Фізика/ 2. Фізика твердого тіла

Шалигін О.В., Калінков О.Ю., Тіщенко В.М., Берегова О.М.

Кафедра фізичної і колоїдної хімії, Одеська національна академія харчових технологій, Канатна 112, м. Одеса, 65039

Захисні властивості плівок–покриттів з міді на поверхні конструкційних сталей

Якість катодних захисних плівок-покриттів визначається пористістю плівки, розмірами пір, залишковими внутрішніми напруженням та інтенсивністю протікання корозійних процесів в порах – осередках локальної корозії. Товщина, пористість і геометрія пір – є функцією технологічних параметрів конденсації і залежить від таких показників як тиск і температура в конденсаційній камері, температура основи, інтенсивність та час охолодження, і т.д. При постійному тиску, маса конденсованого матеріалу й товщина плівки визначаються часом конденсації. Розміри пор, більшою мірою, залежать від температурних режимів конденсації й темпу охолодження конденсату [1].

Сучасні уявлення про характер та інтенсивність розвитку процесів на поверхні захисних плівок-покриттів дозволяють розглядати електрохімічні процеси, що протікають при розчинені матеріалу підкладки, як локальні. За своєю природою вони нагадують розвинення бітенгів на поверхні металевого зразку, що кородує.

Апріорно-емпіричний підхід, який запропоновано в роботі [2], передбачає побудову математичної моделі, що базується на концепційних уявленнях про розвиток локальних процесів на поверхнях металевих матеріалів.

В цій роботі використано математичну та фізико-хімічну моделі які відображають характер локальних процесів і пов’язують мікропараметри процесів з загальними макрохарактеристиками. В якості об’єкту досліджень було вибрано складну електродну систему: мідна плівка-покриття – основа. Роль останньої виконувала конструкційна сталь 3. Крім того інтегральний аналіз макропараметрів, ми розглянули як критерій порівняльної оцінки протекційних властивостей плівки-покриття з міді та хрому [2]. Технологія нанесення плівок, в параметричному розумінні, передбачалась однаковою [1].

Зроблено акцент на характері розвитку процесів не тільки за електрохімічним, а і за механохімічним механізмом.

Розрахунок окремих параметрів, що фігурують в рівнянні здійснювали за методикою [2, 3].

Ми використовували функцію, що дозволяє розраховувати значення струмів, що стікають з окремого осередку для плівок-покриттів з відповідними геометричними параметрами: товщиною та діаметром пір.

Експериментальна методика, що дозволяє оцінити значення катодного струму у вершині пори була розроблена на підставі методики, описаної в [4].

В якості параметра, що характеризує якість захисних покриттів, ми розглядали значення струмів мікрогальванічних осередків, з урахуванням їх кількості на одиниці площі поверхні, та за гравіметричними даними (див. табл. 1).

Таблица 1 – Показники захисної ефективності покриттів з хрому та міді різної товщини

Товщина плівки, mm	Мідь			Хром
	I0 ×10^7, A	m×10^10, kg/m^2h	mg×10^10, kg/m^2h	I0 ×10^7, A	m×10^10, kg/m^2h	mg×10^10, kg/m^2h
10	6,8	32	13,6	4,2	29	10
20	8,4	26,1	9,6	6	21,1	7,8
30	11,8	21,1	7,2	7,5	17,9	6,4
40	14,5	18,3	5,8	10,1	14,2	4,7

Деяка різниця між розрахунковими значеннями вагових втрат та результатами гравіметричних досліджень можна пояснити тим, що швидкість розчинення основи (аноду) змінюються в часі. Крім того ураховували зміну пористості, в функціональному розумінні, в часі [5]. Для всіх осередків швидкість, як правило, зменшується і досягає якогось стаціонарного значення, тобто настає, так званий, стаціонарний режим розчинення матеріалу основи. А для окремих осередків анодний процес іноді повністю згасає і швидкість розчинення основи може дорівнювати 0.

Модель і методика, що запропоновані нами, дозволяють здійснювати порівняльний аналіз захисних властивостей плівок-покриттів з різних матеріалів, що нанесені на однакові основи. Порівняльний аналіз не лише в рамках одного виду покриття дозволить вибрати матеріал для виготовлення покриття для захисту основи в різних експлуатаційних умовах.

Література:

1. Костржицкий А.И. Многокомпонентные вакуумные покрытия /А.И. Костржицкий, О.В. Лебединский. – М.: Машиностроение, 1987. – 208 с.

2. Шалыгин А.В. Оценка защитных свойств катодных покрытий / А.В. Шалыгин, А.Ю. Калинков, В.Н. Тищенко // Матер. междунар. конф. «Эффективность реализации научного ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях», 12–16. 02. 2007. Славское. – С. 202.

3. Калинков А.Ю. К вопросу о количественной оценке коррозионных разрушений стали в порах катодных покрытий / А.Ю. Калинков, А.И. Костржицкий, А.Д. Соколов // Проблеми техніки. – 2002. – № 2. – С. 32-42.

4. Розенфельд И.Л. Новые методы исследования локальной коррозии/ И.Л. Розенфельд, И.С. Данилов// Cб. науч. трудов./ Новые методы исследования коррозии металлов. – М.: Наука, – 1973. –С. 198-203.

5. Наумова Е.М. Корозійно-електрохімічні характеристики тонких іонно-плазмових покрить на сталі в нейтральних середовищах / Е.М. Наумова, А.І. Костржицький, О.Ю. Калінков // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. – № 4. – С. 673-679.