Пассиваторы коррозии: Пассивирование

alexxlab | 13.12.1978 | 0 | Разное

Содержание

Пассивирование

Пассивирование – обработка металлов в пассивирующих растворах.

Пассиваторы – вещества, с помощью которых металлическую поверхность переводят в пассивное состояние. Чаще всего пассиваторы – неорганические вещества, которые обладают окислительными свойствами (хроматы, молибдаты, нитраты).

При взаимодействии металлической поверхности с определенными веществами на ней образуются защитные слои (пленки). Эти вещества сдвигают коррозионный потенциал в положительную сторону, тем самым снижая скорость коррозии.

Пассивирование может быть двух видов: химическое и электрохимическое.

Химическое пассивирование

Химическое пассивирование проводят окунанием либо непосредственным нанесением реагентов на саму поверхность без применения электрического тока. В зависимости от используемых веществ, химическое пассивирование может проводиться при комнатной температуре или с подогревом электролита.

Электрохимическое пассивирование

Проводят в растворах окислителей при воздействии электрического тока. Под воздействием тока  частицы оседают на поверхности защищаемого изделия, создавая защитный слой. Этот слой, состоящий из малорастворимых соединений, получается более равномерный, чем при использовании метода химического пассивирования.

Пассивация меди проводится чаще всего с применением  хроматных растворов, т.к. после обработки наблюдается хорошая коррозионная стойкость металла в растворах нейтральных солей и средах, содержащих SO2.

Пассивация алюминия проводится в растворе бихромата калия (около 200 г/л)  с добавлением 2 г/л HF.

Пассивирование оцинкованных изделий проводят в растворах, содержащих  200 г/л Na2Cr2O7•2H2O и 8 – 10 мл/л H2SO4. Обработку производится чаще всего методом окунания в раствор на 5 – 30 секунд. При выдержке 5 секунд пленка получается радужная с зеленоватым оттенком. При длительности 30 секунд – коричневая.

 

Пассиваторы коррозии – это разновидность ингибиторов коррозии, способных продлить срок эксплуатации используемого металла и увеличить его устойчивость к неблаготворному влиянию внешней среды.

Пассиваторы коррозии – это разновидность ингибиторов коррозии, способных продлить срок эксплуатации используемого металла и увеличить его устойчивость к неблаготворному влиянию внешней среды. Защита от коррозии специально подобранными соединениями – ингибиторами получила широкое распространение. Их присутствие даже в небольших количествах резко снижает скорость коррозии металла и нейтрализует вероятные вредные последствия от ржавчины. По механизму воздействия на металл ингибиторы коррозии делятся на адсорбционные и пассивационные. Вторые и принято для простоты именовать пассиваторами коррозии металлов.

Пассиваторы коррозии – это что такое

Защите пассиваторами коррозии металла характерна высокая экономичностью, легкостью применения и широкого внедрения на производстве без изменения традиционного технологического режима. Ингибиторы – пассиваторы называются так, потому что способны формировать на поверхности металла защитную пленку, способствуя его переходу в пассивное состояние. Рекомендуется применять их для борьбы с коррозией в нейтральных или близких к ним средах, в которых коррозия металла протекает за счет кислородной деполяризации. Этим признакам идеально отвечает консервация оборудования и механизмов. Рекомендуется использовать пассиваторы коррозии металла перед покраской. Механизм действия пассиваторов различен, он в значительной степени определяется химическим составом препарата, поэтому рекомендуем покупать пассиваторы коррозии металла только у надежных производителей.

Пассиваторы коррозии купить недорого

Каждый год огромное количество металлических изделий приходит в негодность именно из-за неприятных и разрушительных процессов коррозии. Для того чтобы максимально исключить эти процессы и продлить срок эксплуатации металлических сооружений и элементов, прекрасным решением будут пассиваторы коррозии. Лучший метод для того, чтобы продлить срок эксплуатации используемых механизмов и сооружений, увеличив их устойчивость к неблаготворному влиянию внешней среды. Все пассиваторы имеют свои отличительные особенности. Пассиваторы коррозии металла включают в себя состав грамотно подобранных компонентов, который делает их использование практически абсолютно безопасным для человека. Одновременно они надежно и долговременно защищают металлические изделия, элементы и конструкции от коррозии. Уверены, что и цены на пассиваторы коррозии металла от нашей компании вас приятно удивят.

Пассиватор металла и способы пассивации

Назад к списку статей

Чтобы придать изделиям красивый внешний вид, защитить их от коррозии и увеличить эксплуатационный период, применяется пассивация. Производится она с помощью специальных средств, называемых пассиваторами. Ими осуществляется обработка металла, после которой тот становится неактивным. Пассиватор является препятствием к образованию на поверхности металла коррозийного слоя. Существует технологический процесс, при котором металл защищается от образования оксидной плёнки, в результате которой образовывается ржавчина.

Что представляет собой пассивации металлов

Все изделия, изготавливаемые из металлов, кроме инертных, при «благоприятных условиях» реагируют с кислородом и водой, в результате чего происходит коррозия. При пассивации снижается химическая активность металлов, они становятся, менее подвержены коррозии. Можно сказать, что пассивация, это тот же налет, что и ржавчина, но сделанный искусственным путём, происходит покрытие оксидной, фосфатной, сульфатной и хлоридной плёнкой. Состав пассиваторов зависит от типа металла, а сама пассивация значительно снижает скорость появления коррозии. Для продления жизни нижним слоям металла, достаточно нанести очень тонкий слой плёнки на поверхность изделия.

Пассивация металлов

Все металлы неодинаково реагируют на ту или иную среду. Поэтому для разных типов металлов осуществляется определённая пассивация. Есть слабые окислители, пассивирующие магний, титан, а также сильные, хорошо воздействующие на алюминий, хром. Для железа используют серную и азотную кислоты высокой интенсивности, после кратковременного воздействия образуется пленка, и реакция прекращается.

Способы пассивации металлов:

  • 1.Контакт материала с пассиватором осуществляется посредствам вмакивания в жидкость, обмазывания или опрыскивания.
  • 2.При контакте металла с пассиватором через него пропускают электрический ток, это позволяет воспроизвести равномерную и стойкую защиту.

Электрохимический способ применяют, к примеру, для пассивации меди. Для этого используют специальные хромосодержащие составы, через которые пропускают электрический ток. Для алюминия используется фтороводородная смесь, дихромата натрия и серная кислота применяются для пассивации цинка. Как видите, для каждого металла существуют свои пассиваторы, более того, зачастую они состоят из нескольких компонентов.

Если вам нужно пассивировать определённый метал, не стоит экспериментировать, лучше купить уже готовый состав. Процесс пассивирования не долгий, иногда достаточно и нескольких секунд. Стоит знать, что чем дольше вы будете производить пассивацию, тем характернее станут изменения на поверхности. Но здесь тоже всё индивидуально, к примеру, после погружения цинкового изделия в раствор на 3-5 секунд, образуется радужная плёнка с зеленоватым отливом, а продержав его в растворе 30 секунд, вы получите коричневый налёт. Поэтому сроки выдержки при пассивации крайне важны.

Не следует забывать и о том, что пассивация, это процесс, происходящий на поверхности. Если же металл будет грязным или ржавых, реакция произойдёт не с самим металлом, а примесями и сторонними частицами. Поэтому перед тем, как производить обработку пассиватором, надлежит обработать изделие, вымыть или зачистить, в зависимости от типа загрязнения. Если задействуется электрохимический способ обработки, здесь должны соблюдаться необходимые условия, к примеру, при пассивации латуни, железа, необходимо определённое напряжение. Купить качественные пассиваторы металла фирмы ADDAPT можно в компании «Руссо Индастриал», сделав запрос нашем на сайте.

Пассиваторы коррозии – Справочник химика 21

    Пигменты могут в значительной степени влиять на электродные процессы, т е на скорость электрохимической коррозии Если, например, пигмент обладает окислительными или основными свойствами (оксиды свинца, хроматы свинца, цинка, калия-бария), он является пассиватором коррозии Такой пигмент способствует повышению потенциала окрашиваемого металла (приближению его к потенциалам благородных металлов), уменьшению анодного тока и саморастворению металла [c.262]
    Ингибитором называется химическое вещество, введение которого в среду в небольших концентрациях приводит к значительному уменьшению скорости коррозии металла. Существуют различные типы ингибиторов. Их целесообразно классифицировать следующим образом 1) пассиваторы, 2) органические ингибиторы, включая консистентные смазки и ингибиторы травления, 3) летучие (парофазные) ингибиторы. 
[c.260]

    Ингибиторы находят широкое применение для защиты металлов от электрохимической коррозии добавка в травильные кислоты органических ингибиторов, небольшие добавки к воде би-хроматов и других пассиваторов, защита металлов от атмосферной коррозии с помощью различных контактных (наносимых на поверхность защищаемых изделий) и летучих (адсорбирующихся на металлах из паровой фазы) ингибиторов коррозии. [c.351]

    Электродный потенциал поверхности металла повышается (т, е. уменьшается его отрицательная величина) и в том случае, если удается понизить активность ионов металла в электролитной фазе микрогальванической пары. Поэтому пигменты основного характера, повышающие pH электролитной фазы (при этом катионы металла выделяются в виде окислов, гидроокисей или нерастворимых солей), оказываются хорошими пассиваторами коррозии. Таковы свинцовый сурик, плюмбат кальция, цианамид свинца и, в некоторой степени, окись свинца. Действие таких пассиваторов — скорее химическое, чем электро- 

[c.22]

    В качестве пассиваторов коррозии железа в натриевом и кальциевом растворе используют хромистые соли натрия — хромат и бихромат натрия, а также фосфат натрия. Пассиваторы образуют на поверхности металла нерастворимый осадок, препятствующий дальнейшей коррозии. Ингибиторы осаждаются на поверхности металла или вступают с ним в химические реакции с образованием тонкой пленки, не чувствительной к коррозии. [c.239]


    Добавки, повышающие защитные свойства арматуры (ингибиторы и пассиваторы коррозии арматуры)- вещества, обеспечивающие высокую коррозионную СТОЙКОСТЬ арматуры в агрессивных по отношению к ней средах. [c.18]

    Окислители играют двойную роль в коррозионных процессах. С одной стороны, они могут восстанавливаться и этим ускорять коррозию металлов, а с другой (для металла, способного к пассивации) — вызвать пассивацию металла и резкое торможение коррозии. Некоторые ионы, например ионы СГ, наоборот, активируют металлы, препятствуя их пассивации. Причиной активирующей способности ионов С1 является его высокая ад-сорбируемость на металле и высокая растворимость хлоридов металла. Ионы 1 вытесняют пассиваторы с поверхности металла, способствуя растворению пассивирующих пленок, и облегчают переход ионов металла в раствор. Поэтому в присутствии в растворе ионов 1 и других активаторов у многих металлов способность к пассивации уменьшается или вообще исчезает. Особенно большое влияние ионы С1 оказывают на растворение железа, хрома, никеля, алюминия и др. [c.234]

    Промытые и очищенные детали помещаются на 10—15 мин в водный раствор пассиватора для предохранения от коррозии. После пассивирования (раствор содержит 20 г/л воды каустической соды и 50 г/л воды хромпика) детали просушиваются при нормальной температуре. Срок хранения деталей, обработанных пассиватором, составляет 5—10 суток. [c.240]

    Анодными ингибиторами электрохимической коррозии метал лов являются окислители (пассиваторы) кислород, нитриты хроматы и др. Они замедляют коррозию, пассивируя металлы т. е. затрудняя протекание анодного процесса. [c.346]

    С этой целью нефтяные системы на различных стадиях подвергаются различным воздействиям, в частности в них вводят специальные реагенты, способствующие созданию наилучших условий проведения технологических процессов, а в некоторых случаях позволяющие осуществить эти процессы. К подобным реагентам следует отнести деэмульгаторы в процессах обезвоживания и обессоливания, ингибиторы коррозии и парафиноотложения, пеногасители, катализаторы и пассиваторы б каталитических процессах, присадки к топливам и маслам и т. п. Перечень этот в определенном смысле неограничен. [c.8]

    По отношению к алюминию и его сплавам кислород воздуха и кислород, растворенный в воде, являются пассиваторами. Поэтому в нейтральных и слабокислых водных растворах алюминий находится обычно в пассивном состоянии. Хлориды и другие галогены разрушают защитную пленку на алюминии, и коррозия носит неравномерный характер. [c.105]

    В азотной кислоте катодным деполяризатором (пассиватором) является азотистая кислота НМОа [51. Она может образовываться в достаточном количестве в результате начальной быстрой реакции железа с НЫОз. С накоплением НЫОа возрастает анодная плотность тока, достигая, наконец /крит- Железо становится пассивным, и скорость коррозии его уменьшается до сравнительно низкого значения — около 2 г/(м -сут) [13]. [c.77]

    К анодным замедлителям коррозии относятся некоторые соединения со щелочными свойствами фосфаты, полифосфаты, силикаты, бораты, бензоат натрия и др. Ингибирующее действие таких соединений проявляется только при наличии в среде растворенного кислорода, который и играет роль пассиватора. Не являясь окислителями, эти вещества лишь способствуют адсорбции кислорода на поверхность металла. Кроме того, они тормозят анодный процесс растворения из-за образования плотных труднорастворимых пассивных пленок, представляющих собой продукт взаимодействия ингибитора с ионами корродирующего металла. [c.188]

    Коррозию стали в воде замедляют хроматы, нитриты, нитраты и фосфаты щелочных металлов. Эти вещества получили название пассиваторов. При их употреблении на металлической поверхности образуются защитные оксидные пленки или пленки, состоящие из солей. [c.176]

    На крупном нефтехимическом комбинате наблюдалась коррозия стальных конструкций из-за колебаний в подаче в рабочую среду пассиватора – кислорода. В связи с этим подача кислорода была строго регламентирована, что привело к заметному снижению коррозии. [c.24]

    Растворы солей, обладающие окислительными свойствами, влияют аналогично кислороду, т.е. если они играют роль катодного деполяризатора (например, персульфаты), то увеличивают скорость коррозии и эффект ускорения растет с увеличением концентрации соли. Но, если соль обладает пассивирующими свойствами (например, бихромат калия, нитриты, нитраты), то коррозия уменьшается при достижении необходимой концентрации пассиватора. [c.27]

    Общий ход расчетов, аналогичных приведенным выше, применительно к линиям по удалению продуктов коррозии с поверхности металлоизделий, и включающих расходы по статьям протирка изделий ветошью, смоченной маловязкими маслами или растворителями по ГОСТ 8505—57, ГОСТ 443—76 с последующей обдувкой теплым воздухом, а также при необходимости промывка моющими составами с пассиваторами и последующей сушкой, дают экономическую эффективность за счет устранения операции по очистке металла в размере 600—700 р. на 1 т антикоррозионной бумаги. [c.132]


    Три основные группы современных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых в промышленности при обработке черных и цветных металлов, также содержат ПАВ различных классов. В состав группы эмульсионных СОЖ в качестве эмульгаторов- входят анионоактивные (мыла жирных кислот, сульфонаты) и неионогеннце ПАВ (полиоксиэтилированные фенолы, полиоксиэтилированный моноолеат сорбитана и т. д.). Остальные составляющие эмульсионных СОЖ базовое масло, антифрикционные и противозадирные присадки, пассиваторы коррозии, смачиватели, антивспениватели, бактерицидные присадки. В состав группы масляных СОЖ в качестве поверхностно-активных присадок входят ПАВ тех же классов — мыла жирных кислот, сульфонаты, животные и растительные жиры, эфиры высших жирных кислот, полимерные соединения. Остальные составляющие антифрикционные и противозадирные присадки, твердые смазочные компоненты, стабилизированные в масляной среде. Группа химических СОЖ на водной основе (без минерального масла) содержит анионоактивные ПАВ (мыла жирных кислот), антифрикционные и противозадирные присадки. [c.286]

    По кинетическому механизму действия противокоррозионные присадки подразделяются на иммунизаторы, ингибиторы и пасси-ваторы [30]. К иммунизаторам относят вещества, при добавлении которых к бензинам удлиняется период-индукции до начала интенсивной коррозии ингибиторы замедляют скорость коррозии, но не увеличивают индукционный период, а пассиваторы предотвращают коррозию в самом начале, образуя защитную пленку продуктов коррозии на поверхности металла [44]. В качестве противокоррозионных присадок к бензинам исследованы и предложены многие вещества самых различных классов [51—61]. [c.306]

    Влияние кислорода на коррозионный процесс при очистке газа может проявляться по-разному. Он способствует увеличению скорости коррозии, облегчая протекание катодного процесса и ускоряя выделение коррозионноагрессивных веществ из гликольамииовых растворов, а также может играть роль пассиватора и служить ингибитором анодного типа. В целом, присутствие кислорода в гликольаминовом растворе все же считается нежелательным. Для уменьшения вредного влияния кислорода воздуха можно создавать защитные подушки из инертного газа. В газовой фазе гликоль-аминового раствора скорость коррозии значительно выше, чем в жидкой, и составляет 1,4—1,5 мм/год. Более высокая скорость коррозии в паровой фазе кипящего гликольаминового раствора связана с уменьшением рас- [c.177]

    Пассиваторы обычно представляют собой неорганические вещества с окислительными свойствами (например, хроматы, нитриты или молибдаты), которые пассивируют металл и сдвигают коррозионный потенциал на несколько десятых вольта в положительную сторону. Непассивирующими ингибиторами, такими как ингибиторы травления, обычно служат органические вещества, которые весьма слабо воздействуют на коррозионный потенциал, сдвигая его в сторону больших или меньших значений, не более чем на несколько тысячных или сотых долей вольта. Как правило, пассивирующие ингибиторы понижают скорость коррозии до очень малых значений, будучи в этом отношении более эффективными, чем большинство непассивирующих. [c.260]

    После наступления пассивности восстановление пассиватора в отсутствие растворенного кислорода продолжается с низкой скоростью, эквивалентной /пае (значение рассчитано из данных по скорости коррозии железа в хроматных растворах). При этом постепенно накапливаются оксиды железа и продукты восстановления хроматов. Возрастанию скорости восстановления способствуют факторы, увеличивающие /пао напр”Ьмер рост активности ионов Н+, повышение температуры, присутствие ионов I . Экспериментально установлено потребление хромата падает со временем, отчасти потому, что образующийся со временем вторичный оксидный слой уменьшает площадь поверхности, на которой должно происходить возобновление пассивирующей пленки. [c.262]

    Для достижения наилучшего ингибирующего эффекта концентрация пассиватора должна превышать определенное критическое значение. Ниже этого значения пассиваторы ведут себя как активные деполяризаторы и увеличивают скорость коррозии на локализованных участках поверхности (питтинг). Более низкая концентрация пассиватора соответствует бЬлее отрицательным значениям окислительно-восстановительного потенциала, и вследствие этого катодная поляризационная кривая пересекает анодную кривую в активной, а не в пассивной области (см. рис. 16.1). [c.262]

    Анодные ингибиторы вызывают торможение анодной реакции процесса коррозии. К этой группе относятся ингибиторы окисляющего (пассиваторы) или “кроющего” действия. Наиболее распространенные пассиваторы – хроматы и нитриты. К “кроющим” анодным ингибиторам, образующим на поверхности металла труднорастворимые осадки, принадлежат. УаОЯ, Ь а СОз, фосфаты. [c.26]

    А. Пятнами, язвами, точками (питтинг). Эти виды различаются по соотношению диаметра разрушенного участка к его глубине (см. рис. 1, в, г, д). Язвы и пятна образуются на участках, где защитный слой недостаточен, порист или поврежден. Точечная коррозия типична для пассивирующихся металлов,— хрома, алюминия, нержавеющих сталей и др. Питтинг возникает, когда в агрессивной среде одновременно присутствуют окислитель, являющийся пассиватором, и ионы хлора, сульфат-ионы или другие ионы, играющие роль депассиваторов. [c.4]


Компания Henkel предлагает все, что требуется производителям рулонного металлопроката во всем мире

компания Henkel предлагает своим клиентам, занимающимся производством рулонного металлопроката во всем мире, широкий спектр технологических решений для смазки, травления, очистки, предварительной обработки, пассивации и ламинирования. Самая современная инновационная продукция ориентирована на сплавы нового поколения, составы, не содержащие шестивалентного хрома, специализированные функциональные покрытия и новый ассортимент прокатных масел для производства электротехнической стали. Кроме того, компания расширила свою команду специалистов по рынку рулонного металлопроката.

За 80 с лишним лет работы в области металлообработки направление рулонного металлопроката Henkel превратилось в сильное подразделение с отличным коллективом высококвалифицированных сотрудников, как в головном офисе в Дюссельдорфе, так и в регионах. Линейка продуктов Bonderite для этой ресурсоемкой отрасли представляет полный спектр специализированных решений, благодаря которым клиенты могут оптимизировать свои производственные процессы, делая их рентабельными и экологически рациональными.

«В последнее время мы занимались разработками ряда новых решений в ответ на важнейшие глобальные тенденции и сложные задачи, стоящие перед отраслью. В частности, это больший фокус на сталелитейные производства и предварительную обработку металлов, создание более совершенных специальных сталей для изготовления облегченных компонентов и компонентов для электрического транспорта. В этих решениях также учитываются жесткие экологические нормы и все более широкое использование алюминия. Глобальное присутствие – определяющий фактор, но для нас также важно наличие собственных предприятий и местных специалистов в определенных ключевых странах, таких как Россия и страны Западной Европы, – говорит Азиз Мабруки ‏(Aziz Mabrouki), коммерческий директор европейского подразделения рулонного металлопроката компании Henkel. Являясь глобальным универсальным партнером для отрасли, мы решаем эти задачи, применяя всеобъемлющий подход для подбора наиболее эффективных сочетаний продуктов, оптимизированных под технологические потребности каждого клиента. Наша амбициозная, преданная своему делу и ориентированная на клиента команда на профессиональном уровне обслуживает широчайшую базу предприятий в сфере металлообработки и металлических покрытий во всем мире».

Благодаря тесному сотрудничеству компании Henkel с лидерами отрасли были созданы инновационные технологические решения. Эти решения обеспечивают значительную экономию издержек благодаря более длительному сроку службы ванн и инструментов, исключению попадания хрома ‏(VI) и нитратов в сточные воды, исключению эмиссий оксидов азота, а также сокращению отходов. Среди новейших решений — специально разработанное, не содержащее хрома функциональное покрытие, удовлетворяющее требованиям производителей специальных сталей, используемых для изготовления компонентов на развивающемся рынке электрического транспорта, таких как корпуса аккумуляторов и поддонов для них. Помимо ведущей роли в разработке не содержащей хрома продукции во всей цепочке создания стоимости, компания укрепляет свои позиции на рынке продукции для травления нержавеющей стали и ламинирования рулонного проката.

Компания Henkel сотрудничает с ведущими производителями рулонного металла и покрытий, чтобы повысить ценность стали, оцинкованного металла, алюминия и других сплавов для рулонного проката. Компания предлагает обширное портфолио экономичных и экологичных технологических решений, от травления и очистки до обработки поверхности и ламинирования.

Компания Henkel сотрудничает с ведущими производителями рулонного металла и покрытий, чтобы повысить ценность стали, оцинкованного металла, алюминия и других сплавов для рулонного проката. Компания предлагает обширное портфолио экономичных и экологичных технологических решений, от травления и очистки до обработки поверхности и ламинирования.

Линейка продуктов Bonderite компании Henkel, в которой представлены эффективные, надежные и экологически рациональные решения в области технологической цепочки производства рулонного металлопроката, включает в себя:

  • Масла для холодной прокатки, позволяющие добиваться максимального качества смазки. Это обеспечивает высокую производительность и качество проката.
  • Жидкости для мокрой дрессировки, используемые для увеличения срока службы рабочих валков и обеспечивающие эффективную защиту от коррозии при промежуточном хранении.
  • Ингибиторы травления, добавляемые в соляную или серную кислоту, чтобы избежать перетравливания и обеспечить однородную поверхность для следующей технологической операции.
  • Очистители, предназначенные для удаления смазки, масла и мелких металлических частиц с поверхности листа для подготовки к следующей операции, включая состав для травления нержавеющей стали с минимальным содержанием свободного фтора в отрасли.
  • Не содержащие хрома средства для всего цикла, от обработки поверхности до нанесения функционального покрытия, снижающие воздействие производства рулонного металлопроката на окружающую среду.
  • Средства для обработки поверхности, подготавливающие подложку для обеспечения надежной адгезии лакокрасочных покрытий и дополнительно создающие превосходную защиту от коррозии.
  • Пассиваторы, используемые для оцинкованного и луженого листового металла для предотвращения коррозии в процессе хранения и транспортировки.
  • Тонкие органические покрытия, обеспечивающие отсутствие отпечатков пальцев и другие эффективные свойства декоративных поверхностей, а также улучшенную свариваемость и профилирование.
  • Клеи для надежного и экономичного ламинирования рулонов, разработанные в соответствии с новейшими экологическими нормами.

В дополнение к широкому ассортименту средств, компания Henkel предлагает также специальное оборудование для реализации наилучших производственных практик в многоэтапном производстве рулонного металлопроката.

Bonderite является зарегистрированным товарным знаком Henkel и ‏(или) его филиалов в Германии и других странах.

ММК11 Антикоррозионная защита оборудования и сооружений

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

профессиональной направленности в магистратуру

Направление подготовки: 18.04.02 – Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии.

Программа подготовки:

Антикоррозионная защита оборудования и сооружений (ММК)

Кафедра, обеспечивающая преподавание программы: Технология нефтяного аппаратостроения

 

1. Особенности проведения вступительного испытания в магистратуру

1.1. Программы вступительного испытания сформирована на основе федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по соответствующей программе бакалавриата.
1.2. Вступительное испытание проводятся в письменной форме в формате тестирования.
1.3. Вступительное испытание оценивается по 100-балльной шкале.

 

2. Перечень дисциплин, необходимых для освоения программы подготовки магистра и предусмотренных федеральным государственным образовательным стандартом подготовки бакалавров по данному направлению:

– «Материаловедение»;

– «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии».

 

3. Перечень вопросов для подготовки поступающих

 

3.1 Дисциплина «Материаловедение»

Перечень вопросов:

Раздел 1 «Особенности строения металлов»

Атомно-кристаллическая структура металлов. Полиморфные превращения металлов. Поверхностные дефекты кристаллического строения твердых тел. Точечные дефекты кристаллического строения твердых тел. Линейные дефекты кристаллического строения твердых тел. Термодинамические условия и механизм процесса кристаллизации. Зависимость числа центров кристаллизации и скорости роста кристалла от степени переохлаждения (зависимость Таммана.). Строение металлического слитка. Модификаторы. Теоретическая и практическая прочность металлов. Возврат. Рекристаллизация. Холодная и горячая деформация.

 

Раздел 2 «Основы теории сплавов и диаграммы состояния»

Система, компонент, фаза. Правило фаз Гиббса. Твердые растворы. Химические соединения. Диаграммы состояния сплавов 1-го, 2-го, 3-го и 4-го рода. Компоненты и фазы на диаграмме состояния «Fe-C». Фазовые превращения в сплавах железа. Термическая обработка углеродистых сталей; отжиг 1 и 2 рода, нормализация, закалка, отпуск. Химико-термическая обработка стали: цементация, азотирование, нитроцементация, цианирование, борирование.

 

Раздел 3 «Конструкционные металлы и сплавы. Неметаллические конструкционные материалы»

Углеродистые чугуны; белый, серый, ковкий и высокопрочный. Влияние углерода и примесей на свойства сталей. Классификация и маркировка углеродистых сталей. Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и качественные. Углеродистые инструментальные стали. Углеродистые стали. Маркировка, назначение. Углеродистые чугуны. Виды, маркировка, назначение. Классификация и маркировка легированных сталей. Конструкционные и инструментальные легированные стали. Нержавеющие стали и сплавы. Жаропрочные стали и сплавы. Металлокерамические твердые сплавы. Твердые и сверхтвердые материалы. Медь и ее сплавы. Алюминий и его сплавы. Неметаллические материалы. Полимерные, керамические, стеклообразные, углеграфитовые.

 

3.2 Дисциплина «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии»

Перечень вопросов:

Раздел 1 «Основные представления о процессах коррозии материалов»

Актуальность борьбы с коррозией нефтезаводского и нефтегазопромыслового оборудования. Классификация коррозионных процессов: по типу, по механизму и по характеру разрушения. Виды коррозионных разрушений. Коррозия установок АТ и АВТ. Коррозия оборудования первичной подготовки нефти. Коррозия теплообменного оборудования Коррозионно-опасные зоны и участки резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов Коррозия насосно-компрессорного оборудования. Коррозия оборудования при коксовании нефтяных остатков. Общие и локальные виды коррозии.

 

Раздел 2 «Механизмы протекания коррозионных процессов»

Основы теории коррозии. Термодинамика и кинетика коррозионных процессов. Химическая коррозия металлов. Условия возникновения. Показатели газовой коррозии. Классификация, состав и законы роста оксидных пленок. Условия сплошности пленок продуктов коррозии. Влияние температуры на скорость газовой коррозии. Внешние и внутренние факторы химической коррозии. Электрохимическая коррозия. Электродные потенциалы. Механизм электрохимической коррозии. Термодинамика электрохимического процесса коррозии. Поляризация и деполяризация. Внешние и внутренние факторы электрохимической коррозии. Пассивность и способы пассивации.

 

Раздел 3 «Методы защиты от коррозии»

Техника и методы антикоррозионной защиты оборудования и сооружений. Критерии оценки коррозионной стойкости металлов сталей и сплавов. Коррозионно-стойкие металлы, стали и сплавы. Применение защитных покрытий. Техника ингибиторной защиты. Применение электрохимической защиты (катодная, анодная, протекторная и электродренажная защита). Рациональное конструирование технологического оборудования.

 

Раздел 4 «Специфические виды коррозии оборудования»

Механохимическая коррозия металлов. Причины ускорения коррозии под действием механических напряжений и деформаций. Коррозионное растрескивание под напряжением. Законы роста коррозионно-механической трещины. Коррозионная усталость. Законы роста коррозионно-усталостной трещины. Малоцикловая коррозионная усталость. Коррозия сварных соединений. Влияние видов и режимов сварки на коррозию сварных соединений. Питтинговая коррозия металлов. Возникновение и развитие питтинга. Активаторы и пассиваторы питтинговой коррозии. Щелевая коррозия. Специфика коррозии в щелях и зазорах. Межкристаллитная коррозия (МКК) и ее механизм. Методы борьбы с МКК. Микробиологическая коррозия. Аэробные и анаэробные микроорганизмы. Коррозия под действием СВБ. Методы борьбы с микробиологической коррозией.

 

Раздел 5 «Технология антикоррозийных работ»

Подготовка поверхности металла перед нанесением защитных лакокрасочных покрытий. Химические, электрохимические и механические способы очистки поверхности металла. Последовательность нанесения покрытий. Контроль качества лакокрасочных покрытий. Производство футеровочных работ штучными кислотоупорными материалами. Технологическая последовательность операций. Гуммирование емкостной аппаратуры, трубопроводов и железнодорожных цистерн для транспортирования кислот. Металлические покрытия.

 

4. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплин для подготовки поступающих

 

4.1. Основная литература

1. Худяков М.А. Материаловедение. Учебное пособие. – Уфа: Монография, 2006. – 238 с.

2. Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: Учебник / Г.П. Фетисов, Ф.А. Гарифуллин. – 3-е изд., испр. – М.: Издательство Оникс, 2009. – 624 с.:ил.

3. Тялина Л.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. пособие. 2-е изд., испр. / Л.Н. Тялина, Н.В. Федорова, А.П. Королев. Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, – 2006. 100 с.

3. Гареев А.Г. Основы коррозии металлов. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. – 256 с.

4. Кравцов В.В., Латыпов О.Р., Макаренко О.А., Ибрагимов И.Г. Коррозия и защита нефтезаводского и нефтехимического оборудования. – М.: Химия, 2010. – 344 с.

5. Бугай Д.Е., Латыпов О.Р., Черепашкин С.Е. Коррозионностойкие материалы. Учебник. – Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2012. – 197 с.

6. Латыпов О.Р., Кравцов В.В., Черепашкин С.Е. Теория и практика защиты от коррозии трубопроводов и резервуаров: учеб. пособие. – Уфа: ООО «Монография», 2018. – 542 с.

7. Черепашкин С.Е., Латыпов О.Р., Кравцов В.В. Методы исследования коррозии оборудования нефтегазового комплекса. Учебное пособие. – Уфа: ООО «Монография», 2016. – 104 с.

 

4.2. Дополнительная литература

1. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение: Учебник для втузов. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.

2. Гуляев А. П. Металловедение: Учебник для втузов. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

3. Богодухов С.И., Гребенюк В.Ф., Синюхин А.В. Курс материаловедения в вопросах и ответах: Учебное пособие. – М.: Издательство «Машиностроение», 2003. – 256 с.

4. Кравцов В.В., Абдуллин И.Г. Материаловедение и противокоррозионные свойства неметаллических материалов: Учеб. пособие. – Уфа: Изд-во УНИ, 1985. – 85 с.

5. Кравцов В.В. Коррозия и защита конструкционных материалов. Основы теории химического сопротивления материалов: Учебное пособие. – Уфа: УГНТУ, 1998. – 183 с.

6. Кравцов В.В. Коррозия и защита конструкционных материалов. Принципы защиты от коррозии: Учебное пособие. – Уфа: УГНТУ, 1999. – 157 с.

7. Кравцов В.В., Киселева Т.В., Малинин А.В. Коррозионная стойкость конструкционных материалов в рабочих средах предприятий нефтегазовой отрасли: учеб. пособие. – Уфа: ООО «Монография», 2007. – 276 с.

8. Поляризационные исследования металлов и сплавов: учеб. пособие / О.Р. Латыпов, А.С. Тюсенков, С.Е. Черепашкин, Д.Е. Бугай. – Уфа: ООО «Монография», 2017. – 136 с.

9. Латыпов О.Р. Применение ингибиторов для защиты нефтепромысловых объектов от коррозии. Учебное пособие. – Уфа: ООО «Монография», 2016. – 142 с.

 

4.3. Интернет-ресурсы

2. Электронно-библиотечная система образовательных и просветительских изданий: [электронный ресурс]. – URL http://www.iqlib.ru

 

Комплектующие

Акрилатный гель для инъектирования Найти подрядчика | Купить

Описание

Продукт на основе смеси акрилатов без содержания растворителей с очень низкой вязкостью и с быстрым временем твердения. При полимеризации увеличивается в объеме. После полимеризации гель имеет высокую эластичность и способен выдерживать динамические нагрузки. 

Преимущества:

  • Быстросхватывающийся с возможностью регулировки времени гелеобразования в широком интервале (от нескольких секунд до нескольких часов) в зависимости от температуры и количества инициатора реакции.
  • Безусадочный во влагонасыщенных средах (влажном грунте или равновесной влаге кирпичной кладки). Безусадочности можно добиться и в необводненной среде при использовании специального пластификатора LOGICBASE INJECT ACRYL FLEX / LOGICBASE INJECT ACRYL FLEX PLUS.
  • Усадка и набухание геля при изменении уровня воды представляют собой обратимый процесс. Доказанная натурными испытаниями долговечность геля в естественных условиях (замораживание/оттаивание, набухание/высыхание) составляет более 10 лет.
  • Обладает подтвержденной стойкостью к циклам замораживания/оттаивания (при температуре –30°С/+23°С не менее 100 циклов) даже без пластификатора.
  • В сочетании с пластификатором обладает подтвержденной водонепроницаемостью > 7 бар.
  • Низкая вязкость в широком интервале температуры. Состав проникает в микротрещины шириной раскрытия менее 0,05 мм.
  • Высокая адгезия к полимерным мембранам (ТПО, ПВХ) при использовании специального пластификатора LOGICBASE INJECT ACRYL FLEX PLUS.
  • Продукт содержит инновационные добавки – пассиваторы коррозии, что обеспечивает 100% защиту железобетонных конструкций от процессов коррозии арматурных стержней и металлических элементов.
  • Продукт содержит биоцидные добавки, предотвращающие рост грибка и плесени, а также прорастание корней растений, даже при инъектировании состава в грунт. Доказанная натурными испытаниями долговечность геля при инъектировании в грунт составляет более 10 лет.
  • Отличная стойкость к действию агрессивных сред: нефтепродуктов, минеральных масел, сточных вод, щелочей и кислот.
  • Рекомендован для применения в конструкциях из натурального камня и кирпичной кладки, т.к. одновременно заполняются все трещины, поры, каверны конструкции.
  • Подходит для контакта с питьевой водой.

Область применения:

  • Для эластичной герметизации деформационных и конструкционных швов, микротрещин в бетонных и каменных конструкциях.
  • Для восстановления целостности гидроизоляции, выполненной из полимерных мембран.
  • Для герметизации рабочих швов бетонирования через систему шлангов Инжпайп.
  • Для создания отсечной гидроизоляции от поднятия капиллярной влаги по кирпичным и каменным стенам.
  • Для устройства противофильтрационных завес за конструкцией.
  • Для заполнения каверн, пустот, вводов коммуникаций.
  • Для консолидации грунтов.

Документация

Технические паспорта

Техническое описание LOGICBASE INJECT ACRYL 500 F

Рекламные материалы для подземной гидроизоляции

Плакат “Матрица выбора инъекционных составов”

Другие комплектующие

© ТЕХНОНИКОЛЬ 2017

Что такое пассивация? Как работает нержавеющая пассивация?

Что такое пассивация и как работает пассивация? Как пассивировать детали из нержавеющей стали после обработки? Это вопросы, которые обычно задают механические цеха и производители деталей из таких материалов, как нержавеющая сталь, титан и тантал.

Что такое пассивация нержавеющей стали?

Пассивация – широко используемый процесс отделки металла для предотвращения коррозии.В процессе пассивации нержавеющей стали используется азотная или лимонная кислота для удаления свободного железа с поверхности. Химическая обработка приводит к образованию защитного оксидного слоя, который с меньшей вероятностью вступит в химическую реакцию с воздухом и вызовет коррозию. Пассивированная нержавеющая сталь устойчива к ржавчине.

Пассивирование нержавеющей стали для предотвращения ржавчины

Что означает пассивированная нержавеющая сталь?

Для производителей отраслевые стандарты ASTM A967 и AMS 2700 представляют собой наиболее широко используемые стандарты для пассивирования нержавеющей стали.Согласно ASTM A967 определение пассивации:

химическая обработка нержавеющей стали мягким окислителем, например раствором азотной кислоты, с целью удаления свободного железа или других посторонних веществ ».

Кроме того, ASTM A380 утверждает, что пассивация составляет:

Удаление экзогенного железа или соединений железа с поверхности нержавеющей стали путем химического растворения, чаще всего путем обработки кислотным раствором, который удаляет поверхностное загрязнение, но не оказывает значительного воздействия на саму нержавеющую сталь… для цель усиления самопроизвольного образования защитной пассивной пленки.”

История процесса пассивации

В середине 1800-х годов химик Кристиан Фридрих Шёнбейн открыл эффект пассивации. После погружения железа в концентрированную азотную кислоту он обнаружил, что железо имеет небольшую химическую активность или не имеет ее вообще по сравнению с железом, которое не подвергалось обработке концентрированной азотной кислотой. Его имя за отсутствие химической активности было «пассивным» состоянием.

Поскольку пассивация нержавеющей стали азотной кислотой стала широко распространенной практикой в ​​1900-х годах, проблемы окружающей среды и безопасности при использовании азотной кислоты стали более очевидными.Исследование, проведенное пивоваренной компанией Adolf Coors в Германии, показало, что лимонная кислота является эффективной альтернативой. В 1990-х годах многие производители начали использовать лимонную кислоту как более безопасную и экологически чистую альтернативу азотной кислоте.

Сегодня отраслевые стандарты пассивации поверхностей предлагают методы для азотной кислоты или лимонной кислоты, или азотной кислоты с бихроматом натрия. Выбор метода часто зависит от требований заказчика. У каждого метода есть свои преимущества и недостатки.Подробнее читайте в нашей статье Пассивация азотной и лимонной кислотой.

Зачем пассивировать нержавеющую сталь?

Пассивация – это лучший метод после изготовления для недавно обработанных деталей и компонентов из нержавеющей стали. Преимущества включают:

  • Химический пленочный барьер против ржавчины
  • Увеличенный срок службы изделия
  • Удаление загрязнений с поверхности продукта
  • Пониженная потребность в обслуживании.

Как работает пассивация?

Нержавеющая сталь – это сплав на основе железа, обычно состоящий из железа, никеля и хрома.Коррозионностойкие свойства нержавеющей стали обусловлены содержанием хрома. Под воздействием кислорода (воздуха) хром образует тонкую пленку оксида хрома, которая покрывает поверхность нержавеющей стали и защищает лежащее под ней железо от ржавчины. Целью пассивации является увеличение и оптимизация образования слоя оксида хрома.

Погружение нержавеющей стали в кислотную ванну растворяет свободное железо с поверхности, оставляя хром нетронутым. Кислота химически удаляет свободное железо, оставляя после себя однородную поверхность с более высокой долей хрома, чем в нижележащем материале.

При воздействии кислорода воздуха после кислотной ванны нержавеющая сталь образует слой оксида хрома в течение следующих 24-48 часов. Более высокая доля хрома на поверхности позволяет формировать более толстый и более защитный слой оксида хрома. Удаление свободного железа с поверхности устраняет возможность возникновения коррозии.

Образующийся пассивный слой обеспечивает химически неактивную поверхность, защищающую от ржавчины.

Пассивирующий слой на нержавеющей стали

Слой пассивирования – вид под микроскопом.Источник: Astro Pak. Используется с разрешения.

Когда требуется пассивация нержавеющей стали?

Пассивация – это пост-производственный процесс, который выполняется после шлифовки, сварки, резки и других операций обработки, связанных с нержавеющей сталью. В идеальных условиях нержавеющая сталь, естественно, противостоит коррозии, что может означать, что в пассивировании нет необходимости.

Однако в нормальных, реалистичных условиях любое из следующего может препятствовать образованию оксидной пленки, защищающей от коррозии:

  • Посторонний материал в производственной среде (цеховая грязь, шлифовальная стружка)
  • Сульфиды добавлены в нержавеющую сталь для улучшения обрабатываемости
  • частиц железа от режущих инструментов, внедренных в поверхность деталей из нержавеющей стали.

Такие загрязнения необходимо удалить до границ зерен, чтобы восстановить равномерно устойчивую к коррозии поверхность. Эти проблемы устраняются в процессе пассивации.

Какой пассивации НЕ является

  • Неэлектролитический. Пассивация – это химическая обработка, а – не электролитический процесс. . Пассивация не зависит от электрохимических реакций, в отличие от электрополировки или анодирования.
  • Не для удаления накипи. Пассивирование не является методом удаления окалины с обработанных деталей после термообработки или сварки.
  • Без краски. Пассивирование нержавеющей стали не меняет цвет или внешний вид поверхности металла. Пассивирование не требуется для предметов, которые будут окрашены или покрыты порошковой краской.

Как пассивировать нержавеющую сталь

Существует множество спецификаций по пассивации (ASTM A967, AMS 2700), указывающих на надлежащий процесс пассивирования нержавеющей стали, титана и других материалов.Следующие этапы химической очистки и пассивации являются общими почти для всех спецификаций:

  1. Clean – Удалите с поверхности любые загрязнения, такие как жир и масла.
  2. Passivate – Выполните химическую обработку путем погружения в кислотную ванну, обычно азотную или лимонную кислоту.
  3. Испытание – Испытайте недавно пассивированную поверхность нержавеющей стали, чтобы убедиться в эффективности этапов процесса.

Некоторые спецификации требуют добавления дихромата натрия в ванну с азотной кислотой для более быстрого образования оксидного слоя или пассивирующей пленки.Однако дихромат натрия является высокотоксичным соединением шестивалентного хрома. Альтернативные методы включают использование ультразвуковых аппаратов и лимонной кислоты, такой как CitriSurf®, для стимулирования образования кислорода на поверхности металла, пока материал все еще находится в кислотной ванне.

Продолжительность погружения в резервуар с кислотой обычно составляет 20–30 минут. Температурные характеристики кислоты могут варьироваться в зависимости от марки нержавеющей стали и химического состава кислоты, но обычно составляют от 120 до 150 ° F.

Видео: полностью автоматизированная система пассивации лимонной кислоты


Этапы процесса пассивирования деталей из нержавеющей стали

Для сборки линии пассивирования требуется процесс, который будет одновременно очищать и пассивировать нержавеющую сталь. Общие этапы процесса пассивирования нержавеющей стали следующие:

  1. Щелочная очистка материалов для удаления всех загрязнений, масел и посторонних материалов. Обычно используются моющие средства, такие как гидроксид натрия, Micro-90 или Simple Green.
  2. Промывка водой – обычно с деионизированной водой или водой обратного осмоса в высокоточных отраслях промышленности
  3. Погружная ванна с азотной или лимонной кислотой (CitriSurf) для полного растворения любого свободного железа и сульфидов и ускорения образования пассивной пленки или оксидного слоя
  4. Промывка водой – обычно с деионизированной водой в высокоточных отраслях промышленности
  5. Вторая промывка водой – обычно с DI Water в высокоточных отраслях промышленности
  6. Сухие части
  7. Испытайте образцы деталей в соответствии со стандартами спецификаций, используя: солевой туман, выдержку в камере с высокой влажностью или испытание на сульфат меди.

На что обращать внимание при пассивации металлов

Пассивацию можно рассматривать как контролируемую коррозию. Кислотная ванна растворяет или разъедает свободное железо на поверхности равномерно и контролируемым образом. Если не контролировать должным образом, неконтролируемая коррозия может возникнуть в виде явления, известного как «мгновенная вспышка». При импульсной атаке металл образует темную, сильно протравленную поверхность – именно ту коррозию, которую пассивный слой предназначен для предотвращения.

Защита кислотного раствора от загрязняющих веществ имеет решающее значение для предотвращения вспышки.Часто для этого достаточно просто наполнить кислотную ванну свежим раствором. Рекомендуется регулярно менять кислотный раствор, чтобы предотвратить накопление загрязняющих веществ в растворе. Использование воды более высокого качества (вода обратного осмоса или деионизированная вода) с меньшим количеством хлоридов, чем водопроводная вода, также может решить проблемы с внезапной атакой.

Тщательная очистка деталей из нержавеющей стали ПЕРЕД кислотной ванной также имеет решающее значение. Любая смазка или смазочно-охлаждающая жидкость, оставшаяся на деталях, может образовывать пузырьки, которые мешают процессу.В этих случаях рассмотрите возможность использования обезжиривающего средства или смены моющих средств, чтобы убедиться, что деталь полностью очищена от загрязнений. В некоторых случаях термические оксиды от термообработки или сварки могут потребовать шлифовки или травления для удаления перед пассивированием.

Избегайте одновременного смешивания марок нержавеющей стали (например, серии 300 и серии 400) в кислотной ванне, поскольку это может привести к гальванической коррозии. В этой ситуации менее благородный металл корродирует быстрее, чем если бы разнородные металлы не контактировали в растворе.

Какое оборудование для пассивации мне нужно?

Best Technology признана лидером отрасли в области пассивационного оборудования, резервуаров, систем и линий. Наши специалисты понимают, насколько тщательно соблюдаются химический состав, температура и время погружения, чтобы соответствовать спецификациям и избежать дорогостоящих ошибок. Мы предлагаем широкий спектр оборудования от настольных машин до интегрированных мокрых скамеек и полностью автоматизированных систем. Наши инженеры по применению могут спроектировать оборудование в соответствии с вашими требованиями и спецификациями.

Собирая информацию о запуске новой линии пассивации, обязательно ознакомьтесь с нашим контрольным списком процесса пассивации. Когда будете готовы, свяжитесь с нами, чтобы поговорить с нашими экспертами по процессу пассивации.

Виды пассивационного оборудования

Доступно оборудование для пассивации с резервуарами различных размеров. Самые маленькие системы начинаются с резервуара размером 1,25 галлона, в то время как самые большие системы работают до 500+ галлонов. Система пассивации предлагает интегрированное удобство облегчения нескольких этапов процесса (например,g., мыть, ополаскивать, пассивировать, ополаскивать и сушить) в одном унифицированном оборудовании.

Типы систем включают:

Щелкните любое из следующих изображений, чтобы узнать больше об этом типе оборудования.

Малое настольное пассивирующее оборудование

Пассивационное оборудование для мокрого стола

Автоматизированные системы пассивации

Погружные пассивационные системы с перемешиванием


Стандарты и спецификации

В аэрокосмической промышленности и производстве медицинского оборудования многие производители высокоточных изделий сталкиваются с дополнительными инструкциями, спецификациями, правилами и стандартами аккредитации при пассивировании своей продукции.Одной из таких аккредитаций является NADCAP, или Национальная программа аккредитации подрядчиков авиакосмической и оборонной промышленности. Использование автоматизированной системы пассивации обеспечивает точные, задокументированные параметры управления процессом для соответствия требованиям валидации.

Часто задаваемые вопросы о валидации процессов

Что входит в процесс проверки пассивации?

В мире медицинского оборудования существует потребность в валидации процесса пассивации. Но что это значит и как это работает?

Валидация – это процесс гарантии того, что используемый вами процесс пассивации будет воспроизводить воспроизводимые и предсказуемые результаты каждый раз, когда партия деталей проходит через процесс.Подтвердив процесс, вы можете отказаться от тестирования каждой детали, чтобы доказать, что она должным образом пассивирована.

Обычно здесь процесс проверки разбивается на три отдельные части: IQ, OQ и PQ. Давайте посмотрим на каждую часть.

IQ или квалификация установки – это первая часть. Он разработан путем описания машины – что это такое? Что это делает? и т. д. Также рассматриваются компоненты машины, датчики, переключатели, ПЛК и т. д.В нем дается описание машины и ее частей – что это такое и как работает?

OQ или рабочая квалификация – это вторая часть. По сути, это поможет вам проверить IQ – машина работает так, как должна? Компоненты делают то, для чего они предназначены? и т.д. – все ли работает как задумано?

PQ или квалификация процесса – это третья часть теста на пассивацию. Если IQ – это теория того, как вещи ДОЛЖНЫ работать, а OQ – это практика того, как вещи ДЕЙСТВИТЕЛЬНО работают, то PQ определяет, как ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО работает машина.Вы создаете DOE (план экспериментов), который проверяет оборудование на верхнем и нижнем конце допустимых диапазонов и запускает части для проверки результатов по всему диапазону переменных. Теперь, когда машина работает в указанном диапазоне времени, температуры и / или концентрации кислоты, вы знаете, что ваши детали будут соответствовать спецификациям. Это цель процесса проверки пассивации.


Почему автоматизированные системы легче обрабатывать, чем ручное оборудование?

Контроль и стабильность процесса являются критическими аспектами регулируемых медицинских устройств и аэрокосмических процессов.Важно убедиться, что у процесса есть пределы входных и выходных переменных, которые определены и полностью протестированы во время проектирования процесса, аттестации оборудования (IQ), эксплуатационной квалификации (OQ) и аттестации процесса (PQ). Создание надлежащего DOE (Планирование экспериментов) для проверки этих пределов также важно, поскольку результат DOE даст статистические доверительные интервалы пределов.

Поскольку операторы и сотрудники выполняют различные технологические операции по-разному, независимо от того, как они указаны в рабочих инструкциях, различия операторов также должны быть зафиксированы во время проверки квалификации процесса (PQ).Автоматизированная система, как правило, устраняет многие факторы, связанные с изменчивостью оператора в производственном процессе, и это исключение «входных данных» процесса также позволяет более жестко контролировать выход процесса.

Например, в нашей автоматизированной системе пассивации устранение необходимости полагаться на оператора для перемещения корзины для деталей от стадии к стадии гарантирует, что детали останутся в соответствующих растворах (промывка, ополаскивание, кислотная пассивация и т. Д.) В течение определенного времени процесса. и в соответствии с надлежащими спецификациями ASTM A967, AMS2700 и т. д.Если корзина для деталей погружена в раствор кислотной пассивации на слишком короткое или длительное время, пассивация, скорее всего, не удастся и выйдет за пределы спецификации.

Отраслевые стандарты

Стандартный Название / Описание
ASTM A967

Стандартные технические условия для химической пассивации деталей из нержавеющей стали

  • На основе стандарта Министерства обороны США QQ-P-35
  • Одна из наиболее распространенных спецификаций пассивации
AMS 2700

Пассивация коррозионно-стойких сталей

  • Спецификация материалов для аэрокосмической промышленности
ASTM A380

Стандартная практика очистки, удаления накипи и пассивации деталей, оборудования и систем из нержавеющей стали

  • Относится к ASTM A967, где описаны особенности проведения пассивации.
AMS-QQ-P-35

(заменено) Пассивационная обработка коррозионно-стойкой стали

  • Заменяет MIL-QQ-P-35, но с тех пор был заменен на AMS 2700
ASTM F86 Стандартная практика подготовки поверхности и маркировки металлических хирургических имплантатов
ASTM F983 Стандартная практика постоянной маркировки компонентов ортопедических имплантатов
ASTM B600

Стандартное руководство для удаления накипи и очистки поверхностей из титана и титановых сплавов

  • Пассивация титана и титановых сплавов теперь признана стандартом ASTM.
AMS-STD-753 Детали из коррозионно-стойкой стали: отбор проб, проверка и испытание на пассивирование поверхности
BS (Британский стандарт) EN 2516 Аэрокосмическая серия: пассивация коррозионно-стойких сталей и обеззараживание сплавов на основе никеля

Военные спецификации и стандарты

Стандартный Относится к Название / Описание
MIL-HDBK-808 QQ-P-35
MIL-STD-753

Отделка, защита и коды для схем отделки наземного и наземного вспомогательного оборудования:

  • Раздел 5.3.2.4.1
  • Таблица II, Кодовые номера отделки F-200, F-201, F-202, F-203, F-204
  • Таблица VIII, код отделки D-200
  • Относится к QQ-P-35 для пассивации нержавеющей стали, который с тех пор был заменен на ASTM A967 и AMS 2700.
  • Относится к MIL-STD-753 для тестирования пассивации, который с тех пор был заменен на AMS-STD-753
MIL-DTL-14072 ASTM A380

Покрытия для наземного электронного оборудования:

  • Таблица IV, номер отделки E300
MIL-DTL-5002 ASTM A967
AMS 2700

Обработка поверхности и неорганические покрытия для металлических поверхностей оружейных систем:

MIL-STD-171 ASTM A967
AMS 2700
ASTM A380

Отделка металлических и деревянных поверхностей:

  • Раздел 5.1.4.2
  • Таблица V, номера отделки 5.4.1 и 5.5.1

Передовой опыт

Производители аэрокосмического и медицинского оборудования полагаются на опыт Best Technology в области проектирования и разработки оборудования, технологических процессов. Запросите сегодня дополнительную информацию о том, какие преимущества ваша компания может получить от нашего оборудования для пассивации и проектирования процессов.

Что такое процесс пассивации?

Что такое процесс пассивации?
Как определено в стандарте MIL-STD-753C, процесс пассивации – это процесс окончательной обработки / очистки, используемый для удаления железа с поверхности коррозионно-стойких стальных деталей, так что достигается более равномерное формирование пассивной поверхности, что повышает коррозионную стойкость.

Нержавеющая сталь отличается от других металлов тем, что по мере приближения к поверхности состав металла фактически меняется. В процессе пассивации свободное железо удаляется с поверхности в раствор, оставляя более высокий уровень хрома. Обычно считается, что хорошим соотношением хрома к железу является 1,5: 1 или выше.

Что такое пассивация?

Пассивация – это химическая обработка нержавеющей стали и других сплавов, повышающая способность обработанных поверхностей противостоять коррозии.

Пассивированные оборудование и системы обладают множеством преимуществ:

Состав из нержавеющей стали

Чтобы понять пассивирование нержавеющей стали, очень важно взглянуть на саму нержавеющую сталь. Все нержавеющие стали – это сплавы железа, никеля и хрома. Хром составляет не менее 10% металла. Именно этот элемент придает нержавеющей стали устойчивость к коррозии. Часто производители стали добавляют молибден, чтобы улучшить защитные характеристики хрома для применения в высококоррозионных или высокотемпературных условиях.

Помимо химического состава металла, его состав варьируется в разных слоях, из которых состоит нержавеющая сталь. На поверхности находится пассивный слой, иногда называемый пассивной пленкой, который отвечает за обеспечение коррозионной стойкости. Это очень тонкий слой высокостабильных атомов металла, который нелегко подвергается коррозии или ржавчине. Это всего лишь несколько атомных слоев, в которых отношение хрома к железу (Cr / Fe) составляет не менее 1,5: 1. Хром связывается с кислородом, образуя химически инертную «пассивную» поверхность.

На рисунке ниже показан очень тонкий пассивный слой на внешней поверхности металла:

Ниже пассивного слоя находится переходная область, где никель находится в более высоких концентрациях. Как и пассивная пленка, ее толщина составляет всего 3-4 атомных слоя. Никель в этом разделе защищает пассивную пленку, предотвращая химические реакции с железом в нижележащем слое. Он также действует как защитный барьер для основного металла, который составляет большую часть нержавеющей стали.Процентное содержание хрома, никеля и железа зависит от предполагаемого использования изделия.

Зачем нужно пассивировать?

Хотя пассивирование происходит естественным образом в коррозионно-стойких и богатых хромом сплавах, при надлежащих условиях новый корпус или деталь из нержавеющей стали необходимо пассивировать перед вводом в эксплуатацию. Изготовление, механическая обработка и сварка оставляют после себя загрязнения, такие как оксиды металлов, включения, производственный мусор и постороннее железо, тем самым ставя под угрозу естественную способность металла противостоять коррозии.

Как работает пассивация?

Химическая пассивация улучшает химический состав пассивного слоя за счет увеличения отношения очень стабильных атомов хрома к более реакционноспособным атомам железа в верхних трех-пяти атомных слоях поверхности металла. Это обогащение можно количественно измерить с помощью различных методов, включая оже-электро-спектроскопию (AES), электронную спектроскопию для химического анализа (ESCA) и энергодисперсионный рентгеновский анализ (EDX). Наиболее часто используемые данные, полученные с помощью этих методов для оценки пассивного слоя, – это отношение хрома к железу и глубина улучшения.

Текущие методологии пассивации

Astro Pak использует множество различных методов пассивации, в том числе:

  • Погружение резервуара – Обычно выполняется на объекте Astro Pak и рекомендуется для одновременной обработки всех производственных поверхностей для обеспечения однородности отделки и оптимальной коррозионной стойкости.
  • Циркуляция – химический раствор циркулирует по системе трубопроводов и особенно рекомендуется для трубопроводов, по которым будут проходить коррозионные жидкости.
  • Нанесение распылением
  • – Может быть выполнено в Astro Pak или на объекте клиента и предпочтительно для обработки на месте, но необходимы надлежащая утилизация кислоты и меры безопасности.
  • Нанесение геля – Ручная обработка может выполняться путем нанесения паст или гелей на поверхность. Это полезно для точечной обработки сварных швов и других сложных участков, требующих ручной обработки.

Услуги и возможности Astro Pak

Пассивация

Ultrapass осуществляется в наших современных чистых помещениях и в местах с высокой степенью чистоты для клиентов.В зависимости от требований конкретного объекта можно использовать азотную кислоту, а также хелатирующие агенты с лимонной кислотой. Очистка и пассивация могут быть предоставлены для пусконаладочных работ при новом строительстве или работ по техническому обслуживанию и останову. В плановом порядке обеспечивается немедленное реагирование на аварийные отключения и критически важные коммунальные услуги. Пассивация выполняется в сочетании с травлением дефектов зоны сварного шва, удалением коррозионных окрашивающих пленок и новыми дополнениями или заменой оборудования. Профессиональный консалтинг, проводимый нашими известными отраслевыми экспертами с многолетним опытом, приносит пользу нашим клиентам в решении их сложных вопросов.

Альтернатив пассивации для повышения коррозионной стойкости

Пассивирование азотной кислотой обычно используется для удаления экзогенного железа с поверхностей и предотвращения образования пятен в надежде, что проточный канал из нержавеющей стали станет более устойчивым к коррозии или инертным.

Коррозия может не только нарушить целостность системы производства полупроводников и увеличить стоимость обслуживания; он также может образовывать твердые частицы, которые могут привести к закупорке и загрязнению системы и вызвать ионное загрязнение, что в конечном итоге снизит урожайность.

Традиционные методы пассивации включают следующие этапы:

  • Тщательная очистка поверхностей
  • Погружение в ванну с азотной или лимонной кислотой на 30 минут. (концентрация кислоты и добавки зависят от марки нержавеющей стали)
  • Тщательно промыть детали водой
  • Испытательная деталь для пассивации путем помещения в камеру влажности.

Вот отличный источник, который подробно объясняет процесс пассивации.

К сожалению, когда приложения требуют использования агрессивных агентов, таких как отбеливатель или соляная кислота, никакая пассивация или электрополировка не предотвратят коррозию.

Но есть альтернативная техника пассивации. Приклеивание улучшенных силиконовых соединений, таких как Dursan® и Dursox ™, к стальной поверхности, улучшит коррозионную стойкость и общую чистоту системы. Процесс химического осаждения из паровой фазы, используемый для пассивирования проточных каналов из нержавеющей стали, предотвращает нарушение границ зерен и действует как инертный барьер для агрессивного воздействия технологических жидкостей.Проточные каналы с покрытием из дурсана предотвратят точечную коррозию HCl, отбеливателя и других коррозионных веществ и разрушение поверхностей из нержавеющей стали.

Узнайте больше о повышении производительности и долговечности систем производства полупроводников.

Посмотрите видео о нашем процессе и узнайте, как мы связываем соединения кремния с поверхностями из нержавеющей стали.

Процесс пассивирования Dursan CVD более сложен, чем обычные методы:

  • Подготовка поверхности (обычно водная обработка ультразвуком)
  • Нагревание части до температуры реакции
  • Осаждение кремния и других соединений на поверхность и на поверхность
  • Охлаждение и очистка после наплавки
  • Испытательная деталь путем анализа угла смачивания поверхности, погружения купона в испытательный раствор или рефрактометрии.

Защита нержавеющей стали от коррозионного воздействия в проточных каналах из нержавеющей стали.

Покрытие Dursan предотвращает коррозию в 8 или более раз за счет предотвращения взаимодействия аналита или чистящих коррозионных веществ с нержавеющей сталью. Поверхность на порядки превосходит типичную пассивирующую способность и инертность металла. Испытания на погружение в 6M HCl показывают, что поверхности, покрытые дурсаном, предотвращают поверхностное повреждение на несколько порядков по сравнению с пассивированной нержавеющей сталью.

Получите последние достижения в области чистоты и коррозионной стойкости.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

границ | Влияние предварительной пассивации на коррозионное поведение нержавеющей стали Ph23-8Mo в промышленной и морской атмосферной среде

Введение

Ph23-8Mo – это мартенситная нержавеющая сталь особого сорта, упрочненная старением, которая обладает сверхвысокой прочностью и ударной вязкостью при сохранении хорошей пластичности.Благодаря своим выдающимся механическим свойствам и коррозионной стойкости, а также стабильной работе в условиях высоких температур, он широко используется в авиационной и традиционной энергетике (Friedrich and Schumann, 2001; Li et al., 2017). Типичное применение – соединительные крепежные детали в аэрокосмической отрасли и шасси самолетов (Imrie, 1970; Munn and Andersson, 1990; Yue et al., 2009). В связи с широким спектром обслуживания самолетов и сложной коррозионной средой, особенно в промышленных морских средах с промышленным загрязнением, высокая концентрация Cl (Ghods et al., 2010; Hu et al., 2011; Klapper et al., 2013; Chong and Cheung, 2014) и характеристикам высокой влажности (Carmezim et al., 2005; Zou et al., 2014), устойчивость нержавеющей стали Ph23-8Mo к коррозии особенно важна для жизни и безопасности самолета.

Есть несколько исследований, касающихся коррозии нержавеющей стали в атмосферной среде (Lo et al., 2009; Li et al., 2015). Влияние обработки поверхности нержавеющей стали 304L на стойкость к атмосферной коррозии исследовали Wallinder et al.(2003). Баттон и Симм (1985) выявили коррозию нержавеющей стали 316, подвергавшейся воздействию различных частей в течение 4–30 лет. Поведение пассивации и химический состав поверхности 2507 SDSS в подкисленной искусственной морской воде были исследованы Cui et al. (2017). Вышеупомянутые литературные источники показали, что различие в составе пассивирующей пленки оказало значительное влияние на коррозионную стойкость нержавеющей стали в морской атмосфере. Хорошо известно, что пассивирующие пленки на нержавеющей стали в основном состоят из оксидов Cr и Fe (Goutier et al., 2011; Escrivà-Cerdán et al., 2013), которые играют важную роль в устойчивости к коррозии. Пассивирующая пленка автоматически образуется на поверхности нержавеющей стали в естественных условиях, но коррозионная стойкость пленки ограничена, особенно для мартенситных нержавеющих сталей с относительно низким содержанием хрома и никеля. Поэтому в промышленности материалы или компоненты, требующие коррозионной стойкости, подвергаются химической обработке с образованием пассивирующей пленки на поверхности (Wang et al., 2012).

Предыдущие исследования нержавеющей стали Ph23-8Mo были посвящены термообработке, дисперсионному упрочнению и ее чувствительности к водородному охрупчиванию (Munn and Andersson, 1990; Guo et al., 2015; Dalmau et al., 2018). Однако существует относительно мало исследований коррозионной стойкости предварительно пассивированной стали Ph23-8Mo, и, в частности, нет сообщений о влиянии и ограничении периода защиты предварительной пассивации на поведение точечной коррозии стали Ph23-8Mo в долгосрочной перспективе. реальной суровой природной среды.

Эксперимент в этом исследовании проводился на мысе Туандао, Циндао, который имеет типичную промышленно-морскую атмосферу (Yan et al., 2017). Образцы нержавеющей стали Ph23-8Mo с неорганической предварительно пассивированной поверхностью и без нее экспонировались на мысе Туандао в течение 5 лет и исследовали коррозионное поведение стали. Состав и электрохимические характеристики предварительно пассивированного слоя и продуктов коррозии анализировали с помощью микроскопического анализа, анализа XPS и сканирующих зондов Кельвина.Обсуждались защитные свойства предварительно пассивированного слоя и механизм коррозии нержавеющей стали Ph23-8Mo, что важно для повышения экологической адаптируемости материалов и обеспечения безопасности полетов самолетов. Результаты обеспечивают не только выбор и способ обработки поверхности, но и ограниченность периода защиты для аэрокосмической мартенситной нержавеющей стали в промышленно-морской атмосфере.

Экспериментальный

Подготовка материалов

Опытная сталь Ф23-8Мо представляет собой нержавеющую сталь с дисперсионным мартенситным упрочнением с химическим составом (мас.%) 0,055C – 0,065Si – 0,046Mn – 12,42Cr – 8,14Ni – 1,14Al – 2,40Mo – 0,023P – 0,020S. Образцы нержавеющей стали Ph23-8Mo были закалены в масле после выдержки при 900 ° C в течение 1 часа и выдержаны на воздухе в течение 1 часа, а затем подвергнуты холодной обработке при 0 ° C в течение 1 часа. Наконец, образцы были отпущены при 510 ° C в течение 4 часов. Свежеприготовленные образцы имели средний предел текучести 1310 МПа, предел прочности при растяжении 1400 МПа и относительное удлинение 10,8%. Внутреннюю микроструктуру и фазу преципитации образцов наблюдали с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ТЕМ; FEI TECNAI G20).Образцы ТЭМ диаметром 3 мм были приготовлены шлифованием, полировкой и двухструйной электрополировкой.

На рис. 1 показана фаза выделения внутри стали Ph23-8Mo. Из рисунка 1А видно, что микроструктура нержавеющей стали представляет собой реечный мартенсит и небольшое количество остаточного аустенита, а средняя ширина реек составляет около 0,2 мкм. Эти планки содержат дислокации очень высокой плотности, которые могут быть результатом продвижения границ аустенит-мартенсит или напряжения фазового превращения (Seetharaman et al., 1981; Kong et al., 2018). Небольшое количество близнецов появляется внутри матрицы, показанной на Рисунке 1B. У этих близнецов строгие плоские границы. Кроме того, внутри стали Ph23-8Mo имеется большое количество частиц выделившейся фазы, которые были проанализированы с помощью ПЭМ, и результаты показаны на рисунке 2. Выделенная фаза в основном имеет форму стержня M 23 C 6 фаза с NiAl-содержащая фаза большого размера и круглой формы.

Рисунок 1 . Микрофотографии ПЭМ стали Ph23-8Mo (A) мартенситных реек , двойников (B) на границе зерен, (C) остаточного аустенита между реками мартенсита.М, мартенсит; RA, остаточный аустенит.

Рисунок 2 . Светлопольное изображение ПЭМ, показывающее морфологию и химический состав осадков (A, B) .

Эксперимент по предварительной обработке пассивацией и экспонированию в полевых условиях

Размер плоских образцов из стали Ф23-8Мо составлял 100 мм × 50 мм × 3 мм. Перед предварительной пассивацией образцы без покрытия последовательно шлифовали абразивной бумагой SiC зернистостью 2000, а затем обезжиривали ацетоном и этанолом.После обработки поверхности сталь была подвергнута пассивирующей обработке, в качестве пассивирующего агента использовался 30% -ный концентрированный раствор азотной кислоты. После погружения в агент на 60 мин при температуре 25 ° C образцы промывали дистиллированной водой, затем сушили при комнатной температуре и помещали в эксикатор для использования. После того, как плоские образцы были очищены и высушены, исходный вес плоских образцов был взвешен и зарегистрирован с использованием аналитических весов с точностью до 0,001 г, а затем в соответствии с «Методом испытания атмосферной коррозии цветных металлов GB 11112-89» Испытание воздействия на открытом воздухе проводилось на мысе Циндао Туандао, относящемся к промышленной морской атмосфере.В каждом эксперименте испытывали четыре параллельных образца, продолжительность воздействия составила 5 лет. Данные окружающей среды поля воздействия в течение испытательного периода показаны в Таблице 1.

Таблица 1 . Данные об окружающей среде во время эксперимента.

Измерение потери веса

После 5 лет воздействия продукты коррозии образцов были химически удалены травлением в растворе (200 мл азотной кислоты плюс деионизированная вода для получения 1000 мл раствора) в течение 60 мин при 20 ° C в соответствии с GB / T 16545-2015. .Затем образцы промывали дистиллированной водой и сушили на воздухе. Затем образцы взвешивали для получения окончательной массы ( W 1 ). Средняя скорость коррозии после воздействия была рассчитана следующим образом:

, где V – скорость коррозии (г · м −2 · a −1 ), W 0 – исходный вес (г), W 1 – конечный вес ( ж), S – площадь поверхности ( 2 м), а t – время воздействия (год).

Коррозионная морфология подвергнутых воздействию образцов с предварительной пассивирующей обработкой и без нее наблюдалась с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM, Quanta 250). Элементный состав продуктов коррозии анализировали с помощью EDS. Измерение глубины ямок и наблюдение соответствующей морфологии после удаления ржавчины проводились с помощью лазерного конфокального микроскопа. Кроме того, элемент поверхности и валентность определяли с помощью XPS (рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии).

XPS

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) была проведена до и после экспонирования для определения изменений на поверхности Ph23-8Mo.Перед измерением образцы очищали ультразвуком в ацетоне. Для анализа XPS использовали спектрометр Thermo ESCALAB 250Xi, оборудованный рентгеновским излучением Al Kα, с использованием ускоряющего напряжения 15 кВ и силы тока 12 мА. Чтобы исключить любые возмущения (эффекты заряда, состояние поверхности и т. Д.), Была применена компенсация зарядов ( in situ, поправка ), и положения были скорректированы относительно 1-секундного спектроскопического состояния углерода ( h ν = 1,486.6 эВ). Положение пика углеводорода C1s было принято при 284,6 эВ и использовано в качестве внутреннего стандарта для определения энергии связи других пиков фотоэлектронов. Подгонка кривой была выполнена с помощью программного обеспечения Avantage, содержащего базу данных файлов JCPDS, которая содержит функцию вычитания фона Ширли и функцию хвоста Гаусса – Лоренца для лучшего подбора спектров.

Сканирующий зонд Кельвина (SKP)

Распределение потенциала Кельвина для образцов без покрытия и предварительно пассивированных образцов после выдержки на открытом воздухе было дополнительно изучено с помощью сканирующего зонда Кельвина.Дальнейшее изучение развития локальной коррозии можно провести по распределению поверхностного потенциала. Поверхностные вольта-потенциалы измеряли на сканирующем электрохимическом рабочем месте M370 SKP. Площадь сканирования составляла 1 мм × 1 мм, амплитуда – 50 мкм. Зонд представлял собой вольфрамовую нить, рабочее расстояние зонда до поверхности образца составляло 100 ± 3 мкм. Температура испытания контролируется при температуре окружающей среды (25 ° C), относительная влажность составляет 50%.

Принцип сканирующего зонда Кельвина заключается в обнаружении работы выхода электрона [работа выхода электрона ϕ M , уравнение (1)] металлической поверхности.Основные свойства самого металла определяются как отрицательное значение фактического потенциала ae металла внутри металла, а ϕM равно минимальной работе, совершаемой для того, чтобы вывести электрон с его уровня Ферми и передать его в точку за пределами поверхность металла (например, в воздухе), поэтому она состоит из двух частей: химического потенциала электрона μe и падения потенциала XM через сечение металл / воздух. Если на металлической поверхности есть слой ржавчины или покрытие, это увеличит напряжение, прикладываемое возбужденными электронами, что приведет к падению поверхностного потенциала Кельвина.Что касается нержавеющей стали Ph23-8Mo, электрон выходит через множество поверхностей раздела из слоя субстрат-пассивирующая пленка-продукт коррозии-воздух. Фактически измеренная работа эмиссии электронов показана в уравнении (2), где β1, β2, β3, q1, q2, q3 и C1, C2, C3 – это падение потенциала, заряды и емкости трех границ раздела. соответственно (Merl et al., 2004). Связь между электронными свойствами пассивирующей пленки и потенциалом питтинга можно найти в литературе (Назаров, Тьерри, 2007).

ΦM = -ae = -μe + eXM (1) ΦEXPe = ΦMe + β1 + β2 + β3 = ΦMe + q1C1 + q2C2 + q3C3 (2)

Чтобы дополнительно охарактеризовать поверхностное распределение потенциала Кельвина в образцах, для результатов испытаний выполняется гауссовский анализ; формула подбора:

y = y0 + Aσ2πexp (- (x-μ) 22σ2) (3)

Где μ – ожидаемое значение, то есть положение фокуса потенциального распределения; σ – стандартное отклонение распределения гауссова анализа (т. е. репрезентативная дисперсия распределения потенциала; чем больше значение, тем больше распределение потенциала дисперсии) (Wang et al., 2019).

Результаты и обсуждение

Скорость потери веса и коррозии

Скорость коррозии чистой и предварительно пассивированной обработки нержавеющей стали Ph23-8Mo после выдержки в Циндао составила 4,07 г · м −2 · a −1 и 3,47 г · м −2 · a −1 соответственно. Очевидно, что коррозионная стойкость нержавеющей стали Ph23-8Mo была хорошей. По сравнению с образцами без покрытия средняя скорость коррозии предварительно пассивированных образцов после 5-летнего испытания на выдержку снизилась на 14.7%. Коррозионная стойкость нержавеющей стали Ph23-8Mo, предварительно пассивированной концентрированной азотной кислотой, была выше, чем у чистой стали, предварительная пассивирующая пленка оказывает определенное защитное действие на матрицу нержавеющей стали Ph23-8Mo в промышленной морской атмосфере.

Морфология поверхности и анализ продуктов коррозии

На рис. 3 показана макроскопическая морфология незащищенных листов нержавеющей стали Ph23-8Mo из незащищенных и предварительно пассивированных образцов, экспонированных в течение 1 и 5 лет до и после удаления ржавчины.Для образцов с выдержкой в ​​течение 1 года как незащищенные, так и предварительно пассивированные образцы демонстрировали значительные характеристики питтинга, и большинство участков поверхности незащищенного образца были покрыты продуктами коррозии, в то время как корродированная площадь предварительно пассивированного образца была намного меньше, а металлический блеск был виден в местных позициях. После 5-летней выдержки вся площадь оголенных образцов потеряла серебристо-белый металлический блеск и покрылась красновато-коричневыми продуктами коррозии. Кроме того, толщина слоя ржавчины была неравномерной, так как часть слоя ржавчины отпала, а в некоторых местах были распределены маленькие точки и хлопья.Что касается предварительно пассивированного образца, поверхность также была полностью покрыта слоем ржавчины, а макроскопическая морфология была почти такой же, как у образца без покрытия. В частности, слой ржавчины в основном распределялся по краям образцов, что приводило к накоплению тонкой пленки электролита на краю и, таким образом, вызывало более сильную коррозию. После удаления ржавчины большое количество ямок наблюдалось как на чистых, так и на предварительно пассивированных образцах, в то время как количество ямок на предварительно пассивированных образцах было меньше, а соответствующие размеры были меньше, что указывает на то, что предварительная пассивация эффективно ослабила точечную коррозию образца. стали.В целом, в долгосрочной промышленной и морской атмосферной среде предварительная пассивация ограниченно отсрочила возникновение точечной коррозии и равномерной коррозии, но не изменила механизм коррозии сталей.

Рисунок 3 . Морфология макроскопической коррозии каждого образца (A1 – A3) Экспозиция незащищенных образцов 1 год, выдержка 5 лет, после удаления ржавчины 5 лет. (B1 – B3) выдержка предварительно пассивированных образцов в течение 1 года, выдержка в течение 5 лет и после удаления ржавчины, выдержка в течение 5 лет.

Микроскопическая морфология обнаженной пластины из нержавеющей стали и химический состав слоя ржавчины и ямок показаны на Рисунке 9. После 5-летнего воздействия поверхность образца без покрытия была покрыта большим количеством продуктов коррозии, которые нерегулярно осаждались на определенных участках. . Кроме того, поверхность образца без покрытия проявляла типичные характеристики питтинга, а диаметр ямок варьировался от нескольких микрометров до примерно 20 мкм. В то время как для предварительно пассивированных образцов было меньше продуктов коррозии, покрывающих поверхность образца, и количество ямок значительно уменьшилось.Кроме того, измеренные диаметры ямок находились в пределах 10 мкм, что указывало на то, что предварительная пассивация не могла изменить типы коррозии, но в значительной степени препятствовала возникновению и распространению однородной и точечной коррозии.

Было общепризнано, что поверхностные активные центры, такие как включения, выделения и область слабой пассивной пленки, обычно приписывались местам зарождения питтингов (Vignal et al., 2014). В нержавеющей стали Ph23-8Mo было большое количество богатых хромом осадков M 23 C 6 , которые вызывали появление обедненных хромом зон вокруг выделений (Luo et al., 2018), как показано на Рисунке 2. Было известно, что поверхностная пассивная пленка над обедненными хромом областями является слабой и, таким образом, привела к предпочтительной атаке (Ryan et al., 2002; Bonagani et al., 2018) высокой концентрация хлорид-иона в индустриально-морской атмосфере, которая создала приоритет для зародышеобразования точечной коррозии. Следовательно, как хлоридсодержащая среда, так и богатые хромом выделения играют важную роль в инициировании питтинговой коррозии. По мере увеличения времени воздействия автокаталитическая реакция ячейки окклюзии в ямках и проникновение коррозионной среды вызвали распространение коррозии внутри ямок.Как видно из рисунка 4, как в незащищенной, так и в предварительно пассивированной нержавеющей стали продукты поверхностной коррозии в основном состоят из Fe, O, Si, Cr, Ni, Mo, в то время как элемент Mo не обнаружен в продуктах питтинговой коррозии. Элемент Mo имел более низкую скорость диффузии, чем элементы Cr и Ni (Jin and Atrens, 1988), что привело к различию продуктов поверхностной и точечной коррозии на Рисунке 4.

Рисунок 4 . Микроскопическая морфология и анализ EDS образца (A) Bare; (B) Предварительно пассивированный образец после 5 лет воздействия.

На рис. 5 показана морфология поверхности образцов после удаления ржавчины и соответствующая глубина ямок. Как показано на Фигуре 5A, ямки на поверхности образца без покрытия были большими и были соединены в части, которые имели тенденцию обнажаться, а глубина могла достигать 50 мкм. В то время как после обработки предварительной пассивацией площадь и глубина ямок значительно уменьшились по сравнению с образцом без покрытия, а поверхность также была относительно плоской, что также подтверждает мнение о том, что предварительная обработка пассивированием ослабляет распространение однородной и точечной коррозии. но не смог в конечном итоге предотвратить возникновение коррозии.

Рисунок 5 . Микроскопическая морфология и соответствующая глубина ямки (A) Образец без покрытия; (B) Предварительно пассивированный образец после удаления ржавчины.

Анализ XPS

Основные составы поверхности нержавеющей стали Ph23-8Mo до и после 5-летней выдержки были определены методом РФЭС. Спектры обзора XPS для образцов без покрытия и предварительно пассивированных образцов показаны на рисунке 6. Изображения с высоким разрешением Cr 2p 3/2 , Fe 2p 3/2 , Mo 3d и O1s представлены на рисунках 7. –10, а в таблице 2 приведены соответствующие энергии связи полученной деконволюции из XPS-спектров.Как показано на Рисунке 7A, спектры Fe 2p 3/2 образцов без покрытия можно деконволютировать на несколько пиков, представляющих металлическое состояние Fe (met) (706,55 эВ), двухвалентное (Fe 2+ ) и трехвалентные (Fe 3+ ) разновидности. На Рисунке 7B1 относительные высоты пиков Fe 3 O 4 (707,5 эВ) и Fe 2 O 3 (712,1 эВ) показывают, что Fe 3 O 4 и Fe 2 O 3 были первичными окисленными частицами железа в пассивной пленке до экспонирования.Однако после 5 лет выдержки поверхность незащищенного образца и предварительно пассивированного образца покрылась продуктами коррозии, и состав соединения Fe не отличался. Относительные высоты пиков Fe 3 O 4 (707,34 эВ), FeO (709,11 эВ), Fe 2 O 3 (710,96 эВ), FeOOH (712,70 эВ) указывают на то, что продукты коррозии на поверхности В состав образцов входили оксид и оксигидроксид железа. Анодный процесс характеризовался растворением железа (Chen et al., 2009):

Fe-2e- → Fe2 +, Fe2 ++ 2OH- → Fe (OH) 2

Fe (OH) 2 будет окисляться до FeOOH и Fe 3 O 4 , в то время как FeOOH нестабилен и продолжит окисляться, реакции были следующими (Hu et al., 2011):

4Fe (OH) 2 + O2 → 4FeOOH + 2h3O2FeOOH → Fe2O3 + 3h3O6Fe (OH) 2 + O2 → 2Fe3O4 + 6h3O

Результаты аппроксимации Cr 2p показали, что существует четыре пика, представляющих металлическое состояние Cr (met) (573,94 эВ), Cr 2 O 3 (576.62 эВ), CrO 3 (577,93 эВ), Cr (OH) 3 (587,18 эВ). По-видимому, интенсивности состояний Cr (OH) 3 и Cr 2 O 3 выше, чем у Cr (мет), и эти окисленные компоненты были основными компонентами пассивной пленки в нержавеющей стали (Luo et al. др., 2011). По сравнению с образцом без покрытия Cr 6+ был обнаружен в пассивной пленке, которая могла быть введена в процессе предварительной пассивации (Cheng et al., 2009). Отношение Cr 2 O 3 и Cr (OH) 3 снизилось после 5 лет воздействия, но содержание CrO 3 было относительно стабильным.Кроме того, были зарегистрированы спектры Mo 3d с относительно низкой интенсивностью из-за перекрытия степеней окисления области Mo 3d, аппроксимация кривой усложняется для получения спектров из-за почти одинаковых уровней энергии Mo 3d 3/2 и Mo 3d 5/2 . Интенсивность сигнала Mo 4+ (228,40 эВ, 231,40 эВ) увеличилась, что указывало на то, что предварительная пассивация увеличивала обогащение Mo и дополнительно делала пассивную пленку намного плотнее (Kraack et al., 1995; Rodriguez et al., 2018). Добавление Mo в нержавеющую сталь оказывает значительное влияние на ускорение обогащения Cr в пассивной пленке и, таким образом, продлевает период индукции в среде с концентрацией Cl (Sugimoto and Sawada, 1977; Li et al., 2017).

Рисунок 6 . Спектр обзора XPS нержавеющей стали Ph23-8Mo: (A1, B1) Непокрытый и предварительно пассивированный образец перед экспонированием; (A2, B2) Образец без покрытия и предварительно пассивированный после 5-летнего воздействия.

Рисунок 7 .Экспериментальные и подогнанные узкие спектры РФЭС Fe 2p 3/2 поверхностной пленки (A1, B1) Голый и предварительно пассивированный образец перед экспонированием; (A2, B2) Образец без покрытия и предварительно пассивированный после 5-летнего воздействия.

Рисунок 8 . Экспериментальные и подогнанные узкие спектры РФЭС Cr 2p поверхностной пленки (A1, B1) Голый и предварительно пассивированный образец перед экспонированием; (A2, B2) Образец без покрытия и предварительно пассивированный после 5-летнего воздействия.

Рисунок 9 . Экспериментальные и подогнанные узкие спектры РФЭС Mo 3d поверхностной пленки (A1, B1) Голый и предварительно пассивированный образец перед экспонированием; (A2, B2) Образец без покрытия и предварительно пассивированный после 5-летнего воздействия.

Рисунок 10 . XPS-спектры O 1 пассивных пленок, сформированных на поверхности нержавеющей стали Ph23-8Mo (A1, B1) Голый и предварительно пассивированный образец перед экспонированием; (A2, B2) Образец без покрытия и предварительно пассивированный после 5-летнего воздействия.

Таблица 2 . Энергии связи первичных соединений пассивной пленки нержавеющей стали Ph23-8Mo и продуктов коррозии, полученные из деконволюции спектров РФЭС.

Для предварительно пассивированных образцов спектры Fe 2p 3/2 также могут быть разделены на три составляющих пика, представляющих металлическое состояние Fe (met) (706,61 эВ), двухвалентное (Fe 2+ ) и трехвалентные (Fe 3+ ) частицы и относительные высоты пиков Fe 3 O 4 (707.90 эВ), FeO (709.80 эВ), Fe 2 O 3 (711,50 эВ), FeOOH (713,70 эВ) мало отличались от образца без покрытия. Интенсивность оксида железа и оксигидроксида железа была ниже, что объясняется меньшим количеством продуктов коррозии на поверхности, чем у образца без покрытия. Для спектров Cr 2p существует шесть составляющих пиков, представляющих металлическое состояние Cr (мет.) (574,20 эВ), Cr 2 O 3 (576,70 эВ), Cr (OH) 3 (577,40 эВ), и CrO 3 (578.30 эВ). Кроме того, концентрация Cr (OH) 3 стала меньше, а содержание Cr 2 O 3 увеличилось. Между тем, разница была также отображена в спектре Mo 3d, однако окисленные частицы Mo и Mo после воздействия не различались.

Кислород в пассивной пленке действует как соединяющие ионы металлов, которыми в основном являются O 2-, OH . На рисунке 10 показаны спектры сердцевинного уровня поверхностной пленки, сформированной на образцах без покрытия и на образцах с предварительной пассивацией в области O 1s.Спектры O 1s можно разделить на три компонента: O 2- (529,73 эВ), OH (531,22 эВ) и H 2 O (532,93 эВ) в голом образце и O 2- , OH и H 2 O в образце предварительной пассивации. Кроме того, можно было видеть, что O 2- был основным компонентом пассивной пленки и продуктов коррозии, что соответствовало образованию Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, и МоО 2 .В то время как OH также был первичным компонентом, который соответствовал образованию Cr (OH) 3 и FeOOH. Доля Cr, оксидов и гидроксидов Fe и соотношение Cr / Fe (ат.%) В пассивных пленках обоих образцов приведены в таблице 3. Концентрация Fe (мет.) И Cr (мет.) Резко снизилась после Экспозиция в течение 5 лет, что также показало, что поверхность пострадала от коррозии, а поверхность покрыта продуктами коррозии. Предыдущие исследования показали, что присутствие гидроксидов в пассивных пленках отрицательно сказывается на стойкости к локальной коррозии (Clayton and Lu, 1986).В этой работе можно было обнаружить, что предварительно пассивированный образец содержал больше оксидов и меньше гидроксида, чем образец без покрытия, что отражало то, что предварительная пассивационная обработка уменьшила долю гидроксида в пассивной пленке и, таким образом, увеличила точечную коррозию. стойкость нержавеющей стали Ph23-8Mo.

Таблица 3 . Доля Cr и Fe на поверхности нержавеющей стали Ph23-8 Mo.

Кроме того, большое количество исследований сообщило, что повторное пассивирование нержавеющей стали происходило в основном из-за поддержания определенного соотношения Cr / Fe (ат.%) В ее пассивирующей пленке (Ryan et al., 2002; Phadnis et al., 2003, Devaux et al., 1994), а обогащение Cr повысило стабильность и коррозионную стойкость пассивирующей пленки, что привело к более низкой плотности пассивного тока (Lv et al., 2016). Таким образом, можно было обнаружить, что отношение Cr / Fe в образце без покрытия составляло ~ 3,54, в то время как в случае предварительно пассивированного образца оно составляло 4,16, что указывает на то, что предварительная обработка может значительно увеличить соотношение Cr / Fe в пассивном образце. пленка на нержавеющей стали Ph23-8Mo и, таким образом, усиление репассивации для защиты от распространения точечной коррозии.Однако после 5 лет выдержки на открытом воздухе разница в соотношении Cr и Fe на поверхности образцов без покрытия и предварительно пассивированных образцов была очень небольшой, что также свидетельствует о том, что предварительная пассивационная обработка действительно имела защитные свойства для нержавеющей стали. стали, но эффект после длительного воздействия выявил очевидную ограниченность срока защиты.

СКП

Для дальнейшего изучения защитного действия предварительно пассивированной пленки из нержавеющей стали Ph23-8Mo был измерен поверхностный потенциал Кельвина обоих образцов после 5-летнего воздействия.Распределение потенциала показано на рисунке 11, а поверхностный потенциал E kp был подогнан уравнением Гаусса, как показано на рисунке 12. Химический потенциал электрона μ e голого и предварительного образец пассивации составил -0,1554 и 0,0377 В соответственно.

Рисунок 11 . Распределение поверхностного потенциала Кельвина после 5-летнего воздействия (A) чистый образец; (B) предварительно пассивированный образец.

Рисунок 12 .Гистограмма и аппроксимирующая кривая распределения потенциала Кельвина на поверхности нержавеющей стали Ph23-8Mo после выдержки в течение 5 лет (A) образцов без покрытия; (B) предварительно пассивированных образцов.

Установлено, что однородность распределения потенциала между голым образцом и предварительно пассивированной поверхностью образца не сильно различается. Величина σ образца без покрытия и образца с предварительной пассивацией составляла 0,0394 и 0,0383 соответственно. Между различными участками поверхности была очевидна разность потенциалов, которую можно было охарактеризовать как локализованную коррозию.В то время как потенциальное распределение образца предварительной пассивации было более равномерным, а соответствующее значение σ было меньше. Кроме того, согласно результатам подгонки по Гауссу, потенциал Кельвина для чистого образца был намного ниже, чем у предварительно пассивированного образца.

Было широко признано, что плотная пассивирующая пленка представляет собой полупроводниковую пленку, которая сильно препятствует уходу электронов (Wu et al., 2017) и, таким образом, приводит к увеличению поверхностного потенциала Кельвина нержавеющей стали.(Szklarska-Smialowska, 2002) считали, что разрушение пассивирующей пленки электронами было одной из причин возникновения питтинговой коррозии. Следовательно, более высокий потенциал Кельвина предварительно пассивированного образца отражал, что электронам было труднее проходить через предварительную пассивирующую пленку, то есть пассивирующая пленка была намного плотнее, чем у чистого образца. Здесь, вместе с рисунками 9, 10, поверхность предварительно пассивированного образца была покрыта меньшим количеством продуктов коррозии и более плотной пассивирующей пленкой, что привело к более положительному поверхностному потенциалу Кельвина.

Выводы

(1) 5-летние полевые испытания в промышленной и морской атмосферной среде показали, что по сравнению со сталью без покрытия предварительная пассивационная обработка подавляет равномерную и точечную коррозию нержавеющей стали Ph23-8Mo, то есть площадь и глубину точечной коррозии. очевидно, снижаются, а средняя скорость коррозии предварительно пассивированных сталей снизилась на 14,7%.

(2) По сравнению с незащищенной нержавеющей сталью Ph23-8Mo более высокое соотношение Cr / Fe и оксид / гидроксид, а также более положительный и однородный потенциал напряжения Кельвина для поверхности предварительно пассивированной стали, открытой для наружного воздействия, препятствовали однородности и питтингу. коррозия.

(3) В предварительно пассивированной нержавеющей стали Ph23-8Mo образовалась точечная коррозия только после 1 года воздействия. Основная причина заключается в том, что обедненная хромом пассивирующая пленка возле богатых хромом осадков является слабой для предотвращения проникновения Cl , а также возникновения и распространения точечной коррозии, что привело к отрицательному эффекту для периода защиты предварительной пассивации.

Заявление о доступности данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительный материал.

Авторские взносы

YH и YL разработали и разработали эксперименты. YL, QZ и JZ проводили эксперименты. YL, XC и LL проанализировали данные. YH и JZ предоставили реагенты, материалы и инструменты для анализа. YL написал статью.

Финансирование

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Национальной программе ключевых исследований и разработок Китая (№ 2016YFB0300604), Национальному фонду естественных наук Китая (№№ 51971033, 51801011) и Национальному центру данных по коррозии и защите материалов.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

Бонагани, С. К., Батула, В., и Каин, В. (2018). Влияние отпуска на микроструктуру и точечную коррозию мартенситной нержавеющей стали с 13 мас.% Cr. Коррос. Sci. 131, 340–354. DOI: 10.1016 / j.corsci.2017.12.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баттон, Х. Э., и Симм, Д. У. (1985). Влияние твердых частиц на коррозионное поведение нержавеющей стали типа 316. Anti Corros. Методы матер. 32, 8–10. DOI: 10.1108 / eb020346

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кармезим, М. Дж., Симойнс, А. М., Монтемор, М. Ф., и Белу, М. Д. К. (2005). Емкостное поведение пассивных пленок на ферритной и аустенитной нержавеющей стали. Коррос. Sci. 47, 581–591. DOI: 10.1016 / j.corsci.2004.07.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, X., Ли, X. G., Du, C.W., и Z Cheng, Y.F (2009). Влияние катодной защиты на коррозию стали трубопроводов под отслоившимся покрытием. Коррос. Sci. 51, 2242–2245. DOI: 10.1016 / j.corsci.2009.05.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cheng, X.Q., Li, X.G., и Dong, C.F. (2009). Исследование пассивной пленки, сформированной на нержавеющей стали 2205 в уксусной кислоте с помощью AAS и XPS. Inter. Дж. Майнер. Металл. Матер. 16, 170–176. DOI: 10.1016 / S1674-4799 (09) 60029-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чонг, К., Чунг, М. М. С. (2014). Неравномерное расширение ржавчины для вызванной хлоридом точечной коррозии в железобетонных конструкциях. Констр. Строить. Матер. 51, 75–81. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2013.10.042

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Clayton, C.R., и Lu, Y.C. (1986). Биполярная модель пассивности нержавеющей стали: роль добавки Мо. J. Electrochem. Soc. 133, 2465–2473. DOI: 10.1149 / 1.2108451

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цуй, З. Ю., Чен, С. С., Ван, Л. В., Ман, К., Лю, З. Ю., Ву, Дж. С. и др. (2017). Пассивирование и химический состав поверхности супердуплексной нержавеющей стали 2507 в подкисленной искусственной морской воде, содержащей тиосульфат. J. Electrochem. Soc. 164, C856 – C868. DOI: 10.1149 / 2.1

3jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Далмау, А., Ричард К. и Игуаль-Муньос А. (2018). Механизмы разложения мартенситных нержавеющих сталей: оценка износа, коррозии и трибокоррозии. Tribol. Int. 121, 167–179. DOI: 10.1016 / j.triboint.2018.01.036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дево Р., Вуагнер Д., Бекделевр А. М. Д. и Дюре-Туаль К. (1994). Электрохимические и поверхностные исследования старения пассивных слоев, выращенных на нержавеющей стали в нейтральном хлоридном растворе. Коррос.Sci. 36, 171–186. DOI: 10.1016 / 0010-938X (94)-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эскрива-Сердан, К., Бласко-Тамарит, Э., Гарсия-Гарсия, Д. М., Гарсия-Антон, Дж., Акид, Р., и Уолтон, Дж. (2013). Влияние температуры на формирование пассивной пленки UNS N08031 Crct температуры на формирование пассивной пленки из активных анионов UNS-слоев. Электрохим. Acta 111, 552–561. DOI: 10.1016 / j.electacta.2013.08.040

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фридрих, Х., и Шуман, С. (2001). Исследования «новой эры магния» в автомобильной промышленности. J. Mater Process Technol. 117, 276–281. DOI: 10.1016 / S0924-0136 (01) 00780-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Годс, П., Изгор, О. Б., Макрей, Г. А., и Гу, Г. П. (2010). Электрохимическое исследование депассивации черной стальной арматуры под действием хлоридов в моделируемых условиях эксплуатации. Коррос. Sci. 52, 1649–1659. DOI: 10.1016 / j.corsci.2010.02.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гутье, Ф., Стефан Валетт, Л. Э. и Лефорт, П. (2011). Окисление нержавеющей стали 304L в диоксиде углерода: исследование XPS. J. Сплавы Compd . 509, 3246–3251. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2010.12.094

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Го, К., Лю, Дж., Ю, М., и Ли, С. (2015). Влияние пассивной пленки на механические свойства мартенситной нержавеющей стали 15-5ПН в нейтральном растворе накла. Прил. Серфинг. Sci . 327, 313–320. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2014.11.154

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ху, Ю. Б., Дун, К. Ф., Сунь, М., Сяо, К., Чжун, П., и Ли, Х. Г. (2011). Влияние pH раствора и Cl на электрохимическое поведение сверхвысокопрочной стали aermet100 в кислой среде. Коррос. Sci. 53, 4159–4165. DOI: 10.1016 / j.corsci.2011.08.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Имри, В.М. (1970). Мартенситностареющая сталь в британской аэрокосмической промышленности. Обработка металлов 37:15.

Google Scholar

Джин С. и Атренс А. (1988). Esca-исследования поверхностной пленки, образованной на нержавеющих сталях при воздействии 0,1 М раствора Nacl при различных контролируемых потенциалах. Прил. Phys. А 46, 51–65. DOI: 10.1007 / BF00615137

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Клаппер, Х.С., Гелльнер, Дж., Буркерт, А., Хейн, А. (2013). Факторы окружающей среды, влияющие на точечную коррозию нержавеющей стали типа 304, исследовали путем измерения электрохимического шума под потенциостатическим контролем. Коррос. Sci. 75, 239–247. DOI: 10.1016 / j.corsci.2013.06.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Kong, D.C., Ni, X.Q., Dong, C.F., Zhang, L., Man, C., Yao, J.Z., et al. (2018). Влияние термообработки на микроструктуру и коррозионные свойства нержавеющей стали 316L, изготовленной путем селективного лазерного плавления для топливных элементов с протонообменной мембраной. Электрочи. Acta 276, 293–303. DOI: 10.1016 / j.electacta.2018.04.188

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Краак, М., BöHni, H., и Muster, W. (1995). Влияние молибдена на коррозионные свойства напыленных пленок нержавеющей стали. Trans Tech Public 192–194, 165–176. DOI: 10.4028 / www.scientific.net / MSF.192-194.165

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, X. G., Zhang, D. W., Liu, Z. Y., Li, Z., Du, C. W., and Dong, C. F. (2015). Материаловедение: поделитесь данными о коррозии. Природа 527, 441–442. DOI: 10.1038 / 527441a

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Х.Y., Fan, C.H., Wu, Q.L., Dong, L.H., Yin, Y.S., Wang, C.J. и др. (2017). Влияние раствора PH, Cl , концентрации и температуры на электрохимическое поведение стали ph23-8mo в кислой среде. J. Iron. Сталь. Res. Инт . 24, 1238–1247. DOI: 10.1016 / S1006-706X (18) 30023-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ло, К. Х., Шек, К. Х., и Лай, Дж. К. Л. (2009). Последние разработки в области нержавеющих сталей. Mater. Sci. Англ. R Rep. 65, 39–104. DOI: 10.1016 / j.mser.2009.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ло, Х., Дун, К. Ф., Сяо, К., и Ли, Х. Г. (2011). Характеристика пассивной пленки на дуплексной нержавеющей стали 2205 в растворе тиосульфата натрия. Прил. Серфинг. Sci. 258, 631–639. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2011.06.077

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ло, Х., Ю, К., Донг, К. Ф., Ша, Г., Лю, З. Ю., Лян, Дж. Х. и др. (2018). Влияние времени старения на микроструктуру и электрохимическое поведение сверхвысокопрочной нержавеющей стали 15-5PH. Коррос. Sci. 139, 185–196. DOI: 10.1016 / j.corsci.2018.04.032

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lv, J. L., Liang, T. X., Wang, C., and Guo, T. (2016). Влияние сенсибилизации на пассивные пленки в дуплексной нержавеющей стали AISI 2205. J. Сплавы. Compd. 658, 657–662. DOI: 10.1016 / j.jallcom.2015.10.246

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мерл, Д. К., Паньян, П., Чекада, М., и Мачек, М. (2004). Коррозионные свойства твердых покрытий Cr- (C, N) PVD, нанесенных на различные подложки. Электрохим. Acta 49, 1527–1533. DOI: 10.1016 / S0013-4686 (03) 00953-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Манн П. и Андерссон Б. (1990). Водородное охрупчивание стали Ph23-8Mo в смоделированных реальных испытаниях и испытаниях с низкой скоростью деформации. Коррозия 46, 286–295. DOI: 10.5006 / 1.3585104

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Назаров А., Тьерри Д. (2007). Применение картирования вольта-потенциала для определения дефектов поверхности металла. Электрохим. Acta 52, 7689–7696. DOI: 10.1016 / j.electacta.2007.05.077

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пхаднис, С. В., Сатпати, А. К., Муте, К. П., Вьяс, Дж. К., и Сундаресан, Р. И. (2003). Сравнение прокатанного и термообработанного SS304 в растворе хлорида с использованием электрохимических методов и методов XPS. Коррос. Sci. 45, 2467–2483. DOI: 10.1016 / S0010-938X (03) 00099-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Родригес, А.A., Tylczak, J.H., Gao, M.C., Jablonski, P.D., Detrois, M., Ziomek-Moroz, M., et al. (2018). Влияние молибдена на коррозионное поведение высокоэнтропийных сплавов кокрфени 2 и кокрфени 2 мес 0,25 в водной среде хлорида натрия. Adv. Матер. Sci. Eng . 2018: 3016304. DOI: 10.1155 / 2018/3016304

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райан М. П., Уильямс Д. Э., Чейтер Р. Дж., Хаттон Б. М. и Макфейл Д. С. (2002). Почему коррозирует нержавеющая сталь. Природа 415, 770–774. DOI: 10.1038 / 415770a

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ситхараман В., Сундарараман М. и Кришнан Р. (1981). Осадочное упрочнение нержавеющей стали PH 13-8 Mo. Mate. Sci. Англ. 47, 1–11. DOI: 10.1016 / 0025-5416 (81)

-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сугимото К. и Савада Ю. (1977). Роль молибдена в аустенитных нержавеющих сталях в ингибировании точечной коррозии в растворах хлорангидрида. Коррос. Sci. 17, 425–445. DOI: 10.1016 / 0010-938X (77)

-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Szklarska-Smialowska, Z. (2002). Механизм зарождения ямок при электрическом пробое пассивной пленки. Коррос. Sci. 44, 1143–1149. DOI: 10.1016 / S0010-938X (01) 00113-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Виньял В., Рингеваль С., Тьебо С., Табалаев К., Дессолин К., Хайнц О. и др. (2014). Влияние микроструктуры на коррозионное поведение низкоуглеродистой мартенситной нержавеющей стали после отпуска. Коррос. Sci. 85, 42–51. DOI: 10.1016 / j.corsci.2014.03.036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Валлиндер Д., Валлиндер И. О. и Лейграф К. (2003). Влияние обработки поверхности нержавеющей стали марки 304л на стойкость к атмосферной коррозии в городских и морских условиях. Коррозия 59, 220–227. DOI: 10.5006 / 1.3277554

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Дж. Р., Бай, З. Х., Сяо, К., Гао, X., И, П., Dong, C.F., et al. (2019). Влияние атмосферных частиц на начальное коррозионное поведение печатной платы в условиях загрязнения. Прил. Серфинг. Sci. 467–468, 889–901. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2018.10.244

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, К. Р., Ши, Р. Х., Цюй, Дж. Э., Лю, С. Б., Чен, Г., и Го, Х. П. (2012). Исследование технологии пассивации нержавеющей стали фитиновой кислотой и устойчивости к коррозии. J. Mater. Eng .2, 77–81. DOI: 10.3969 / j.issn.1001-4381.2013.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, В., Ченг, X. Q., Хоу, Х. X., Лю, Б., и Ли, X. Г. (2017). Взгляд на пленку продукта, сформированную на никелированной стали, устойчивой к атмосферным воздействиям, в тропической морской атмосфере. Прил. Серфинг. Sci. 436, 80–89. DOI: 10.1016 / j.apsusc.2017.12.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Л. Д., Сяо, К., И, П., Дун, К. Ф., Ву, Дж. С., Бай, З. Х. и др.(2017). Коррозионное поведение PCB-ImAg в промышленно загрязненной морской среде. Mater. Дизайн. 115, 404–414. DOI: 10.1016 / j.matdes.2016.11.074

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юэ, К. X., Чжан, Л. В., Ляо, С. Л., Пей, Дж. Б., Гао, Х. Дж., Цзя, Ю. В. и др. (2009). Исследование динамической рекристаллизации стали GCr15. Mater. Sci. Англ. А 499, 177–181. DOI: 10.1016 / j.msea.2007.11.123

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзоу, Д.Н., Лю, Р., Ли, Дж., Чжан, В., Ван, Д., и Хань, Ю. (2014). Коррозионная стойкость и полупроводниковые свойства пассивных пленок, сформированных на супермартенситной нержавеющей стали 00Cr13Ni5Mo2 в среде Cl . J. Iron Steel Res. Инт . 21, 630–636. DOI: 10.1016 / S1006-706X (14) 60098-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коррозионная пассивация – NC Marine

Коррозионная пассивация

Пассивация коррозии означает, что вы останавливаете процесс коррозии без абсолютной необходимости пескоструйной обработки или традиционного покрытия.Это делает выполнение проектов по пассивации коррозии быстрым и экономичным, а результаты сохраняются в течение очень долгого времени. Хелатная технология длится 5 лет и дольше в морской среде (жидкость nC® Nano Corrosion Passivator Fluid) или более 15 лет без коррозии, если краска nC® Nano Corrosion Passivation Cold Alloy Paint является предпочтительным продуктом.

Жидкость для пассивации коррозии действует через хелатный процесс. Здесь частицы образуют связь с железом за ржавчиной (если она есть).Он специально отделяет рыхлый оксид железа от поверхности. Эти наночастицы образуют гибкий барьер на и внутри капиллярной и межмолекулярной структуры металлической поверхности. Состав пассивирует процесс коррозии металла.

Краска для холодного сплава, пассивирующая коррозию, имеет формулу золь-гелевой основы. Подходит как для нового, так и для очищенного металла, а также для металла с уже имеющейся (сильной) коррозией. Частицы химически связываются с поверхностью металла. Он добавляет холодный сплав, который можно удалить только через разрыв.Краска nC® Nano Corrosion Passivator Paint выдерживает температуры сварки.

Если у вас достаточная толщина материала на данный момент, но ожидается, что он будет заменен во время следующего специального или промежуточного обследования, nC® Nano Corrosion Passivator – ваше решение, чтобы сохранить толщину такой, какой она есть сейчас.

Преимущества приложения

В частности, большим преимуществом антикоррозионной пассивации является то, что ее можно наносить на влажные поверхности. Следовательно, также возможно пассивировать коррозию, например, в цистернах балластной воды, рулях, пиках и других замкнутых пространствах с помощью плавучести.Конечно, на влажных поверхностях возможно традиционное нанесение, такое как валик, кисть или распыление.

Узнать

Узнайте о наших проектах через меню. Выберите интересующий вас товар. Или сначала ознакомьтесь с нашей таблицей продуктов для обзора. Вопросов? Дайте нам знать.

Комбинированные эффекты pH и хлоридов

3.1. Состав и структура поверхностной пленки (анализ XPS)

Обзорные спектры (не показаны) образцов, подвергнутых воздействию всех сред, показывают только сигналы от компонентов сплава, углерода и кислорода.Следы компонентов из раствора (Na + , K + , Ca 2+ , Cl ) не обнаружены. Спектры XPS высокого разрешения сигналов Fe-2p, Cr-2p и O-1s были деконволюционированы до некоторых химических состояний, которые являются наиболее вероятными компонентами, необходимыми для соответствующих химических назначений, с использованием программного обеспечения для деконволюции XPSpeak версии 4.1 на основе среднего значения энергий связи. сообщается в Справочнике по рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии [20] и предыдущих работах [21].Согласно результатам деконволюции (), сигнал Fe 2p 3/2 (a) состоит из четырех компонентов, включая металлическое состояние (Fe met , 706,5 эВ), Fe 2+ в оксидной форме (FeO, 709,5 эВ). эВ) и Fe 3+ в оксиде (Fe 2 O 3 , 710,6 эВ) и гидроксидных формах (FeOOH / Fe (OH) 3 , 712,0 эВ). Для спектра Cr 2p 3/2 (b) представлены три составляющих пика, которые относятся к Cr met (573,6 эВ), Cr 2 O 3 (576.3 эВ) и CrOOH / Cr (OH) 3 (577,1 эВ) соответственно. Пиковая интенсивность Cr 2 O 3 явно выше, чем у CrOOH / Cr (OH) 3 , что указывает на то, что Cr 2 O 3 является доминирующей разновидностью Cr в пассивной пленке для стали. . Сигнал O 1s (c) был подогнан с использованием двух вкладов: один пик при 530,2 эВ, соответствующий O 2- в оксидах Fe и Cr, и другой пик при 531,8 эВ, соответствующий OH в гидроксидах.

Деконволюция XPS-спектров Fe 2p 3/2 , Cr 2p 3/2 и O 1s, обнаруженных для пассивной пленки на стали после погружения на 7 дней в раствор с pH 13,3 с 0,2 M Cl : ( a ) Fe 2p 3/2 ; ( b ) Cr 2p 3/2 ; и ( c ) O 1s.

Измерения XPS не обнаружили присутствия Мо в пассивной пленке на стали Cr10Mo1; поэтому его характеристики не будут обсуждаться в этой статье, хотя Мо может оказывать значительное влияние на электронные свойства и электрохимические процессы пассивной пленки, как показано в некоторых работах [22].

и отображать профили глубины XPS поверхностных пленок, сформированных на коррозионно-стойкой стали во всех испытательных растворах. Как можно наблюдать, концентрации Fe-металла и Cr-металла постепенно увеличиваются с глубиной и резко увеличиваются там, где компоненты состояния окисления почти исчезают, как и ожидалось. Это указывает на то, что преобладающий компонент металлического состояния исходит из подложки, когда поверхностная пленка распыляется. С другой стороны, концентрация кислорода сначала увеличивается (примерно на 1 ~ 2 нм), а затем значительно уменьшается по мере приближения к поверхности металла.Высокая концентрация углерода на поверхности каждого образца в основном связана с загрязнением органическим углеродом (абсорбированным спиртом), как указано в других исследованиях [12]. Процентный состав Fe-окисления сначала резко возрастает, затем постепенно снижается и исчезает. Точно так же компонент окисления Cr также показывает эволюцию, сначала увеличиваясь, а затем уменьшаясь. Однако точки отсечки не идентичны: для разновидностей Fe точка отсечки находится на уровне около 1 нм, а для разновидностей Cr – на большей глубине, примерно на 2 ~ 3 нм.Это важное различие показывает, что составляющие в пассивной пленке коррозионно-стойкой стали меняются с глубиной слоя: внутренняя область, которая примыкает к металлической подложке, представляет собой концентрированный слой Cr, в то время как внешний слой в основном состоит из оксидов Fe. и гидроксиды. Если содержание Fe-окисления или Cr-окисления стремится к нулю, это рассматривалось как граница раздела, на которой слой распыляется [23]. Таким образом, поверхностные пленки на стали в растворах с 0,2 М хлорида имеют толщину приблизительно 5 нм, 5 нм, 6 нм и 6 нм для pH 13.3, 12,0, 10,5 и 9,0 соответственно (), тогда как в растворах с 1,0 М хлорида толщина составляет 5 нм, 5 нм, 4 нм и 4 нм для pH 13,3, 12,0, 10,5 и 9,0 соответственно ().

Профили состава по глубине, полученные из анализа XPS для поверхностных пленок на стали в растворах с различным pH с 0,2 M Cl : ( a ) pH 13,3; ( b ) pH 12,0; ( c ) pH 10,5; и ( d ) pH 9,0.

Профили состава по глубине, полученные из анализа XPS для поверхностных пленок на стали в растворах с различным pH и 1.0 M Cl : ( a ) pH 13,3; ( b ) pH 12,0; ( c ) pH 10,5; и ( d ) pH 9,0.

Следует отметить, что в растворах с 0,2 М Cl содержание окисления Cr как функция pH показывает тенденцию к увеличению с понижением pH, что указывает на постепенное обогащение разновидностей Cr в поверхностной пленке. В литературе [24,25] это объясняется предпочтительной растворимостью оксидов Cr / Fe при различных значениях pH: при высоких значениях pH частицы Cr становятся более растворимыми в виде ионов хромита (CrO 2− и CrO 3 3−), тогда как Оксиды Fe более устойчивы; при низком pH концентрация Cr 3+ в поверхностной пленке увеличивается из-за тенденции к более высокой стабильности оксидов Cr вместе с высоким растворением оксидов Fe в водном растворе при падении pH.Однако обогащение частицами Cr при низких значениях pH нельзя объяснить только относительным уменьшением оксидов Fe в результате селективного растворения. Скорее всего, это следствие дальнейшего образования и роста оксидов Cr, потому что концентрированный Cr внутренний слой в поверхностной пленке становится более утолщенным, когда pH падает с 13,3 до 9,0 (), что может быть результатом чрезмерного растворения Fe и Cr. из субстрата. При воздействии менее щелочной среды оксиды Fe во внешнем слое постепенно разлагаются и высвобождают более растворимые ионы в раствор, способствуя растворению металлического Fe под пленкой в ​​слое пленки в виде Fe (OH) водн. [26].Хотя более низкий pH способствует растворению избыточного количества Fe, в слое пленки формируется небольшое количество новых частиц Fe из-за высокой скорости растворения оксидов Fe на границе раздела пленка / раствор, поэтому внешний слой на основе Fe не имеет роста, как показано на рис. После растворения металлического Fe Cr из металла также чрезмерно растворяется и дает новые оксиды Cr из-за тенденции к его очень высокой стабильности. Вновь образованные частицы Cr осаждаются во внутреннем слое, и поэтому толщина слоя оксидов Cr увеличивается.Freire et al. [18] исследовали влияние pH на пассивное поведение нержавеющей стали AISI 316 в щелочной среде в отсутствие хлоридов и обнаружили, что оксиды Cr имеют возрастающее обогащение, сопровождающееся утолщением пассивной пленки при более низком pH. Следует отметить, что это то же самое и для коррозионно-стойкой стали Cr10Mo1, по крайней мере, если окружающая среда умеренно загрязнена хлоридом. Когда хлорид достигает 1,0 M (), все еще происходит постепенное обогащение частицами Cr в поверхностной пленке после снижения pH, однако пленка демонстрирует важные изменения, т.е.е., когда pH падает ниже 10,5, толщина пленки уменьшается, достигая 4 нм, в отличие от толщины слоя 6 нм в присутствии 0,2 M Cl . Это указывает на то, что увеличение содержания хлоридов оказывает некоторое негативное влияние на пассивацию стали, и этот эффект более очевиден в средах с низким pH (10,5 и 9,0).

и показать профили состава (для атомных соотношений Fe hy / Fe ox и Cr hy / Cr ox при различной глубине распыления) поверхностных пленок на коррозионно-стойкой стали в различных испытательных растворах. , полученный в результате количественного анализа XPS в соответствии с пиковой интенсивностью компонентов.Как правило, с увеличением глубины распыления содержание гидроксидов Fe и Cr постепенно уменьшается и окончательно исчезает, указывая на то, что гидроксиды являются преобладающими компонентами вблизи свободной поверхности пленки. Можно заметить, что с уменьшением pH отношение Fe hy / Fe ox имеет непрерывный рост на той же глубине в пленке (а и а). Фактически, менее щелочная среда способствует образованию гидроксидов Fe [26]. Когда поверхностная пленка подвергается воздействию более низкого pH, FeO (Fe 3 O 4 ) и Fe 2 O 3 постепенно разлагаются, превращаясь в пористые и рыхлые FeOOH / Fe (OH) 3 .Это приводит к тому, что слой оксидов железа становится все более дефектным. Из сравнения Fe hy / Fe ox в a и a для идентичного pH, увеличение хлорида также вызывает некоторое повышение отношения Fe hy / Fe ox на той же глубине пленки, что указывает на эффект, аналогичный эффекту снижения pH. Это ожидаемо, потому что Cl способствует адсорбции на пассивной пленке, а затем замещению кислородных вакансий, занимая место ОН в оксидах.Непрерывное увеличение образования вакансий вызывает образование полостей в оксидах, что в конечном итоге приводит к разрушению оксидов [27]. Таким образом, как карбонизация, так и хлорид могут вызвать повреждение слоя оксидов железа и, следовательно, снизить его защиту, как указано в ссылках [26,28]. Подобно изменению содержания Fe hy , концентрация Cr hy в разновидностях Cr также имеет тенденцию к увеличению с понижением pH (b и b), но это изменение зависит от содержания хлоридов.В растворах с 0,2 М Cl значение Cr hy / Cr ox остается небольшим, на уровнях ниже 0,25 (b), что указывает на то, что большая часть оксидов Cr остается неизменной. Однако при увеличении содержания Cl до 1,0 M это соотношение на поверхности пленки резко увеличивается с 0,24 до 0,58, когда pH падает с 13,3 до 9,0 (b), что означает, что высокое содержание хлорида способствует значительному образованию гидроксидов Cr при низком pH, которые также обладают низкой защитой [29].

Профили состава по глубине, полученные из анализа XPS для поверхностных пленок, образованных на стали в растворах с различным pH и 0.2 M Cl : ( a ) Fe hy / Fe ox ; и ( b ) Cr hy / Cr ox .

Профили состава по глубине, полученные из анализа XPS для поверхностных пленок, образованных на стали в растворах с разным pH с 1,0 M Cl : ( a ) Fe hy / Fe ox ; и ( b ) Cr hy / Cr ox .

представляет процессы роста пассивных пленок на стали в растворах с различным pH с содержанием хлоридов.Термодинамическая стабильность оксидов или гидроксидов, на которую влияют концентрации гидроксил-ионов и хлорид-ионов [30], определяет формирование и рост пассивной пленки, что подтверждается результатами, полученными с помощью XPS-анализа в настоящем исследовании. В опубликованных работах [31,32] был предложен следующий механизм образования и роста пассивной пленки на нержавеющих сталях серии Cr в щелочных растворах. Когда сплав подвергается воздействию щелочного электролита, Fe предпочитает растворяться и быстрее диффундировать в раствор и, следовательно, обогащаться на границе раздела пленка / раствор, в то время как замедляющее растворение и более медленный диффундирующий компонент, такой как Cr, будет оставаться в области ближе к металлу, при этом небольшое движение.При контакте преимущественно с OH растворенный Fe / Cr первоначально образует гидроксиды. С увеличением времени пассивации гидроксиды дегидратируются в оксиды, а затем слой оксидов постепенно растет.

Fe 2+ + 2OH → Fe (OH) 2

(1)

4Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe (OH) 3

(2)

2Fe (OH) 3 → Fe 2 O 3 + 3H 2 O

(3)

2Fe (OH) 3 + Fe + 2OH → Fe 3 O 4 + 4H 2 O + 2e

(4)

Cr 3+ + 3OH → Cr (OH) 3

(5)

Cr (OH) 3 + Cr + 3OH → Cr 2 O 3 + 3H 2 O + 3e

(6)

Схематическое изображение процессов роста пассивных пленок на легированной коррозионно-стойкой стали Cr10Mo1 в растворах с различным pH и содержанием Cl : ( a ) с pH 13.3 и 0,2 М Cl ; ( b ) с pH 13,3 и 1,0 M Cl ; ( c ) с pH 9,0 и 0,2 M Cl ; и ( d ) с pH 9,0 и 1,0 M Cl .

Внешний слой оксидов железа растет за счет диффузии ионов металла через микропоры в пленке, а внутренний слой оксидов хрома растет за счет доступа OH к границе раздела пленка / сплав через микропоры в пленке. Постоянно растущий оксидный слой блокирует перенос ионов металлов и гидроксильных ионов и еще больше замедляет сам рост.В результате пассивная пленка состоит из концентрированного внутреннего слоя оксидов и гидроксидов Cr (выращенного из матрицы сплава) и внешнего слоя, обогащенного оксидами и гидроксидами Fe (образованного в процессе диффузии и осаждения). Следует отметить, что в растворах с высоким pH (13,3) высокое содержание хлоридов не более 1,0 М мало подавляет рост и образование пассивной пленки на коррозионно-стойкой стали (а, б). В растворах с низким pH (9,0) металлический Fe / Cr растворяется и диффундирует быстрее, но осаждение гидроксидов и оксидов, особенно гидроксидов и оксидов Fe, становится более трудным для разбавленных концентраций OH .Это позволило бы чрезмерное растворение Fe и Cr, в другом направлении, более металлическое Fe и Cr раствориться из металла. Таким образом, внутренний слой оксидов хрома имеет дальнейший рост и становится более толстым, но внешний слой частиц Fe не в том же случае из-за его очень высокой растворимости при низком pH (c). Однако в присутствии 1,0 М хлорида внутренний слой оксидов хрома не имеет роста, как в присутствии 0,2 М хлорида, но резко уменьшается в толщине слоя вместе с дальнейшим уменьшением внешнего слоя из частиц железа (d). , за счет стандартных свободных энергий оксидов Fe и Cr в более суровых условиях существенно увеличиваются [30].

3.2. Электрохимические результаты

3.2.1. Измерения емкости (графики Мотта – Шоттки)

Полупроводящее поведение и электронные свойства пленки пассивных оксидов можно оценить путем измерения емкости границы раздела электрод / электролит. Когда оксидная пленка находится в контакте с электролитом, емкость границы раздела электрод / электролит (C) может быть описана емкостью слоя пространственного заряда (C sc ) и емкостью слоя Гельмгольца (C H ) как два последовательно соединенных конденсатора, пренебрегая вкладом диффузного слоя Гоя – Чепмена и поверхностных состояний в общую емкость [33].Когда используемая частота достаточно высока (порядка кГц), измеренное значение C считается приблизительно равным C sc , для C H вклад может быть незначительным [34]. Предполагая, что слой пространственного заряда полупроводника находится в условиях истощения, определенная емкость границы раздела электрод / электролит, C, и приложенный потенциал, E, могут быть описаны соотношением Мотта-Шоттки:

  • для полупроводников n-типа

    C − 2 = 2εε0eNd (E − EFB − KTe)

    (7)

  • для полупроводников p-типа

    C − 2 = −2εε0eNa (E − EFB + KTe)

    (8)

где ε – диэлектрическая проницаемость полупроводника (обычно принимается равной 15.6 [33,35] для оксидных пленок, образованных на сплавах), ε 0 – диэлектрическая проницаемость вакуума (ε 0 = 8,85 × 10 −14 Ф · см −1 ), N d и N a – плотность донора и плотность акцептора соответственно, e – элементарный заряд (e = 1,602 × 10 −19 Кл), k – постоянная Больцмана (k = 1,38 × 10 −23 Дж · K -1 ), T – абсолютная температура, а E FB – потенциал плоской зоны. Членом KT / e можно пренебречь, так как оно составляет всего около 25 мВ при комнатной температуре.Плотность носителей может быть рассчитана из наклона экспериментального графика зависимости C -2 от E (отрицательный наклон для полупроводникового отклика p-типа обратно пропорционален плотности акцепторов N a , а положительный наклон для n -типа полупроводника также обратно пропорциональна плотности доноров N d ).

отображает графики Мотта – Шоттки, записанные для пассивных пленок, образовавшихся на стали после погружения на 7 дней во все тестовые растворы. Можно заметить, что на графиках Мотта – Шоттки представлены две линейные области, что указывает на то, что пассивная пленка, сформированная на стали, демонстрирует полупроводниковые характеристики n-типа (положительный наклон) и p-типа (отрицательный наклон) независимо от условий экспонирования.Дуплексный полупроводниковый характер пассивной пленки связан с ее химическим составом. Его поведение полупроводника n-типа можно отнести к оксидам и гидроксидам Fe, а поведение полупроводника p-типа – к частицам Cr, согласно предыдущим исследованиям [33,35].

Графики Мотта-Шоттки для пассивных пленок, сформированных на стали в растворах с различными значениями pH и содержанием Cl при погружении на 7 дней: ( a ) 0,2 M; и ( b ) 1,0 M.

In, перечислены концентрации носителей (донорные и акцепторные частицы, N d и N a , соответственно) для полупроводниковых пассивных пленок.В растворах 0,2 M Cl концентрация носителей в стали снижается, поскольку pH изменяется от 13,3 до 9,0, что означает, что пленка ведет себя как полупроводник с более или менее низкой электропроводностью. Это развитие указывает на более эффективную защиту от коррозии поверхностной пленки при более низком pH. Согласно модели точечных дефектов (PDM), предложенной Макдональдом и соавторами [36], пассивная пленка содержит ряд точечных дефектов, таких как кислородные и / или катионные вакансии, которые действуют как доноры и акцепторы, соответственно.Карбонизация способствует чрезмерному растворению Fe и Cr из металла и приводит к образованию большего количества частиц Fe и Cr в пленке, что снижает концентрацию кислорода и катионных вакансий. Однако в тестовых растворах с 1,0 M Cl эта тенденция обратная. N a и N d стали имеют гораздо более высокие значения при pH 9,0, чем при pH 13,3. Такое существенное изменение концентрации носителей соответствует дефектам нестехиометрии в области пространственного заряда или неупорядоченному характеру поверхностной пленки [37].Таким образом, поверхностная пленка становится все более и более дефектной с понижением pH, и это связано с постепенным разрушением защитных оксидов, как показывают измерения XPS.

Таблица 1

Влияние значений pH и содержания хлоридов на полупроводниковые свойства пассивных пленок, сформированных на стали.

9245 9178 9175
pH 0,2 M 1,0 M
N d (10 20 см -3 ) N a (10 20 см см ) N d (10 20 см −3 ) N a (10 20 см −3 )
13.3 29,65 36,53 49,11 41,26
12,0 18,21 19,72 45,90 43,47 5968 45,90 43,47
43,47
43,47
9,0 15,98 12,54 63,26 78,02
3.2.2. Сопротивление линейной поляризации

Мониторинг сопротивления линейной поляризации (LPR) – это неразрушающий метод измерения скорости коррозии арматурной стали и точной оценки ее состояния, который подробно обсуждался во многих работах [38].Из испытаний LPR потенциал коррозии E corr , который напрямую указывает на состояние коррозии, и сопротивление поляризации R p , которое связано со скоростью коррозии процесса коррозии, можно получить непосредственно с помощью встроенного примерочное программное обеспечение.

Значения E corr и R p стали во всех испытательных растворах в зависимости от времени (6 часов, 1 день, 3 дня, 7 дней и 10 дней) представлены в и. Результаты показывают, что значения E corr и R p зависят от условий экспозиции.В растворах с 0,2 M Cl , E или значения стали непрерывно увеличиваются и достигают значений выше -200 мВ после 3-х дневного погружения, с вариациями от -200 до -150 мВ в зависимости от SCE, что указывает на полную пассивность стали при всех значениях pH [39]. Однако, когда содержание Cl повышается до 1,0 M, высокие значения E corr выше -200 мВ могут сохраняться только при pH 13,3 и 12,0. При pH ниже 10,5 значения E corr не претерпевают значительных изменений с начала погружения и показывают небольшие подъемы и падения в течение времени погружения, но остаются ниже -350 мВ, что свидетельствует о трудностях пассивирования стали.

Потенциал коррозии (E corr ) и поляризационная стойкость (R p ) стали как функция времени в растворах с разным pH с 0,2 M Cl : ( a ) E corr ; и ( b ) R p .

Потенциал коррозии (E corr ) и поляризационное сопротивление (R p ) стали как функция времени в растворах с различным pH с 1,0 M Cl : ( a ) E corr ; и ( b ) R p .

При раннем погружении R p относительно невелик, затем постепенно увеличивается и имеет тенденцию оставаться стабильным после 7 дней погружения. Такое поведение следует отнести к тому факту, что в начале погружения поверхность стального образца активна, и, следовательно, R p низкий, но по мере увеличения времени выдержки поверхность стального образца покрывается слоем пленка продуктов коррозии, и, следовательно, R p усиливается и приобретает стабильные свойства до тех пор, пока не образуется в основном зрелая пассивная пленка (после обработки в течение 7 дней).Конечно, эта тенденция наблюдается в случаях, кроме низких значений pH (10,5 и 9,0) с 1,0 M Cl . Как правило, при одном и том же pH значения R p , полученные в условиях 0,2 M Cl , выше, чем в растворах, содержащих 1,0 M Cl . Чем выше значение R p , тем сильнее антикоррозионная способность поверхностной пленки [40]. Таким образом, хлорид снижает пассивность стали, и это особенно заметно при низком pH. Примечательно, что R p имеет различную эволюцию с изменением pH в зависимости от содержания хлоридов.В растворах с 0,2 М Cl значения R p заметно повышаются при более низком pH и почти показывают прирост 1/4 при снижении pH с 13,3 до 9,0. Однако при воздействии большого количества хлоридов (1,0 М) R p заметно снижается с увеличением pH. Когда pH ниже 10,5, R p колеблется в диапазоне 5 ~ 20 кОм · см 2 , что является очень низким значением, с небольшим улучшением, даже если оно несколько снижается после погружения на 7 дней, показывая, что сталь практически не пассивируется для поверхностные пленки очень электропроводны, что согласуется с анализом графиков Мотта – Шоттки.

3.2.3. Электрохимическая импедансная спектроскопия

и показывает спектры EIS в формах Найквиста и Боде, полученные для коррозионно-стойкой стали после погружения на 7 дней в растворы с pH от 13,3 до 9,0 с различным содержанием Cl . Очевидно, что профили спектров ЭИС стали с изменяющимся pH для двух содержаний Cl существенно различаются. В растворах с 0,2 M Cl сталь демонстрирует емкостное поведение с максимальными фазовыми углами, близкими к –90 °, и высокими значениями | Z | выше 300 кОм · см 2 в области низких частот с учетом графиков Боде, что свидетельствует о том, что пассивные пленки, образующиеся на стали при всех значениях pH, обладают высокой коррозионной стойкостью.Следует отметить, что импедансная характеристика увеличивается после падения pH, а емкостный радиус дуги и общий импеданс даже больше при pH 9,0, что указывает на то, что пленка, сформированная при более низком pH, демонстрирует более защитные свойства. Напротив, когда содержание хлорида увеличивается до 1,0 M, емкостной радиус дуги заметно уменьшается, как и pH. Общий импеданс имеет очень низкие значения порядка 10 ~ 20 кОм · см 2 , когда pH падает ниже 10,5, что означает, что сталь почти не пассивируется в среде с низким pH.Эти результаты хорошо согласуются с подходом Мотта – Шоттки и наблюдениями LPR. Действительно, это изменение приписывается эволюции химического состава поверхностной пленки, образованной на стали, с изменяющимся pH и содержанием Cl , как упоминалось выше.

Измеренный EIS (в формах Найквиста и Боде) стали в растворах с разным pH с 0,2 M Cl после погружения на 7 дней: ( a ) графики Найквиста; и ( b ) графики Боде.

Измеренный EIS (в формах Найквиста и Боде) стали в растворах с различным pH и 1.0 M Cl после погружения на 7 дней: () графики Найквиста; и ( b ) графики Боде.

Для подгонки данных EIS использовалась программа Zsimpwin. На основании некоторых испытаний и ссылок [18,23] эквивалентная схема, изображенная в a, была адаптирована для соответствия экспериментальным данным, что обеспечило правильную подгонку с ошибками в пределах 10%. Элемент постоянной фазы (CPE) используется для описания поведения частотной дисперсии неидеальных конденсаторов с его полным сопротивлением (Z CPE ), определяемым уравнением (9).

где Y 0 – электрическая постоянная проводимость CPE, ω – угловая частота (в рад / с), j – мнимое число (j 2 = −1) и n – показатель степени CPE, поскольку регулируемый параметр влияет на неоднородностями и шероховатостью поверхностей, всегда лежащая в пределах от 0 до 1.

Для значения элементов схемы в этой модели схемы принята следующая физическая интерпретация [18,23]: сопротивление, соединенное последовательно с двумя постоянными времени, соответствует омическому сопротивлению раствора (R sol ) , которая изменяется в зависимости от концентрации ионов в исследуемом растворе. Высокочастотная постоянная времени (R 1 , CPE 1 ) может быть отнесена к процессам переноса заряда в активных областях поверхности (дефекты пленки / поры) и представлена ​​сопротивлением переноса заряда (R 1 ) в сочетании с емкостью двойного слоя (моделируется CPE 1 ).Низкочастотная постоянная времени (R 2 , CPE 2 ) была назначена окислительно-восстановительным процессам, происходящим в областях, покрытых пассивной пленкой (защитные оксиды), и состоит из сопротивления пассивного слоя (R 2 ). ) и емкости пассивной пленки (CPE 2 ).

представляет подгоночные параметры, полученные из экспериментальных спектров ЭИС стали во всех испытательных растворах при времени погружения 7 дней. Можно заметить, что в присутствии 0,2 М Cl как R 1 , так и R 2 имеют самые высокие значения при pH 9.0. Это, очевидно, приписывается дальнейшему росту и образованию защитных оксидов Cr на металле при понижении pH, что обеспечивает более высокую устойчивость к процессам коррозии, как это предлагается в литературе [18]. Эволюция адмиттанса CPE 2 хорошо согласуется с таковой для R 2 . Он варьируется в диапазоне 2,1 × 10 −5 ~ 1,7 × 10 −5 Ом −1 · см −2 · с n при снижении pH с 13,3 до 9,0, отражая емкость пассивной пленки. поведение несколько более значимо при более низком pH.Однако значения CPE 1 демонстрируют тенденцию к увеличению по мере того, как среда становится менее щелочной, предполагая, что эффект дисперсии емкости двойного слоя становится более заметным. Это показывает, что общая поверхность пленки становится более шероховатой и неоднородной, так как больше гидроксидов Fe с пористой и рыхлой структурой образуется во внешнем слое при более низком pH. Даже в этом случае пленка, образованная на стали при более низком pH, имеет лучшую защиту, о чем свидетельствуют более высокие значения R 1 и R 2 , что хорошо согласуется с результатами LPR и анализа Мотта – Шоттки.Напротив, в присутствии 1,0 M Cl , R 1 и R 2 претерпевают значительное падение pH и демонстрируют чрезвычайно низкие значения менее 10 кОм · см 2 при pH 9,0, что позволяет предположить очень быстрый процесс электрохимической коррозии. Конечно, это связано с образованием на поверхности пленки большего количества дефектов. CPE 1 увеличивается примерно на один порядок, а CPE 2 демонстрирует аналогичную тенденцию при pH ниже 10,5, что указывает на то, что сталь более пригодна для деполяризации [41].Все это означает, что пленка становится все менее и менее защитной из-за ее износа.

Таблица 2

Параметры наилучшего соответствия для экспериментальной EIS стали в испытательных растворах с различными значениями pH и содержанием Cl после погружения на 7 дней.

640 11726 CPE

0

0

9024

3524,0 23,2 23,2
Cl Содержание (M) pH R sol (Ом · см 2 ) R 1 (Ом · см 1 2 ) R 2 (Ом · см 2 ) CPE 2
Y 0 (Ом −1 · см −2 · s n ) n Y 0 (Ом −1 · см −2 · с n ) n
0.2 13,3 18,2 3,54 × 10 5 2,47 × 10 −5 0,92 11,37 × 10 5 2,07 × 10 −5 12,0 121,2 4,93 × 10 5 2,54 × 10 −5 0,91 13,23 × 10 5 1,94 × 10 −5 0,82 .5 106,3 6,84 × 10 5 2,75 × 10 −5 0,90 15,62 × 10 5 1,85 × 10 −5 1,85 × 10 −5 0, 0. 96,8 7,31 × 10 5 2,87 × 10 −5 0,89 17,36 × 10 5 1,73 × 10 −5 0,80 13,350 11.8 2,96 × 10 5 2,58 × 10 −5 0,91 8,85 × 10 5 2,23 × 10 −5 0,81 2,31 × 10 5 2,91 × 10 −5 0,90 6,13 × 10 5 2,07 × 10 −5 0,81
× 10 4 2.12 × 10 −4 0,81 1.89 × 10 4 1,63 × 10 −4 0,59
9,0 3,21 9176 3,21 9176 9024 906 10 −4 0,79 9,76 × 10 3 2,41 × 10 −4 0,53
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.