Структура и свойства никель-цинковых антикоррозионных покрытий стальных изделий

• Автор: Сапунов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 161 с. : ил.

1. Современное состояние проблемы и оценка перспектив повышения качества покрытий горячего цинкования

1.1. Способы нанесения цинковых покрытий на стальные изделия

1.2. Мировая промышленная практика цинкования: объемы производства, номенклатура изделий, тенденции

1.3. Антикоррозионные свойства цинковых покрытий и методы их улучшения

1.4. Технологические особенности подготовки и нанесения покрытий горячего цинкования
1.5. Строение и свойства цинковых покрытий на стали, получаемых в современной промышленности

1.6. Влияние факторов различной природы на строение и свойства цинковых покрытий

- влияние технологических факторов

- влияние состава цинкуемой стали

- влияние состава цинкового расплава

1.7. Резюме. Постановка проблемы, цель и задачи исследования

2. Методическое обеспечение исследований
3. Металлургические проблемы использования никеля в горячем цинковании стальных изделий
3.1. Содержание никеля в расплаве
3.2. Влияние состава стали. Эффект Санделина
3.3. Оптимизация температуры расплава
4. Кинетика формирования и строение №-2п-покрытий на стали
4.1. Содержание и распределение элементов в покрытии
4.2. Диффузионная задача
4.3. Микроструктурные исследования №^п-покрытий
4.4. Анализ №-2п-покрытий методами рентгенографии
4.4.1. Фазовый анализ
4.4.2. Определение напряжений

4.4.3. Анализ несовершенств кристаллической решетки по физическому уширению линий
4.4.4. Исследование текстуры
4.4.5. Резюме к разделу 4
* 5. Свойства, показатели технологичности и особенности промышленного
нанесения РП-гп-покрытий
5.1. Прочностные свойства покрытий с никелем
5.2. Толщина и однородность №-7п-покрытия. Особенности цинкования труб
5.3. Функциональные свойства покрытий, легированных никелем
5.4. Особенности технологии нанесения №-2п-покрытий
Заключение: основные результаты и выводы
Библиографический список
Приложения

Анализ проблемы повышения коррозионной и износостойкости изделий показал невозможность ее решения за счет широкого применения высоколегированных материалов вследствие того, что положительный экономический эффект при этом не наблюдается [1]. С экономической точки зрения более целесообразным является использование для этой цели защитных покрытий, спектр которых и по химическому составу, и по технологии нанесения может быть весьма разнообразным.
Технология горячего цинкования считается одним из наиболее экономичных и эффективных способов нанесения антикоррозионных покрытий на стальные изделия общего назначения. Однако соответствие международным стандартам качества в условиях ужесточения потребительских требований заставляет производителей искать новые ресурсы этой технологии. Наиболее актуальной для крупных производителей здесь является задача повышения эксплуатационных свойств покрытия (прочность, долговечность, коррозионная стойкость, внешний вид) на фоне снижения его толщины (т. е. уменьшения расхода цинка).
Научное решение этой задачи и на его основе широкое освоение промышленностью методов получения многокомпонентных цинковых покрытий на стальных изделиях возможно лишь на основе глубокого изучения диффузионных и кристаллизационных процессов, фазовых и структурных превращений, протекающих в покрытии. Это требует получения комплекса данных, дающих сведения о взаимосвязи состава, структуры и свойств покрытия. То есть научный аспект решения задачи имеет материаловедческий характер.
Традиционная технология горячего цинкования отличается простотой и консерватизмом. Лишь в последнее десять-пятнадцать лет активизировались научные разработки по части легирования цинкового расплава, что привело к появлению таких сплавов как гальфан, гальвалюм, суперцинк, лавегал. Их многокомпонентная композиция включает легкоплавкие элементы, основной из которых алюминий. В настоящее время мало проведено и опубликовано работ о легировании цинковых покрытий относительно тугоплавкими элементами (N1, Л). Они появились в научной литературе только в последние несколько лет и в целом отмечают перспективность этого направления [107-110]. Однако

Изображения в растровом электронном микроскопе получали на протравленном шлифе торца цинкового покрытия во вторичных электронах и рентгеновском излучении ЕеКа и №Ка. На изображениях в рентгеновском излучении содержание элемента оценивали по плотности белых точек. Исследовалось содержание как основных (Xп, Бе, №), так и примесных элементов.
Анализ состава стали (табл.2.1) подтвердил сертификационные данные трубных образцов и показал отсутствие (или слишком маленькое содержание) кремния в стали, который существенно влияет на рост цинкового покрытия при горячем цинковании.
Таблица 2.1.
Содержание легирующих элементов в стальных образцах.
Материал образца Содержание, % мае.
Сг Бі Мп
Сталь О 1 і-н о <0.1 0,15-0,25
При решении задачи по выявлению посторонних примесей в цинковом покрытии анализировался широкий перечень наиболее типичных сопутствующих элементов (за исключением углерода). Исследовалось цинковое покрытие как со стороны естественной поверхности, так и на шлифе торца. Посторонние элементы обнаружены только на необработанной естественной поверхности (толщина анализируемого слоя ~ 1 мкм) цинкового покрытия (см. табл. 2.2), вполне вероятно, что это загрязнения, неизбежно появляющиеся на поверхности любого объекта.
Внутри слоя цинкового покрытия этих посторонних элементов нет (пределы обнаружения указаны ниже).
Таблица 2.2.
Примеси на поверхности цинкового покрытия (в верхнем слое покрытия толщиной ~ 1 мкм).
Содержание, % мае.
ві Ее Мп № Бп А1 РЬ Б Р
Поверхность 0-0,5 0,4 0-0,3 0-0,14 0-0,1 0-0,33 0-1,0 0-0,2 0-0,1