Способ обработки металлических изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 08884 А 1 09 5 О 11/3 ЕНИЯ ОПИ ВТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) НИЕ ИЗОБРЕ ОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) Грилихес С.Л, Оксидные и фосфатные покрытия металлов, М,: Машиностроение, 1985, 1985, с,42.Авторское свидетельство СССР М 82739, кл. С 23 С 22/18, 22/78, 1965. Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии, в частности, к способам обработки оксидных покрытий на сталях,Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости оксидного покрытия на малоуглеродистой стали за счет снижения его пористости,Для достижения поставленной цели в предлагаемом способе обработки оксидного покрытия на стдли Ст,3, включающем промывку, обезжиривание, травление и заполнение пор, проводят электрохимическое травление в непассивирующей среде, а именно в 3 растворе МаО анодно-поляризуя в потенциодинамическом режиме от стационарного потенциала Еь" = +0,01 В до потенциала ЕР =+(1,2-1,21) В, предшествующего выделению газообразного хлора, пропуская при этом заряд р, определяемый исходной пористостью оксидного покрытия, а затем для заполнения пор сталь с травленным покрытием анодно(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(57) Использование; для защиты металлов от коррозии. Сущность изобретения: способ включает травление в 3%-ном растворе хлористого натрия со скоростью анодной поляризации 4 мВ/с от стационарного потенциала до потенциала 1,2-1,21 В и заполнение пор в 4 н, растворе едкого калия в течение 10-15 мин при потенциале анодной поляризации 0,8-0,81 В. 6 табл,поляризуют в потенциодинамическом режиме в 4 н. растворе КОН от стационарногост,потенциала Еь 0. = -0,15 В до потенциала Еь = +(0,8-0,81) В, отвечающего началу выделения газообразного кислорода и выдерживают при этом потенциале в течение 10-15 мин,Существенным отличием предлагаемого решения является определение режимов операций электрохимического травления и заполнения пор травленного оксидного покрытия.Обязательным условием положительного эффекта является электрохимическое травление в 3% растворе ИаС), Эта операция ведет к появлению в сквозных порах оксидного покрытия высокоактивных участков стальной подложки, а также вскрытию потенциальных дефектов (несквозных пор, микротрещин), Затем, в последующей операции проводят электрохимическое заполнение вскрытых незащищенных участков стали гидроокисной фазой железа,В результате последовательного прове- пор/см . Для этих покрытий эксперименгдения указанных операций формируется тэльно выбрана скорость поляризации равсплошное беспористое покрытие,Настоящее изобретение стало возмож- Из таблицы 2 видно, что замедлениеным, благодаря изучению условий проведе травления (ОуХ 4 мВ/с) вызывает интенсивния процеоцесса вскрь 1 тия и последующего ноерастворениепокрытия повсейтолщине,заполнения пор оксидного покрытия и вли- о чем говорит резкое увеличение пористояния их на его защитную способность, сти, Быстрое травление (Ор4 мВ/с) такжеЭкспериментально, установлена зави. малоэффективно, т.к. потенциальные десимость коррозионной стойкости оксидно- "0 фекты не вскрываются и число пор в покрыго покрытия от продолжительности тии остается прежним (табл.2),травления и пассивации. Показано, что пэс- Таким образом, оптимальная скоростьсивация оксидного покрытия на стали Ст,3, . поляризации при травлении равна 4 мВ/с,проведенная после электрохимического Продолжительное травление при укавскрытия пор повышает его коррозионную 15 занном напряжении не дает положительностойкость в 2,6-3,5 раза (табл. 1), го эффекта, поэтому нецелесообразноПредлагаемое изобретение было опро- (табл.4),бовано нэ окоидированных образцах из После завершения операции травления.Ст,3. Оксидирование образцов размером образец вынимали из ячейки, промывали(10 х 20 х 3)ммпроводилосьвсредеперегрето дистиллированной водой, обезкиривали и.го водяного пара при температуре 550 С в проводили операцию заполнения пор, Этатечение 3 ч. Перед оксидированибМ образ- операция проводилэсь электрохимическицы шлифовались до Вг = 30 и обезкирива- при комнатной температуре. Образец помещали в стандартную ячейку ЯЭСс воднымВ результате оксидирования на образ раствором КОН. Для рассматриваемого окцах формировалось покрытие из окисла сидногопокрытиянасталиэкспериментальРез 04 (магнетит),но был вь 1 бран 4 н, раствор КОН.Затем оксидированные образцы под- " Для заполнения пор травленного покры-вергали травлению в 3% растворе йэС 1, Эту тия образец анодно поляризовали в потеноперацию проводили электрохимически 30 циодинамическом режиме отпри комнатной температуре. Для этого об-стационарного потенциала, который равенПОС. +разец помещали встандартную ячейку ЯЭС- Еь" = -0.1 В, до потенциала Еь = +(0,81 и с помощью потенциостата А 5848 в 0,81)В.ивыдерживалиприэтомпотенциалепотенциодинамическом режиме анодно по- в течение 10-15 мин.ляризавали от стационарного потенциала. 35 . При дальнейшем росте анодного напря В Е" .= +0,01 В до потенциала ЕьР" .- жения начинают выделяться газообразный+(1,2-1,21) В кислород, препятствуя процессу зэполнеЗавершая травление при потенциалах ния пор,меньших Еьр получали малоэктивную Поэтому операцию проводят при потен 1л пасповерхность покрытия, что подтверждалось 4 циалах не выше, чем Еьэначениямитоков коррозии(табл,3). При по- Заполнение пор травленного покрытияляриэации образца до Еь = 1,24 В нэчина- посредством анодной поляризации до полось выделение газообразного хлора; тенциалов, меньших, чем Еь, приводит к.который взаимодействует с покрытием. на- большим временным затратам. При этом косыщая, а также, разрушая его, 45 личество пропущенного электричества остаПоэтому травление завершалось при ется тем же, т.к, определяет количествоЕьР"=(1,2-1,21) В, гидроксидной фазы, заполняющей порыДругим параметром операции является травленого покрытия,время травления. Оно определяет скорость Поэтому на названном выше покрытииполяризации. Операция травления должна 50 заполнение пор нужно проводить приобеспечить вскрытие .потенциальных де- Еь" = +(0,8-0,81) В,фектов и травление металла в сквозных по- . Коррозионные испытания обработанрах, При этом для сохранения защитных ных образцов проводили также с помощьюсвойств покрытия его толщина не должна . потенциостатэ П-.5848 в 3 / водном раствозаметно уменьшаться, Максимальная пори ре йаС, Ток коррозии определялся экстрастость защитных магнетитных покрытий со- поляцией на значение стационарногогласно литературе (Романов В.А: Кинеикэ потенциала по известным методикам. Ре: ростапленкиприпаротермическомоксиди- зультаты исследований представленк вровании сталей // Защита металлов, -1969. табл,1-5.т.5, Ь 6, - с,684-686) составляет примерно 61808884 Таблица 1 Зависимость тока коррозии от времени пассивации в кон после травления в 3% растворе МаС12- ток коррозии пассивированных покрытий,Ьп 1 - изменение массы оксидированного образи травления.Ьп 12 - изменение массы оксидированного образи пассивации,до пассивации авления по Табл, 5 показывает изменение коррозионной стойкости исследуемых покрытий в зависимости от времени пассивации, 1 - ток коррОзии исходного покрытия, 12 - ток коррозии покрытия после пассивации.Влияние операции вскрытия пор в покрытии иллюстрируется результатами коррозионных испытаний, представленных в табл,1. 12 - ток коррозии покрытия после травления и пассивации.Сопоставление результатов исследова. ний показывает, что введение операции вскрытия пор позволяет существенно (в 2,5- 3,5 раза) повышать защитную способность покрытия. Кроме того, видно, что наибольшее увеличение коррозионной стойкости наблюдается при пассивации в КОН втечение 10-15 мин. При меньшем времени пассивирования не все поры покрытия закрываются, при увеличении времени пассивирования более 15 мин начинается растворение покрытия, Это подтверждается результатами измерения пористости покрытия в зависимости от времени его пассивации. приведенными в табл.6. Пористость покрытия определялась методом наложения фильтровальной бумаги по ГОСТ 16875-71.Электрохимические испытания коррозии дублировались испытаниями образцов в водопроводной воде в открытом сосуде при температуре 80 С, Длительность испытаний составила 500 ч. В качестве показателя коррозии использовалось уменьшение массы испытуемого образца, Для сравнениярезультатов коррозионных испытаний определялось отношение изменения массыОбразцов Ьп 1/Лгп 2, где Ьп 1 - изменение5 массы оксидированного образца до пассивации и травления, Ьп 2 - изменение массыоксидированного образца после травленияи,пассивации. Результаты измерений приведены в табл.1 и 5.10 Таким образом, предлагаемый способобработки оксидного покрытия на ниэкоуглеродистой стали 3 позволяет получить однородное и беспористое защитноепокрытие, дополнительно повышаяего кор 15 розионную стойкость в 2,5-3,5 раза.Эффект от применения предлагаемогоспособа обработки оксидных покрытийобусловлен повышением срока службыстальных изделий за счет снижения скоро 20 сти коррозии,Формула изобретенияСпособ обработки металлических изделий преимущественно с магнетитным покрытием, включающий травление и25 заполнение пор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что; с целью повышения коррозионной стойкости, травление ведут в 30 -ном растворехлористого натрия со скоростью аноднойполяризации 4 мВ/с от стационарного по 30 тенциала до потенциала 1,2-1,21 В, а заполнение пор - в 4 н. растворе едкого калия втечение 10-15 мин при потенциале аноднойполяризации 0,8-0,81 В.1808884 Таблица 2 Зависимость степени травления от скорости поляризации П р и м е ч а н и е, Ор - скорость развития потенциала; 1 з - ток коррозии после пассивации и предварительного травления с соответствующей скоростью. Таблица 3 Влияние потенциала травления на эффективность активациии исходного покр и покрытия после ависимость тока коррозии оксидного покрытия от врни травления пасси в еч а н и е.1, - ток коррозии1 - ток коррозии н 2 - ток коррозии т4 Н КОН при Tлас а исходнотравленнавленного10 мин,покрытии;м покрытии; окрытия пос вп.эблица10 1808884 Таблица 5 Измерение токов коррозии в результате пассивации в 4 Н, КОН без предварительного травленияП р и м е ч а н и е,- ток коррозии исходного покрытия; 12 - ток коррозии покрытия после пассивации. Таблица 6 Зависимость пористости оксидного покрытия от времени пассивации Составитель Н.СкопинцеваРедактор Л,Волкова Техред М.Моргентал Корректор Н.Кешел Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 1258 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5