Чебан Т.В., Костржицкий А.И., Береговая Н.А.

Одесская национальная академия пищевых технологий

Конденсационные покрытиЯ из нитрида

титана на стали

 

В настоящее время по вопросам конденсационных покрытий из нитрида титана, полученных методами ионно-плазменной технологии имеется колоссальный объем информации о технологии получения, свойствах и областях применения покрытий данного класса.

В данной работе была поставлена задача изучить влияние режимов нанесения ионно-плазменных покрытий из нитрида титана на пористость покрытий; проанализировать некоторые особенности защитных свойств покрытий данного типа с учетом специфики образования и функционирования очагов коррозионных разрушений в порах покрытий.

В ходе предварительных исследований [1, 2] было установлено, что на защитные свойства ионно-плазменных покрытий параметры металлизации влияют слабо; основные закономерности корозионнно-электрохимического поведения определяются толщиной покрытия. Это характерно для подавляющего большинства катодных конденсационных покрытий [3, 4].

В исследованиях использованы два способа предварительной подготовки поверхности образцов перед осаждением покрытий. Первый заключался в очистке поверхности стали в плазме тлеющего разряда в атмосфере остаточных газов. Второй способ предусматривал ионную обработку поверхности в атмосфере аргона. Осаждение покрытий проводилось в атмосфере азота при давлениях р = 0,35 … 0,40 Па. Оценку пористости покрытий проводили несколькими методами. Первый метод – подсчет числа язвенных очагов коррозии при выдержке образцов стали с покрытиями в коррозионно-активных средах. В качестве последних использованы водопроводная вода, 3 %-ный раствор хлористого натрия и влажная атмосфера с примесью SO2 (0,1 % по


объему). При оценке пористости этим методом фиксировалось как общее число очагов коррозионного поражения, так и их нарастание во времени в процессе испытаний. Второй метод оценки пористости – гидростатическое взвешивание [5]. Этот метод позволяет оценить абсолютное несовершенство строения структуры конденсата и является, в известном смысле, более достоверным критерием сплошности покрытия. Для сопоставления данных наблюдений используют два критерия: N0 – общая пористость, определяемая как отношение общего объема пор (открытых и закрытых) к объему покрытия, включая объем всех пор; N – отношение объема открытых (связанных с окружающей средой) пор к объему всего покрытия, включая объем всех пор. Оба параметра изменяются в процентах (или в относительных единицах), определение пористости гидростатическим взвешиванием нормируется ГОСТ 2409-67.

Распределение очагов коррозионных разрушений на поверхности образца носит случайный характер: на одних образцах очаги распределены равномерно, на других зафиксированы скопления густо расположенных очагов и одиночные очаги, находящиеся на значительном расстоянии от скоплений. Это обстоятельство определяет резкие различия в характере развития коррозионно-электрохимических процессов в порах. Так, например, в местах скопления очагов отмечено незначительное углубление коррозионных язв вглубь подложки при достаточно обильном выделении продуктов коррозии. В одиночных порах отмечено, как правило, сквозное поражение основы и незначительный выход продуктов коррозии на поверхность образца. Эти различия можно объяснить с позиций повременной или поэтапной реализации электрохимического и механохимического механизмов развития коррозионных процессов в порах катодных конденсационных покрытий [3].

На стадии обработки поверхности стали высокоэнергетическими ионами аргона при одновременно работающем испарителе на поверхности стали формируется тонкий слой чистого титана. Последующее осаждение покрытия из TiN происходит на титановый слой. Последний обеспечивает, с одной стороны, вероятность образования сквозных пор за счет эффекта "залечивания" дефектов структуры покрытия, а с другой стороны, способствует снижению уровня внутренних напряжений в слоях TiN [4]. Последнее обстоятельство обусловливает уменьшение вероятности реализации механохимического механизма развития коррозионных процессов в порах катодного покрытия из TiN. Суммарное действие этих факторов и обуславливает наблюдаемое уменьшение пористости покрытий, регистрируемой по числу очагов коррозионного поражения основы.

Результаты проведенных исследований показывают, что защитные свойства катодных ионно-плазменных покрытий из TiN и характер коррозионно-электрохимического их поведения в различных агрессивных средах определяются, в основном, пористостью покрытий и их толщиной. При оценке пористости как объективного показателя защитных свойств целесообразно использовать подсчет очагов коррозии при испытании в различных средах.

Литература

1.     Карпов В.Ф., Костржицкий А.И., Паскал В.В. Коррозионно-электрохимическое поведение вакуумных покрытий из нитрида титана на сталь. – "Вакуумные покрытия – 87"/Тез. докл. 4-й науч.-техн. конф. – Рига, ЛатНИИНТИ, 1987, с. 153-155.

2.     Костржицкий А.И., Карпов В.Ф., Терземан Е.Ф. Защитные свойства вакуумных покрытий из соединений типа карбидов, нитридов и их аналогов. – "Теория и практика защиты металлов от коррозии"/Тез. докл. 5-й межотраслевой науч.-техн. конф. – Самара, 1991, с. 59-60.

3.     Костржицкий А.И. Способы получения и свойства коррозионно-стойких вакуумных многокомпонентных пленок и покрытий / Автореф. дисс… докт. техн. наук. – М.: НИФХИ им. Л.Я. Карпова, 1988. – 37 с.

4.     Костржицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия. – М.: Машиностроение, 1987. – 205 с.

5.     Стрелов К.К. Технический контроль производства огнеупоров. – М.: Металлургия, 1972. – 215 с.