Стартовая >> Книги >> Оборудование >> Исследования коррозионного износа и долговечности защитных покрытий

Сравнительные металлографические исследования покрытий крепежных изделий - Исследования коррозионного износа и долговечности защитных покрытий

Оглавление
Исследования коррозионного износа и долговечности защитных покрытий
Характеристика коррозионного износа конструкций
Испытания стальных образцов
Испытания оцинкованных стальных образцов
Оценка влияния напряженного состояния элементов на защитную способность покрытий
Влияние конструктивной формы на коррозионный износ конструкций
Методы расчета межремонтных сроков противокоррозионной защиты
Сравнительные испытания покрытий крепежных изделий
Сравнительные металлографические исследования покрытий крепежных изделий
Сравнительные механические испытания покрытий крепежных изделий


Для дополнительной оценки результатов ускоренных испытаний использован металлографический метод, являющийся одним из основных при исследовании цинковых покрытий. Он позволяет изучать не только структуру покрытия, но также строение и кинетику роста отдельных его составляющих. Кроме того, с помощью металлографического метода можно определять толщину слоя цинковых покрытий с достаточно высокой точностью.
Металлографический метод предусматривает изготовление образцов-шлифов, которые после шлифования, полирования и травления исследуют с помощью микроскопа.
Для изготовления микрошлифов использовался метод эпоксидных компаундов. В качестве материалов для крепления шлифов использовали эпоксидную смолу ЭД-5 или ЭД-6 с отвердителем полиэтиленполиамином. Эпоксидные компаунды обладают хорошей адгезией к образцам и при отвердении приобретают высокую механическую прочность, водостойкость, стойкость при нагреве и отличаются незначительной усадкой.
Для увеличения жидкотекучести эпоксидной смолы в нее добавляли 15 мл ксилола и 15 мл ацетона на 100 г смолы. Затем из смолы удаляли пузырьки воздуха, нагревая ее до 60—70 °С. После этого смола или ее смесь с ксилолом и ацетоном, но без отвердителя может сохраняться длительное время, не теряя своих свойств.
Последовательность приготовления шлифа такая:

  1. исследуемый образец обезжиривается ацетоном и устанавливается плоскостью шлифа на гладкую поверхность, например стеклянную. Чтобы пластмасса не прилипала к стеклянной поверхности, ее покрывают пропитанной техническим маслом калькой. Затем на образец помещают металлическое кольцо;
  2. в приготовленную описанным образом массу, осторожно и тщательно помешивая содержимое, вливают 8—9 г полиэтиленполиамина на 100 г смолы;
  3. образовавшуюся жидкотекучую массу заливают в зазор между образцом и металлическим кольцом. Чтобы улучшить растекание смолы, образец и кольцо предварительно нагревают до 30—40 °С;
  4. залитый образец помещают в термостат для ускорения полимеризации, которую в течение первого часа проводят при 60 °С, а затем температуру постепенно поднимают до 90—120 °С;
  5. образец шлифуют вручную на вращающемся круге при легком нажатии на него, последовательно используя наждачную бумагу № 10; 6; 2; М20 и М28;
  6. полирование осуществляют на вращающемся мягком сукне, обильно смоченном суспензией из воды и окиси хрома. Благодаря тому что применяемый для крепления шлифов материал прозрачен, можно легко и быстро находить места, требующие металлографического исследования.

Исследовались микрошлифы, для получения которых использовались: 1) болт с цинковым покрытием, полученным способом горячего цинкования; 2 болт после горячего цинкования и коррозионных испытаний; 3) болт с цинковым покрытием, полученным диффузионным способом; 4) болт с цинковым покрытием, полученным диффузионным способом, после коррозионных испытаний; 5) болт без покрытия; 6) болт из соединения опоры ВЛ, которая находится в эксплуатации 24 года.
Металлографические исследования проводились на микроскопе «Неофот-21» при увеличении в 400 раз.
Исследование изделий после горячего цинкования (рис. 21, а) показало, что общая толщина цинкового покрытия составляет 50—70 мкм. Покрытие равномерно расположено на поверхности изделия и обладает хорошей сплошностью. Участков без покрытия по периметру изделия не обнаружено. Цинковое покрытие состоит из двух резко выделяющихся слоев. Внутренний слой — <5-фаза (FeZn10, FeZn7) ,ее толщина 8—16 мкм. Наружный слой, следуя закономерностям образования фаз (рис. 22) при горячем цинковании, представляет собой е-фазу (FeZn13), менее легированную железом и г/-фазу на самой поверхности, которая по составу близка к составу ванны для цинкования. Резкой границы между е- и н-фазой нет, микротвердость этого слоя составляет 169—180 кг/мм2.
Строение цинкового покрытия, полученного методом горячего цинкования
Рис. 21. Строение цинкового покрытия, полученного методом горячего цинкования:
а— до коррозионных испытаний; б — после коррозионных испытаний
Исследование образца с цинковым покрытием после горячего цинкования, прошедшего коррозионное испытание (рис. 21, б), показало, что общая толщина покрытия меньше, чем у образца, который не подвергался коррозионным испытаниям и составляет 33—34 мкм.
Схема формирования железо-цинковых фаз при горячем цинковании
Рис. 22. Схема формирования железо-цинковых фаз при горячем цинковании
Покрытие также состоит из двух слоев. Толщина внутреннего слоя б-фазы составляет 7—12 мкм, что несколько меньше толщины этого слоя в первом образце. Изменение толщины цинкового покрытия произошло за счет уменьшения слоя н-фазы и е-фазы (частично) в результате коррозионных испытаний. Наблюдались также нарушения сплошности покрытия по периметру от 9 до 190 мкм.
Цинковое покрытие после диффузионного цинкования (рис. 23, а) имеет толщину 28—42 мкм. Цинковый слой состоит из <5-фазы, имеющей столбчатое строение, и у-фазы (FeZn3, FeZn10), которая непосредственно прилегает к металлу изделия и различима при увеличении в 800 раз. Микротвердость 6-слоя составляет 330—340 кг/мм2.
Строение цинкового покрытия, полученного методом диффузионного цинкования
б
Рис. 23. Строение цинкового покрытия, полученного методом диффузионного цинкования
а — до коррозионных испытаний; б — после испытаний
Исследование образца с диффузионным покрытием после коррозионных испытаний (рис. 23, б) показало, что толщина цинкового покрытия составляет в среднем 38—40 мкм, т.е. практически такая же, как и образца, не подвергавшегося коррозионным испытаниям.
Повышенная коррозионная стойкость изделий, подвергшихся диффузионному цинкованию, может быть объяснена наличием на поверхности 6-фазы, которая имеет более высокую коррозионную стойкость, чем слой чистого цинка и е-фаза. В случае нарушения сплошности 6-фазы оставшийся слой у-фазы может активно препятствовать коррозии, так как по коррозионной стойкости он превосходит как е- и н-фазы, так и 6-фазу, поскольку образует эффективный защитный слой из смеси окислов железа и цинка.
В результате металлографических исследований установлено следующее. Цинковое покрытие изделия после горячего цинкования состоит из резко выделяющихся слоев внутреннего компактного слоя 6-фазы, е-слоя и н-фазы. Толщина покрытий составляет 50—70 мкм. Цинковое покрытие изделий после диффузионного цинкования состоит в основном из 6-фазы. Толщина покрытия 28—42 мкм.
После коррозионных испытаний на горячеоцинкованном изделии уменьшается толщина покрытия за счет уменьшения е-фазы и н-фазы, появляются несплошности. Толщина цинкового покрытия, полученная методом диффузионного цинкования, изменяется в меньшей степени.
Коррозионная стойкость покрытия, полученного диффузионным цинкованием, может быть объяснена более высокой стойкостью 6-фазы, непосредственно контактирующей со средой испытаний, в то время как в горячеоцинкованных изделиях со средой испытаний контактируют менее коррозионно-стойкие г- и н-фазы.



 
« Диагностика трансформаторов и шунтирующих реакторов   Классификация и выбор взрывозащищенного электрооборудования »
электрические сети