Оксидирование низкоуглеродистой стали в растворах нитрата аммония

• Автор: Вершок, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Химическое оксидирование сталей.

1.1.1. Щелочное оксидирование

1.1.2. Оксидирование в кислых средах

1.1.3. Термическое оксидирование

1.1.4. Нейтральное оксидирование

1.1.5. Модифицирование магнетитного покрытия ингибиторами коррозии.

1.2. Пассивирование конверсионных покрытий

1.2.1. Пассивирование фосфатных покрытий

1.2.2. Пассивирование магнститных покрытий
2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования.
2.2. Коррозионные испытания.
2.3. Электрохимические исследования.
2.4. Физикохимические методы исследований
3. ОКСИДИРОВАНИЕ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В РАСТВОРЕ НИТРАТА АММОНИЯ
3.1. Роль нитрата в механизме низкотемпературного оксидирования
3.2. Влияние концентрации, температуры и оксидирующего раствора ЫНзЫОз на кинетику образования и свойства МП
3.3. Влияние примесей в нитрате аммония на свойства МП
4. УСКОРИТЕЛИ РОСТА МАГНЕТИТНОГО ПОКРЫТИЯ.
4.1. Добавки типичных активаторов растворения железа
4.2. Оксидирование в нитрате алюминия.
4.3. Оксидирование в аммиачной селитре в присутствии карбамида
5. МОДИФИКАЦИЯ МАГНЕТИТНОГО ПОКРЫТИЯ ИНГИБИТОРАМИ КОРРОЗИИ СТАЛИ.
5.1. Азотсодержащие ингибиторы коррозии.
5.2. Комплексы оксиэтилсдсндифосфоновой кислоты.
5.3. Импедансометрические исследования магнетитных покрытий
на стали.
5.4. Возможность ингибиторной защиты оксидированной стали
в мягкой воде.
ЛИТЕРАТУРА


Защитные свойства МП, полученных при добавлении в оксидирующую ванну комплексов ОЭДФ, увеличиваются с уменьшением ионного радиуса катиона и произведения растворимости его гидроксида. Дефектность МП может быть оценена с помощью метода электрохимического импеданса по положению частотного пика сдвига фаз на фазочастотной диаграмме. Существует принципиальная возможность экологически чистой защиты систем водоснабжения в агрессивной воде, содержащей хлориды и сульфаты, путем предварительного оксидирования стали в нитратном растворе, модифицированном гидроксоэтиледендифосфонатом алюминия. Апробация работы. Материалы диссертации представлены на Международной конференции EUR. OCORR. Франция, ), Всероссийской конференции «Проблемы коррозии и защиты металлов» (Тамбов, г. Институт Физической Химии на рубеже веков» (Москва, г. VI конференции молодых ученых Института Физической Химии РАН «Некоторые проблемы физической химии» (Москва, г. I и II Всероссийской конференции «ФАГРАН» (Воронеж, , г. Публикации. Основное содержание работы отражено в 6 статьях и 8 тезисах докладов. Металлы легко реагируют с кислородом воздуха, образуя на своей поверхности пленку оксида, препятствующую дальнейшему воздействию кислорода [7]. Несмотря на это, естественные пленки в силу своей незначительной толщины легко повреждаются и не защищают металл от коррозии. Естественные пленки, образующиеся на железе, обладают слабыми защитными свойствами, поэтому железо и низкоуглеродистые стали легко корродирует при взаимодействии с водой, галогенами, сернистым газом и прочими агрессивними компонентами среды. МП. Магнетит, с его кубической решеткой шпинелыюго типа близкой по строению с решеткой железа образует на поверхности стали покрытие с высокой адгезией [2, 8]. Схожесть теплофизических свойств магнетита и стали (коэффициента удлинения) позволяет покрытию не разрушаться при термических нагрузках, что делает его защитным не только при комнатной, но и при повышенных температурах. Существует много способов получения МП, однако в настоящем обзоре в соответствии с целью диссертации анализируются только методы химического оксидирования углеродистых сталей. Поверхность металлов может пассивироваться под действием растворов электролитов, обладающих окислительными свойствами, покрываясь тонкой оксидной пленкой [9]. Так, железо, пассивируясь в растворе бихромата калия, блокируется пленкой оксида, толщина которой изменяется в пределах - А [1]. Однако такое тонкое покрытие является недостаточным для защиты стали от коррозии в растворах электролитов и от потускнения в атмосферном воздухе при обычных условиях. Опыт показывает, что с увеличением толщины способность пленки сопротивляться механическим и химическим разрушениям может усиливаться. Такие, более толстые, защитные покрытия получают при химическом окислении стали - оксидировании. Оксидные покрытия на металлах практически не изменяют размеров изделия, что имеет большое значение для практики. Они используются не только для защиты от коррозии, но и в декоративных целях. Щелочное оксидирование (воронение) является наиболее распространенным методом получения защитных магнетитных покрытий на стали. В его основе лежит реакция взаимодействия стальной детали с щелочью в присутствии окислителя [1, 2-4]. С. Для улучшения защитных свойств вороненой стальных изделий после обработки их промасливают. В дальнейшем окислитель и Na2Fe, диффундируя навстречу друг к другу, дают соединение Na2Fe2. Такого механизма придерживаются большинство исследователей, хотя A. B. Шрейдер, А. Г. Аркелов [] и И. Fe + -Г + NOT = 4Fe4 + Н2О + NH3 + е (3). Количество магнетита, образующегося по реакции (2) начинает превалировать при уменьшении окислительной способности раствора (в отсутствии окислителей). На начальном этапе формирования покрытия образуются кристаллические зародыши Fe4, затем они разрастаются и заполняют всю поверхность. После этого рост оксидной пленки происходит крайне медленно, так как дальнейшему взаимодействию металла и окисляющего раствора препятствует образовавшийся оксид.