Влияние состава нитратных растворов на оксидирование низкоуглеродистых сталей и защитные свойства оксидных покрытий

• Автор: Булгаков, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

1.1. Химическое оксидирование сталей

1.1.1. Щелочное оксидирование.

1.1.2. Термическое оксидирование

1.1.3. Оксидирование в кислых средах.

1.1.4. Нейтральное оксидирование.

1.2. Модификаторы оксидирования стали

1.2.1. Ингибиторы коррозии.

1.2.2. Ускорители роста МП.

1.2.3. Пассивациониая обработка МП.

1.3. Импедансометрическис исследования КП на стали.

1.3.1. Спектроскопия электрохимического импеданса и е

применение в коррозионных исследованиях.
1.3.2. Графическое представление данных СЭИ
1.3.3. Исследование свойств покрытий на металлах методом СЭИ
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы коррозионных испытаний.
2.3. Электрохимические методы
2.4. Физикохимические методы исследований.
2.4.1. Рентгеноструктурный анализ
2.4.2. Рентгеноспектральный микроанализ
2.4.3. Атомносиловая микроскопия АСМ
2.4.4. Эллипсометрия.
ГЛАВА III. ОКСИДИРОВАНИЕ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ
СТАЛИ В НИТРАТНЫХ РАСТВОРАХ
3.1. Влияние катионного состава нитратного раствора на кинетику
оксидирования стали
3.1.1. Алюминий
3.1.2. Цинк
3.1.3. Литий.
3.2. Снижение температуры оксидирования композициями различных нитратов.
3.2.1. Ускорение оксидирования стали добавками нитрата алюминия и повышение защитных свойств получаемых МП.
3.2.2. Ускорители оксидирования на основе нитратов щелочных
металлов.
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ОКСИДИРОВАННОЙ СТАЛИ МЕТОДОМ СПЕКТРОСКОПИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА
4.1. Импеданс стали с различными МП
4.2. Адсорбция олеата натрия на МП.
ВЫВОДЫ.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Высокоуглсродистые стали оксидируются быстрее, чем малоуглеродистые, для оксидирования которых применяют растворы с повышенным содержанием щлочи. Для получения покрытий различного цвета и структуры в ванне оксидирования можно варьировать состав окислителя 2, 3, . Так, при использовании в качестве окислителя нитрита натрия получается блестящая синеваточрная плнка, хроматы калия дают чрную плнку с красноватым или синеватым оттенком, а использование нитратов щелочных металлов позволяет получить матовое покрытие с глубокой чрной окраской. Увеличения скорости образования защитного МП можно добиться добавками Н0 . Различные добавки, вводимые в оксидирующий раствор, в большинстве случаев оказывают небольшое влияние на процесс оксидирования, при этом очень усложняя контроль раствора. Было предложено добавлять буру, тиосульфаты, хлористые и щавелевокислые соли щелочных металлов, мочевину, танин, пирогаллол и др. Последние три добавки, а также соли кобальта, марганца и хрома позволяют получить более толстые плнки. Введение солей бериллия, кадмия и никеля не влияют на кинетику роста МП. Следует отметить ванны, в состав которых входит мочевина 3. Эти растворы весьма устойчивы в работе и дают возможность проводить оксидирование стали при пониженных температурах. Уже при 0С за минут в ванне щелочного воронения, содержащей мочевину, получаются блестящие чрные плнки. При обычном оксидировании на стали образуется чрное покрытие, которое можно использовать в декоративных целях. Оно, как правило, имеет сравнительно небольшую 5 и слабые защитные свойства. При повышении концентрации щелочи в ванне, 5 оксидной плнки возрастает, но на е поверхности появляется трудноудаляемый красный налт гидрата оксида железа уРеООН. Изменением температуры процесса, концентрации окислителя и Ка2ре4 также можно достигнуть некоторого увеличения 8 плнки, но в этих случаях или не удатся получить устойчиво работающую ванну, или технология оксидирования оказывается чрезмерно сложной. В связи с этим для получения доброкачественных МП повышенной 5, оксидирование производится последовательно в двух растворах , . В первом из них с концентрацией щлочи меньше, чем во втором, образуется тонкая 5 до 0, мкм плнка, замедляющая растворение металла. Во втором растворе происходит частичное растворение первоначального покрытия, в результате которого остатся лишь скелет плнки, состоящий из наиболее крупных кристалликов. На определнной стадии процесса они берут на себя роль новых центров кристаллизации, при разрастании которых вновь образуется уже более толстая плнка. Е 8 может достигать 1,,5 мкм. Чем тоньше оксидная плнка, получаемая в первой ванне, тем большую 8 будет иметь окончательное МП. Налта гидрата окиси железа при этом не образуется. Другие способы получения улучшенных МП при щелочном воронении предложили Финк и Фелиу . В первом случае стальное изделие
выдерживается в герметичном сосуде 5 мин при температуре С и давлении 3,9 атм. С и 5,1 атм. Получаемые такими способами МП хорошо защищают сталь от коррозии в атмосферных условиях. Вплотную к методу щелочного воронения примыкает способ оксидирования стали в расплавах щелочей и солей 2, . Температура смеси в зависимости от марки стали и состава расплава варьируется от 0 до 0С. Толщина покрытий не превышает 1 мкм и имеет цвет от коричневого до чрного в зависимости от температуры и времени выдержки. Этот метод применяется редко изза его высокой экологической вредности и технологических неудобств при производстве. Хотя воронение является простым и наиболее распространенным методом оксидирования стали, оно представляет собой вредное производство. С ЭТОЙ ТОЧКИ зрения1 более перспективны кислые И даже нейтральные оксидирующие растворы. Бесщел очное оксидирование экономит энергозатраты, поскольку ведтся при меньшей температуре, илучше по экологическим параметрам. Термическое оксидирование может быть двух типов. Собственно термическое оксидирование, т. МП в ходе высокотемпературного С окисления стали. Его обычно применяют для декоративной обработки изделий. Паротермическое оксидирование используется для получения более толстых, до мкм и защитных плнок.