Электрохимические закономерности паротермического оксидирования и формирование коррозионно-стойких оксидно-полимерных покрытий на железе и его сплавах

• Автор: Барабанов, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 328 с. : 23 ил.

Оглавление

Обозначения и аббревиатуры

Введение

Глава 1. Обзор и анализ методов и технологий получения

оксидных и оксидно- полимерных покрытий

1.1. Термодинамика, механизм и кинетика высокотемпературного окисления металлов в условиях воздействия водяным паром

1.1.1. Термодинамика высокотемпературного окисления

металлов

1.1.2. Механизмы и кинетика высокотемпературного

окисления металлов

1.1.3. Особенности окисления железа и стали в водяном паре

1.1.4. Влияние режимов окисления на антикоррозионные
свойства оксидных покрытий на сталях
1.2. Коррозионно-электрохимическое поведение железа и стали
1.2.1. Коррозионная проблема и классификация видов коррозии
1.2.2. Термодинамика электрохимической коррозии железа
1.2.3. Кинетика электрохимической коррозии железа
1.3. Процессы формирования полимерных порошковых покрытий с
высокими защитно-декоративными свойствами
Глава 2. Теоретико-экспериментальное обоснование формирования оксидных покрытий и их коррозионные свойства
при паротермической обработке поверхности стали на
стадии обезжирования
2.1. Общая технологическая схема формирования защитного оксидного покрытия
2.1.1. Механизм и кинетика паротермического обезжиривания
2.1.2. Методика эксперимента
2.1.3. Полученные результаты и их обсуждение
2.2. Механизм и кинетика образования и роста магнетитных пленок
при паротермическом оксидировании (ПТО) железа и его сплавов
2.2.1. Механизм начальных стадий роста магнетитных пленок
при ПТО железа и его сплавов
2.2.2. Кинетика начальных стадий роста магнетитных пленок
при ПТО железа и его сплавов
2.2.3. Механизм развитых стадий роста магнетитных пленок
при ПТО железа и его сплавов
2.2.4. Кинетика миграционного переноса
2.2.5. Методика эксперимента и полученные результаты
2.3. Механизм и кинетика образования и роста вюститных пленок на железе и его сплавах при температурах обработки паровоздушной смесью выше 570 °С
2.3.1. Механизм начальных стадий роста вюститных пленок
при ПТО железа и его сплавов
2.3.2. Кинетика начальных стадий роста вюститных пленок
при ПТО железа и его сплавов
2.3.3. Механизм развитых стадий роста вюститных пленок
при ПТО железа и его сплавов
2.3.4. Методика эксперимента и полученные результаты
2.4. Влияние материала, сплава, подвергнутого термической обработке в паровоздушной среде, на его коррозионноэлектрохимические характеристики
2.4.1. Определение токовых коэффициентов коррозии
2.4.2. Результаты коррозионных испытаний композиционных оксидно-полимерных покрытий на основе термомонолитизированных порошков П-ХВ-716, П-ВЛ-212 и ПигмаП
2.5. Влияние времени и температурного режима охлаждения на кинетику фазовых превращений в системе
вюстит/магнетит
2.5.1. Динамика паротермического охлаждения
2.5.2. Изотермическая кинетика распада
2.5.3. Неизотермическая кинетика распада
2.5.4. Методика эксперимента
2.6.Выводы
Глава 3. Теоретико-экспериментальные основы формирования композиционных оксидно-полимерных покрытий
3.1. Математическая модель для исследования распределения напыляемых частиц в струе и на опыляемой поверхности
3.2. Методика эксперимента и полученные результаты
3.2.1. Определение электрических характеристик покрытия
3.2.2. Определение удельного заряда
3.2.3. Определение коэффициента осаждения
3.3. Электростатическое напыление полимерных порошковых
красок
3.4. Обоснование технологических параметров термомонолитизации электростатически напыленных полимерных
порошков
3.4.1. Термомонолитизация электростатически напыленных полимерных порошковых красок
3.5.Вывод ы
Глава 4. Определение свойств оксидных и оксиднополимерных покрытий
4.1. Влияние температуры и времени ПТО на
шероховатость оксидированной поверхности Ст
4.1.1. Исходная шероховатость опескоструенной поверхности

4.1.2. Шероховатость поверхности Ст 3 после паротермического оксидирования
4.2. Влияние температур и времени ПТО на микрофотогра-

Таблица
Схема процессов образования окалины при окислении стали
Интервал температур, К Стадия процесса и превращения в окалине и металле Закон роста окалины Примечание
293 -473 Образование пленки, состоящей из '.Те;0} Логарифмический Є=ШЄт~А Окисление контролируется переносом ионов и электронов Е тонкой пленке окисла
293 - 673 Возникновение . наружного слоя оТегОз на внешней стороне окалины То же То же
673 - 843 Возникновение подслоя Без 04 на внутренней стороне окалины Стеленной 5п = Кт Диффузионно-кинетический контроль окисления
843 - 1003 Возникновение подслоя РеО на внутренней стороне окалины То же То же
1003 - 1053 Магнитное (с/Ре—*- рБе) и эвтектоидное (перлат-аустенпт) превращение в стали Параболический 52=Кт Диффузионный контроль окисления
1123 -1173 Аллотр опическо е превращение в стали ((й-е—► -(Ре) То же То же
Выше 1373 Частичная диссоциация Квадратное уравнение Кі52 + Кі5=КіКат Диффузионно-кинетический контроль, Кі — постоянная, пропорциональная константе скорости химической реакции; К; - постоянная, пропорциональная коэффициенту диффузии в пленке
Влияние парциального давления кислорода на окалине изучалось в работе [264]. Установлено, что если лимитирующей стадией является реакция на границе оксид-газ, то скорость окислеция пропорциональна корню квадратному из величины парциального давления кислорода [264].