку обробленого потенціостатичним методом при потенціалі першої площадки пасивації, зроблені на РЕМ при 500-кратному збільшенні

Рисунок 2.13 - знімки плівки на зразку обробленого потенціостатичним методом при потенціалі першої площадки пасивації, зроблені на РЕМ при 2000 кратному збільшенні

Рисунок 2.14 - знімки плівки на зразку обробленого потенціостатичним методом при потенціалі другої площадки пасивації, зроблені на РЕМ, при 500 кратному збільшенні

Рисунок 2.15 - знімки плівки на зразку обробленого потенціостатичним методом при потенціалі другої площадки пасивації, зроблені на РЕМ, 2000 кратному збільшенні

В потенціодинамічному режимі до потенціалу першої площадки пасивації картина, майже, не змінюється, однак, в потенціодинаомічному режимі до потенціалу другої площадки пасивації на поверхні спостерігається утворення ланцюгових структур, які відповідають місцям електрохімічного розчинення металу та утворенню плівки (рис. 2.16 - 2.17).

Рисунок 2.16 - знімки плівки на зразку обробленого потенціодинамічним методом при потенціалі першої площадки пасивації, зроблені на РЕМ при 500 кратному збільшенні

Рисунок 2.17 - знімки плівки на зразку обробленого потенціодинамічним методом при потенціалі першої площадки пасивації, зроблені на РЕМ 2000 кратному збільшенні

Рисунок 2.18 - знімки плівки на зразку обробленого потенціодинамічним методом при потенціалі другої площадки пасивації, зроблені на РЕМ при 500 кратному збільшенні

Рисунок 2.19 - знімки плівки на зразку обробленого потенціодинамічним методом при потенціалі другої площадки пасивації, зроблені на РЕМ при 2000 кратному збільшенні

Були зроблені фотографії плівки, утвореної при потенціодинамічному режимі на просвічуючому електронному мікроскопі GX-51, при 1000 кратному збільшенні. На фото виявлено плівку, яка має не наскрізні тріщини, що утворилися при висиханні верхнього матричного шару покриття (рис.2.15).

Рисунок 2.20 - знімок плівки на зразку обробленого потенціодинамічним методом при потенціалі першої площадки пасивації, зроблений на просвічуючому мікроскопі GX-51 при 1000х збільшенні

Оскільки досліджувані покриття функціонально пов’язані з наступними операціями обробки металу тиском, була визначена маслоємність отриманих покриттів. Для порівняння використовувалися результати досліджень традиційних подсмазочних покриттів, які отримували шляхом міднення, фосфатування, вапнування, а також покриттям рідким склом та бурою. Маслоємність таких покриттів знаходиться в межах 4,32 - 57, 46 г/м2 . При цьому маслоємність наших покриттів - 7,67 - 9,70 г/м2, входить в інтервал маслоємності традиційних покриттів, що вказує на доцільність використання конверсійних покриттів із водного розчину триполіфосфату натрію як підзмазуючі покриття під волочіння.

2.2.2 Захисні властивості конверсійних покриттів

Після нанесення покриттів на сталь 05кп із фосфатовмісних розчинів спостерігалася прозора плівка на поверхні електрода, яку не ізолювала касета. Після того, як електрод з покриттям було піддано анодній обробці у розчині 0,1н Na2SO4, спостерігалося розчинення металу, окрім тієї площі, на якій було нанесене захисне конверсійне покриття (рис. 2.21).

- сталь 05кп; 2 - конверсійне покриття.

Рисунок 2.21 - Сталь без покриття та із покриттям після обробки у розчині 0,1 н Na2SO4

Рисунок 2.22 - анодна поляризаційна крива необробленого зразку знята у 0.1 н Na2SO4

Рисунок 2.23 -- анодна поляризаційна крива електроду з покриттям, нанесеним у розчині 12 (мас.%) Na5P3O10 при потенціалі першої площадки пасивації, Е= - 87 мВ, знята у 0,1нNa2SO4

Рисунок 2.24-- анодна поляризаційна крива електроду з покриттям, нанесеним у розчині 12 (мас.%) Na5P3O10 при потенціалі другої площадки пасивації, Е= + 619 мВ, знята у 0,1нNa2SO4

Для порівняння була знята поляризаційна крива електроду, на який не наносили конверсійні покриття. На анодній кривій (рис. 2.22) можна вказати площадку зниження швидкості розчинення при потенціалах від +250 до 1750мВ, густина струму пасиваційної площадки приблизно дорівнює 1,5 А/дм2. Імовірно, в цьому випадку гранична густина струму пояснюється загальмованим відводом продуктів корозії, або утворення нестійкої окисно-сольової плівки.

Конверсійні покриття, нанесені при потенціалах першої та другої площадок, показали різні антикорозійної властивості.

Для конверсійного покриття отриманого при - 87 мВ (перша площадка) спостерігається чітко виражена площадка пасивації в межах потенціалу: +550 ÷ 1500мВ. Густина струму пасивації приблизно рівнялась 1,25 А/дм2, в порівнянні з поляризаційною кривою не обробленого зразку можна сказати, що отримана плівка істотних антикорозійних властивостей не має, однак потрібно відзначити, що густина струму пасивації для необробленого зразка зростає з підвищенням потенціалу, то для зразку з конверсійним покриттям (першої площадки), спостерігається зменшення її до 1А/дм2, тобто швидкість розчинення зменшується та захисні властивості плівки підвищуються (рис.2.23).

Конверсійне покриття нанесене при Е=+619мВ (друга пасиваційна площадка) має сильні захисні властивості. В межах потенціалу від 500 до 1300мВ, густина пасиваційного струму лише 0,2 А/дм2. В межах потенціалу: +1300 ÷ +1500мВ постерігається повна пасивація.

2.2.3 Вплив додаткових компонентів розчину

В якості домішок до ТПФ Na використовувалися: 2%Al(OH)3, 2%Na2B4O7, 0.5%гліцерин.

Рисунок 2.25 - анодна поляризаційна крива знята у 12%Na5P3O10+0.5%гліцерин

Рисунок 2.26 - анодна поляризаційна крива знята у 12%Na5P3O10+2%Al(OH)3

Рисунок 2.27 - анодна поляризаційна крива знята у 12%Na5P3O10+2%Na2B4O7

Додавання в розчин 2% Al(OH)3 та 0,5% гліцерину до 12% Na5P3O10 картину змінює лише наявністю розширеної «нульової» площадки пасивації, однак додавання гліцерину зміщує потенціал утворення площадок пасивації приблизно на 150мВ в негативну сторону (рис. 2.25).

Додавання 2% Al(OH)3 (рис.2.21) призводить до звуження перших двох пасивацій них площадок. Площадка повної пасивації спостерігається в межах потенціалу від 0 до +1250мВ, тобто пасивація наступає раніше, імовірно Al(OH)3 впливає на склад конверсійного покриття, можливо входить у його структуру.

При додаванні 2% Na2В4O7 (бури) (рис.2.27) анодного розчинення металу не спостерігається зовсім до потенціалу 1250мВ. Слід вказати, що при знятті анодних поляризаційних кривих електрод до розгортки потенціалу витримувався до більш менш сталого значення компромісного потенціалу, імовірно, конверсійне покриття встигало утворюватися ще до початку зняття анодної кривої. Можна висловити припущення, що конверсійні покриття, отриманні в цьому розчині будуть мати кращі захисні властивості.

Рисунок 2.29 - анодна поляризаційна крива електроду з покриттям, нанесеним у розчині 12%Na5P3O10+2%Al(OH)3, знята у 0,1нNa2SO4

Рисунок 2.30 - анодна поляризаційна крива електроду з покриттям, нанесеним у розчині 12%Na5P3O10+2%Na2B4O7, знята у 0,1нNa2SO4

При додаванні 2% А1(ОН)3 в розчин 12%Na5P3O10, (рис.2.29), конверсійне покриття також має сильні захисні властивості, при чому повна пасивація спостерігається при потенціалах +900÷1700мВ.

Додавання 0,5%гліцерину (рис.2.28), навпаки зменшує захисні властивості конверсійного покриття, можливо зменшуючи його зчеплення з основою, або роблячи його менш щільним. Площадка повної пасивації спостерігається у вузькому інтервалі потенціалу: +1500 ÷ +1700мВ.

Додавання 2%Na2B4O7 (бури) не суттєво, але знижує захисні властивості: на поляризаційній кривій спостерігається площадка пасивації в потенціалах від +750 до 1750мВ, однак пасивація не є повною та струм пасивації збільшується, при потенціалах більше +1250мВ (рис.2.30).

Деяке протиріччя між анодною поведінкою сталі 05кп в розчині 12%Na5P3O10+2%Na2B4O7 та захисними властивостями плівки, отриманої в цьому розчині на цій же сталі пов’язане з нерівномірністю нанесення покриттів.

Висновки

.        Досліджена поведінка низьковуглецевої сталі марки 05 кп у водному розчині 12 (мас.%) триполіфосфату натрію.

.        Показано трьохступеневий механізм утворення пасиваційної плівки в розчині , запропоновано наступний механізм: на «нульовій» пасиваційній      площадці утворюється адсорбційна плівка, яка на першій площадці переходить в плівку малорозчинного триполіфосфату заліза, який при потенціалі другої пасиваційної площадки самоущільнюється та можливо змінює свій склад.

.        Проведено нанесення покриття при потенціалах пасивацій них площадок в потенціостатичному та потенціодинамічному режимах, та вивчені їх властивості.

.        Показано, що найкращі корозійні властивості має покриття отримане при потенціалі другої площадки пасивації в потенціодинамічному режимі.

.        Виміряна маслоємність нанесеного покриття 7,67 - 9,70 г/м2, що вказує на доцільність використання конверсійного покриття із водних розчинів триполіфосфату натрію для волочіння.

.        Досліджено анодну поведінку сталі 05 кп в розчинах ТПФ з добавками:

% А1(ОН)3, 0,5%гліцерину, 2%Na2B4O7. Нанесено покриття в потенціодинамічному режимі в цих розчинах та вивчені їх захисні властивості. Показано, що найкращою добавкою серед використовуваних являється гідроксид алюмінія.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

захист корозія анодний сталь

1.Юхневич Р., Богданович В., Валашковский Е., Видуховский А. Техника борьбы с коррозией. Часть1,2. Пер. с польск./Под ред. А.М.Сухотина. -Л.: Химия, 1980.-224 с.

.Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. -Л.: Химия, 1985. -456с.

. Тодт Ф. Коррозия и защита от коррозии. -М.: Химия, 1966.-848с.

.Розенфельд И.Л., Персианцева В.П. Ингибиторы атмосферной коррозии. -М.: Наука, 1985.-280 с.

5.Стандарт ISO 8044-1986

6. Антропов Л.И., Макушкин Е.М., Панасенко В.Ф. Ингибиторы коррозии металлов. -К.: Техника, 1985.-183 с.

. Антропов Л.И. О современном состоянии и об основных направлениях развития работ по созданию ингибиторов коррозии, их производству и внедрению в 1976-1990 гг.- Ростов-на-Дону: Изв. Сев. Кавказ. Центра высшей школы. Сер. Естественные науки, №2.619 с.

. Великовский Д.С., Поддубный В.Н., Вайншток В.В. Консистентные смазки. -М.: Химия, 1966.-256 с.

. Розенфельд И.Л, Ингибиторы коррозии. -М.: Химия, 1977.-352 с.

. Липкин Я.Н., Штанько В.М. Химическая и электрохимическая обработка стальных труб. -М.: Металлургия, 1974.-216 с.

. Шахпазов Х. С. Производство метизов. -М.: Металлургия, 1977.-392 с.

. Акользин А.П. Противокоррозионная защита стали плекообразователями. - М.: Металлургия, 1989. - 189с.

. Хаин И.И. Теория и практика фосфатирования металлов. -Л.: Химия, 1973.-312 с.

.Штанько В.М., Григорьева Г.С., Костюк Г.С. - Бюл. Ин-та «Черментинформация», №5,1978, с. 34-35.

.Кузнецов Ю.И. Современное состояние теории ингибирования коррозии метал лов [Текст]/Кузнецов Ю.И. -М.: Институт физической химии РАН, 2001,с. 122 - 128.

.Гомеля Н.Д. Исследование процессов коррозии стали в воде [Текст]/Радовенчик В.М., Шутько Г.Л. - Киев.:Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»,1996, 36 с.

.Саломахина С.А. Технология производства фосфатных ингибиторов коррозии [Текст]/Роменский А.Я, Гринь Г.И. - Харьков.: ГПП «Объединенение Азот». 2002.

.Вырижок Н.А. Способ защиты и солеотложения [Текст]/Штефан Н.В. - Харьков:ГПП «Объединенение Азот». 2002.

.Вредные вещества в промышленности. Справочник в 3-х т, т.1,2/Под общ. Ред. Н.В.Лазарева, Э.Н. Левиной. Ленинград.: Химия, 1976. - 547с.

. Вредные вещества в промышленности. Справочник в 3-х т, т.3/Под общ. Ред. Н.В.Лазарева, Н.Д. Гадаскиной. Ленинград.: Химия, 1977. - 504с.