Способ консервации поверхности металлического образца

(54) СПОСОБ КОНСЕРВАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА (57) Изобретение относится к исследованию антикоррозионных свойств материалов, точнее к способам анализа состояния поверхности корродирующего металла в реальных условиях жидкой фазы. С целью расширения круга исследуемых материалов, после выдержки образца заданное время в химически активной среде на его поверхности формирует пленку непосредственно в этой среде путем замораживания капли среды на исследуемой поверхности с последующим размораживанием этой пленки в спирте и намораживанием на поверхности пленки спирта. 2 табл. стимостью попадания жидкой фазы в спектрометр со сверхвысоким вакуумом, Кроме того, для электронных спектрометров разных форм такие электрохимические ячейки должны иметь индивидуальную конструкцию, связанную с конструкцией устройства ввода образца в спектрометр.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является метод, основанный на использовании раствора гидразина для защиты поверхности образца от взаилиодействия с кислородом воздуха во время переноса из электрохимической ячейки в спектрометр раствора гидразина.Сущность способа-прототипа заключается в следующем: после проведения электрохимических испытаний электролит ааааа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОйлУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградское научно-производственное объединение по разработке и внедрению нефтехимических процессов(56) О.АЬегс 3 эп, Я.Оцгцп(1, Я.Равге, Р,Е 1: Огпаг, Яиг 1 эсе всепсе, 171, М 2, р. 303,1986.ч.Я.йсптуге, Я.Я(псЯег, О.Ч.Яйоезпзй, ЕИ.Ятапс 11 еИ, .,3 оогпа о часоо(п Яс 1 епсе апб ТесЬпооцу, У. 18, % 3, р,714, 1981,Сухотин А,М, Шлепаков М.Н. Костиков Ю.П, Стрыкалов В.С, Электрохимия, т.18, вып.2, 1982 с. 285-287 прототип. Изобретение относится к анализу состава поверхности металла, находящегося в жидкой агрессивной соеде, для последующей оценки и прогнозирования его коррозионной стойкости в этой агрессивной среде.Известен способ защиты поверхности исследуемого образца в момент переноса последнего из электрохимической ячейки в спектрометр, основанный на исключении контакта образца с атмосферой при использовании ячеек специальной сонструкции, непосредственно соединенных с электронным спектрометром,Укаэанные ячейки серийно не выпускаются, сложны в изготовлении, гэк как соединены с вакуумной, системой,и, следовательно, имеются жесткие требования к их конструкции, связанные с недопуЖ, 1748 О 23замещают обескислороженной водой, а затем - жидким гидразином(образец при этомне соприкасается с воздухом), Далее образец извлекают на воздух и избыток жидкости снимают с него фильтровальнойбумагой. После этого образец, поверхностькоторого остается смоченной тонкой пленкой гидразина, помещают в камеру спектрометра, где остаток гидразина быстроиспаряется в высоком вакууме,Гидразин быстро количественно реагирует с кислородом воздуха, вследствии этого наличие пленки гидразина практическипредотвращает взаимодействие металлической поверхности с кислородбм воздуха завремя переноса образца,.Известный способ имеет ряд ограничений при выборе материалов исследования,электролитов, области изучаемых температур и режимов электрохимической обработки;В качестве образцов нельзя использовать материалы соединения которых на поверхности могут вступать в реакцию сги,1 разином; продукты коррозии 1 оторь 1 хвысокопористы, так как в поры попадаетгидразин и на спектрах появляются пикиазота; продукты коррозии которых содержат 02 и К 2, так как количество этих продуктов при использовании гидразинногоспособа нельзя определить; продукты кор розии и состав поверхности которых претерпевают значительные изменения настадии медленного охлаждения при погружении в гидразин образца из горячего раствора электролита; поверхностный слойкоторых, сформированный под напряжением, может измениться при отклюцении напряжения, которое необходимоосуществлять при погружении образца вгидразин.Целью изобретения является расширение номенклатуры исследуемых материалов.Поставленная цель достигается тем, чтопосле выдержки образца заданное время вхимически активной среде на его поверхно. сти формируют пленку непосредственно вэтой среде путем заморакивания капли среды на исследуемой поверхности с последующим размораживанием.этой пленки вспирте и намораживанием на поверхностипленки спирта. Таким образом, образецподготовлен к исследовани,о поверхностночувствител ьн ыми методами. П р и м е р 1. Образцы стали 12 Х 18 Н 1 ОТ размером 8 х 8 х 2 мм перед опытом защищали шлифовальной бумагой, промывали водой и этиловым спиртом, К нерабочей стороне образца приклеивали стеклянную трубочку диаметром 7 мм и длиной 150 мм, Трубочку с образцом вставили в крышку рабочей ячейки так, чтобы во время предварительной продувки раствора аргоном стальне была погружена в раствор, После продувки аргоном и удаления кислорода из установи образец опускали, Опыт проводили в 300-ной муравьиной кислоте при комнатной температуре, Сталь 12 Х 18 Н 10 Т в этихусловиях активно растворяется.Через 1 трубочку приподнимали, приэтом на поверхности образца оставалась капля раствора. Сверху в трубочку заливалижидкий азот, В течение 1-2 мин капля замерзала. Затем всю крышку рабочей ячейки переносили в соседнюю ячейку, заполненную деаэрированным этиловым спиртом.Трубочку с образцом опускали в спирт, после чего капля таяла, образец промывали для того, чтобы удалить с поверхности сталиизбыток кислоты. Затем образец поднимали нац спиртом и вторично заливали в трубочкужидкий азот, На поверхности образца на 25 мерзада капля спирта. После этого образец вынимали на воздух, погрукали в дьюар сжидким азотом (ддя более глубокоо замараживания), отделяли пинцетам от трубочки, помещали в держатель и на нем - в электронный спектрометр, Камеру ввода, предварительно заполненную аргоном, вакуумировали и таким образом каплю спирта испаряли, после чего поверхность стали в камере анализатора исследовалась методом РФЭС,Для получения полуценных результатовпараллельно проводили аналогичную подготовку испытание образца беэ примененияжидого азота, Полученные данные приведены я таблице 1Из данных таблицы видно, что в повеохностном слое образца, не замороженного жидким азотом, соотношение металлической фазы (Ре и Сгк.окисленной (Ре ио в з+.з+Сгзначительно меньше, чем в поверхностном слое, законсервированном предлагаемым способом, Известно, что при растворении в активном состоянии на поверхности должны находится в большом количестве элементы в нулевой степени окисления, что и смогли мы показать, ис-, пользуя способ консервации,П р и м е р 2. Известно, что поверхностьалюминия часто. покрыта оксидом А 20 з, который мгновенно образуется при контакте металла с воздухом, Также, как и в примере 1, были проведены испытания металлического образца в агрессивной среде, Алюминий выдерживался в 30/-ной соляной кислоте, При использовании преддагаемогоспособа консервации на поверхности алюминия оксид практически не образуется.Приведенный пример с консервациейповерхности алюминия особенно хорошодемонстрирует достоинства предлагаемогоспособа, поскольку хорошо известны большле трудности, связанные с проблемой сохранения неокисленной поверхностиалюминия, Обычно на практике для достижения такого эффекта (предотвращенияокисления поверхности алюминия) требуются сложные технологические операции(например - амальгамирование или работав бескислородной атмосфере),П р и м е р 3, Известно, что на поверхности стали железо присутствует в видеокислов, Аналогично примеру 1 нами былапроведена 5-часовая выдержка образцовстали 08 Х 17 Т в 4%-ной НСООН при температуре раствора 40 С. При этом для создания пассивной пленки на образцеподдерживался потенциал+0,3 В (НВЭ),Количественное отношение металличеГе нетского железа к окисленному), подГе охсчитанное из максимума Ре 2 Р для образца,55замороженного по методике, оказалась -45, А для образца после опыта просто промытого в спирте) оказалось - , т,е,Ге мет 30Ре охокисленного железа (находящегося в окислеГе 203) в неэамороженном образце значительно больше, что мамно объяснить окислением некоторого количестваметаллического железа при контакте образца с воздухом,На большую достоверность результата;полученного при замораживании образца,указывает и близкое положение максимумов Металлического железа.и образца, замороженного азота,П р и м е р 4, Было проведено сопоставление состава поверхности стали12 Х 18 Н 10 Т после выдержки ее в агрессивном растворе (муравьиной кислоте) и затемзащищенной пленкой раствора гидразингидрата при перенесении образца в камеруспектрометра и поверхности, защищеннойпри помощи способа консервации.Атомные отношения окисленных и нео 5 кисленных компонентов и состав поверхности стали 12 Х 18 Н 10 Т после выдержки в30%-ной НСООН и обработкой различнымиспособами приведены в табл, 2,Из анализа полученных результатов10 следует, что гидразин-гидрат не предохраняет от окисления на воздухе поверхностьобразца, поскольку железо, хром и никель вметаллическом состоянии отсутствует наповерхности, Железо и хром обнаружены15 лишь в окисленном состоянии, Способ консервации замораживанием предохраняетот окисления поверхность стали - на поверхности присутствуют железо, хром и никельв металлическом состоянии,20 В следствие отсутствия М на поверхности при использовании гидразин-гидрата(никель не обнаружен, так как вероятно покрыт толстым слоем окислов хрома и железа) искажастся и количественный25 элементный состав поверхностной пленкистали - отношение Ге;Сг;М 1,Формула изобретенияСпособ консервации поверхности ме 30 таллического образца, обработанной в химически активном растворе ипредназначенной для последующего ее исследования поверхностно-чувствительными методами, по которому на поверхности35 образца после выдержки его заданное время в химически актлвной среде формируютпленку, поедотвращающую окисление поверхности образца кислородом воздуха, иудаляют пленку непосредственно перед ис 40 следованием, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения номенклатуры испытуемых материалов, пленку формируют непосредственно в среде путем замораживаниякапли среды на исследуемой повеохности,45 последующего размораживания этой пленки в спирте и намораживании на поверхности плени спирта,Таблица 11748023Таблица 2Редактор М,Бокарева Техред М.Моргентал Корректор М,КерецманЗаказ 2499 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101