Защита металлов от коррозионно-механического разрушения с помощью покрытий

Одним из эффективных методов защиты металлов от коррозионно-механического разрушения является использование покрытий, наносимых на поверхность металла. Покрытия могут быть металлическими и неметаллическими. В качестве металлических используют цинковые, никелевые, никель-кадмиевые, хромовые и другие покрытия.

Металлические покрытия в зависимости от знака электродного потенциала покрытия и знака потенциала защищаемого металла могут быть анодными или катодными. Первые имеют более отрицательный потенциал в сравнении с потенциалом защищаемого металла, и в ГП с ним работают анодом, т.е. активно растворяются, защищая основной металл.

Примером таковых могут служить цинковые покрытия на стали. Анодные покрытия эффективно защищают металл от коррозии под напряжением до полного коррозионного разрушении. Покрытия второго вида, или катодные, в гальванопаре с защищаемым металлом являются катодом. В условиях коррозионно-механического нагружения они также могут быть весьма эффективными. К таковым относятся, в частности, хромовые (гальваническое хромирование) покрытия.

Весьма широко для защиты металлов от коррозии используются лакокрасочные и эмалевые покрытия. Особый интерес представляют ингибированные покрытия. В настоящее время известны успешные попытки использовать лакокрасочные, лакокрасочные ингибированные, а также эмалевые покрытия для защиты металлов от коррозии год механическим напряжением в средах малой агрессивности.

В то же время широкое использование этих покрытий, равно как и гальванических, для защиты металлов от коррозии под напряжением осложнено тем, что под действием нагружения, особенно периодического, в покрытиях образуются изломы и трещины, покрытия быстро разрушаются и утрачивают свою защитную способность.

Учитывал сказанное, для защиты металлов от коррозионно-механического разрушения можно рекомендовать только те покрытия, которые положительно себя проявили непосредственно в данных условиях эксплуатации. Следует отметить, что нет покрытий, обеспечивающих постоянную защиту, все они со временем рано или поздно разрушаются и утрачивают защитное действие.

Сопротивление КР и КУ стали можно повысить, нанося на поверхность гальванические никель-кадмиевые покрытия и подвергав материал оптимальной термообработке. Эффективно также гальваническое и горячее цинкование, подобные покрытия существенно повышают коррозионно-механическую стойкость сталей и конструкций. Так, действенным методом повышения срока службы шахтных канатов, работающих в условиях циклического нагружения во влажной атмосфере, служит цинкование проволоки.

Следует отметить, что защита цинковым покрытием существует до тех пор, пока существует само покрытие и, естественно, зависит от его толщины.

Важной особенностью влияния цинковых покрытий на сопротивление металлов коррозионно усталостному разрушению является то, что в значительной мере восстанавливается истинный предел выносливости, т.е. при наличии покрытия заметно уменьшается зависимость предела коррозионной выносливости от числа циклов.

Нанесение покрытий хрома, никеля и меди не дает существенного повышения коррозионно-механической стойкости, а в ряде случаев даже и несколько снижает ее. По-видимому, защитное действие гальванических покрытий обусловлено во многом возникновением в приповерхностных слоях остаточных напряжений сжатия, уменьшающих величину растягивающих напряжений при приложении нагрузки извне.

Защитное действие цинковых покрытий еще и в том, что последние — аноды по отношению к стали и тормозят зарождение коррозионно-механических трещин на ее поверхности.

Лакокрасочные неметаллические покрытия в настоящее время являются наиболее распространенным средством защиты от общей коррозии. Их действие сводится в основном к изоляции поверхности металла от коррозионной среды. Однако они оказывают лишь временное защитное действие, так как среде со временем разрушает покрытия.

Следует отметить, что при сравнительно невысоких уровнях нагружения некоторые лакокрасочные покрытия могут дать определенный защитный эффект от коррозии под напряжением в течение нескольких недель. Так, определенной защитной способностью обладают покрытия этинолевым лаком на железном сурике, покрытия лаком с алюминиевой пудрой, а также покрытия лаком 302 и материалом В-58. Несколько более эффективны полимерные покрытия, в частности, не основе эпоксидных материалов.

Для защиты от коррозии под напряжением интерес представляют полимерные ингибированные покрытия, т.е. покрытия, куда предварительно введены ингибиторы. Такие покрытия эффективны в атмосферных условиях и нейтральных средах. Ингибированные покрытия могут быть трех видов: постоянные, смывающиеся в специальных растворителях и легкоснимаемые.

Для защиты от коррозионно-механического разрушения основной интерес представляют покрытии первого вида, и, частично, второго.

В настоящее время производятся и используются промышленностью такие ингибированные покрытия: лак ХС-596 (защита изделий из черных и цветных металлов); состав А-535 (межоперационная защита стали и цветных металлов); состав АК-635П (межоперационная защита окрашенных поверхностей); составы, ИС-1 и ИСМ-3 (временная защита черных и цветных металлов), а также ингибированные покрытия долговременного действии — краска ГФ-570РК и эмаль 1181.

Перечисленные покрытия могут дать определенный защитный эффект в условиях коррозии под механическим напряжением, особенно в условиях статического нагружения.

Действенным методом защиты от коррозионного растрескивания и усталости является нанесение на металл цинксиликатных покрытий, последние представляют собой самотвердеющую систему из связующего, которым служит высокомодульное жидкое стекло, наполнителя — цинкового порошка и отвердителя. Защитное действие данных покрытий слагается из чисто электрохимического, ингибиторного и гидроизолирующего факторов.

Комбинация этик факторов и обусловливает весьма высокий антикоррозионный защитный эффект при использовании данных покрытий. Нанесение цинксиликатных покрытий на стальную поверхность повышает предел коррозионной усталости стали в синтетической (3 %-й водный раствор NaCI) и натуральной морской воде до уровня такового на воздухе.

Весьма эффективны эти покрытия также в случае защиты металла от коррозионного растрескивания. По-видимому, эффективность указанных покрытий в условиях коррозии под напряжением в значительной степени связана с протектирующим их воздействием на защищаемый металл.

При сравнительно невысоких уровнях нагружения определенную защиту от коррозионного растрескивания в нейтральных и щелочных средах можно получить, нанося на поверхность сталей фосфатные покрытия. Для этого поверхность обрабатывается в специальных фосфатирующих растворах, в результате чего на ней формируется пленка из нерастворимых фосфатов, на эту пленку наносят краску.

Известны весьма эффективные антикоррозионные покрытия, которые, однако, совершенно неэффективны в условиях периодического нагружения в агрессивной среде, к таковым относятся, например, лак 302 и материал В-56. Полиэтиленовые покрытия высокой плотности (П-4070 и П-4040) во многих случаях снижают сопротивление усталости стали в 3 %-м водном растворе NаСl и других средах.

Это явление объясняется механокрекингом. т.е. деструкцией молекул полиэтилена в результате воздействия механических напряжений и взаимодействия продуктов деструкции с металлом.

Диффузионное газовое контактное хромирование, а также газовое неконтактное хромирование приводит к образованию на поверхности сталей защитных слоев различного строения. При этом могут образовываться слои, состоящие из зоны карбидов.

Нанесение подобных покрытий увеличивает условной предел коррозионной выносливости. Установлено, что диффузионное хромирование поверхности стали снижает ее чувствительность к концентраторам напряжений в условиях усталостного нагружения в агрессивных средах. Сочетание хромировании поверхности с ее цементацией заметно улучшает усталостную и коррозионно-усталостную выносливость сталей.

Учитывая сказанное, подбирая покрытия для защиты поверхности металла от коррозии под механическим напряжением, необходимо предварительно тщательно испытать их в условиях, в которых предполагается их использовать. Весьма перспективно применение комбинированных методов защиты сталей от коррозионно-усталостного разрушения, заключающихся

В совмещении поверхностного упрочнения закалкой токами высокой частоты или же поверхностного наклепа с одновременным использованием защитных покрытий, о которых речь шла выше. Следует отметить, что при защите от усталостного разрушения эффективными являются также плазменные покрытия, т.е. плазменное напыление металлов.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *