Файл: Ажогин, Ф. Ф. Коррозионное растрескивание и защита высокопрочных сталей.pdf

Фосфатирование в указанных ваннах не оказывает влияния на усталостную прочность и долговечность при повторно статических нагрузках.

ПОВЫШЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ФОСФАТНЫХ ПЛЕНОК

Для повышения защитных свойств фосфатных пленок фосфатированные детали подвергают обработке в ра­ створе бихромата калия или натрия (50—80 кг/ма) при 70—80°С в течение 10—15 мин. Однако и после такой об­ работки защитные свойства фосфатных пленок сравни­ тельно низкие, что определяется их пористостью и хоро­ шей смачиваемостью.

Для получения высокой коррозионной стойкости фосфатированные детали обычно окрашивают. Защитные свойства системы фосфатная пленка — лакокрасочное по­ крытие гораздо выше, чем сумма защитных свойств от­ дельно фосфатного и лакокрасочного покрытия. Так, например, если в тропической камере на оксиднофосфа-

оксиднофосфатированной стали, покрытой лаком,—через 90 суток.

фосфатных пленок является гидрофобная обработка, ко­ торой в настоящее время подвергают кабельную бумагу, некоторые керамические материалы и т. п. Обычно для этого используют кремнийорганические соединения.

Автором совместно с Л. И. Прибыловой установлено, что обработка раствором этилгидрополисилоксана (ГКЖ-94) в бензине сообщает фосфатным пленкам, а также некоторым металлическим покрытиям гидрофоб­ ные свойства, в результате чего их защитные свойства повышаются.

Ниже приведены результаты испытаний в водопро­ водной воде при неполном погружении фосфатированной стали, обработанной ГКЖ-94 © бензине, с последую­ щей сушкой при ПО—130°С в течение 1 ч.

231

Эффективность обработки этилгидрополисилоксаном в сильной степени зависит от состава пленок на стали

(табл. 58).

Таблица 58

Влияние состава пленок на эффективность гидрофобной обработки 10%-ным раствором ГКЖ-94

Обработка раствором этилгидрополисилоксана стали, покрытой естественной окисной пленкой, а также плен­ ками, состоящими из F e ^ и FeS, не увеличивает корро­ зионной стойкости. Однако стали, покрытые фосфатными пленками, в состав которых входят двух- и трехзамещенные фосфаты, резко повышают коррозионную стой­ кость. Это дает основание считать, что при обработке этилгидрополисилоксаном пленка в(ступает в химическое взаимодействие по схеме

2 3 2

О

сталь

Впродукте взаимодействия радикал С2Н5 направлен

всторону от пленки, что и определяет ее гидрофобность.

Скорость взаимодействия этилгидрополисилоксана с кислыми фос­ фатами, входящими в состав пленки, с понижением температуры уменьшается, что приводит к увеличению продолжительности суш­ ки, -необходимой для обеспечения высоких защитных свойств фос­ фатной пленки (та-бл. 59).

Таблица 59

Влияние температуры и продолжительности сушки на эффективность обработки фосфатной пленки 10%-ным раствором этилгидрополисилоксана

(табл. 60). Из табл. 60 видно, что эффективность обработки зависит от характера и количества активных групп, характера связи крем­ ния в линейной цепи.

Наиболее высокими защитными свойствами обладают фосфатные пленки, обработанные жидкостями ГКЖ-94 и ГК.Ж-94М, имеющи­ ми большое число активных ато-мов водорода, органические ра­ дикалы С2Н5, и СНз и силоксаиную -связь крем-ния в линейной цепи.

233

Таблица 60

Влияние состава кремнийорганических жидкостей на эффективность гидрофобизирования фосфатной пленки (сушка 110—130°С, 1 ч)

2 3 4

Уменьшение количества активных атомов водорода способствует уменьшению эффективности гидрофобной обработки. Это особенно отчетливо наблюдается при сравнении защитных свойств фосфатных пленок, обработанных растворами ГКЖ-12 и ГКЖ-16: ГКЖ-16 име­ ет меньше активных групп водорода, чем ГКЖ-12, что и определя­ ет более высокие защитные свойства фосфатной пленки, обработан­ ной ГКЖ-12.

Обработка фосфатной пленки ГКЖ-12 с аминосиланной связью в линейной цепи менее эффективна, чем жидкостью ГКЖ-94 с силоксанной связью. Это, очевидно, связано с гидролизом (взаимодейст­ вие аминогруппы с водой), в результате чего выделяется аммиак, частично разрушающий фосфатную пленку.

Большое влияние на эффективность гидрофобной обработки ока­ зывает характер активной группы. Наибольшая эффективность гндрофобизирования фосфатных пленок достигается при обработке кремнийорганическими жидкостями, имеющими активные группы Н. Наблюдаемое уменьшение защитных свойств фосфатных пленок при обработке ГКЖ-10 и ГКЖ-П связано с их разрушением продукта­ ми гидролиза кремнийорганических жидкостей.

Защитные свойства фосфатных пленок, обработанных ГКЖ-94, повышаются также при испытании во влажной среде. Так, напри­ мер, если время до образования коррозии в тропической камере на образцах, фосфатированных в цинкфосфатной ванне или ванне ок­ сидного фосфатирования, без гидрофобной обработки составляет 12—14 суток, то после гидрофобной обработки коррозии не появля­ ется через 180 суток.

КОМБИНИРОВАННОЕ ПОКРЫТИЕ (хром4оксидный фо<сфат-|-гидрофобная обработка)

Для деталей, работающих на трение, широкое приме­ нение находит твердое хромирование. Твердое хромовое покрытие отличается пористостью. Было показано [155], что пористость такого покрытия, полученного из стан­ дартного электролита при 50°С и плотности тока 5500 А/м2, с увеличением толщины сначала возрастает, а затем уменьшается (рис. 76). Поэтому для стальных деталей, к которым предъявляются одновременно требования по износостойкости и коррозионной стойкости, толщина хромового покрытия должна быть более 50 мкм. В то же время по износостойкости очень часто достаточно покры­ тие толщиной 9—15 мкм, однако такое покрытие имеет низкие защитные свойства. Вместе с тем понижение тол­ щины с 50 до 10 мкм позволяет снизить вредное влияние хромового покрытия на статическую выносливость хро­ мированной высокопрочной стали.

Предварительные эксперименты показали, что при об­ работке раствором этилгидрополисилоксана хромовые покрытия становятся гидрофобными и их защитные свой­ ства резко возрастают. Однако в отдельных случаях за­

2 3 5

щитные свойства тонких хромовых покрытий после гид­ рофобной обработки остаются низкими. Это объясняет­ ся тем, что зтилгидрополисилоксан взаимодействует с по­ верхностью хрома, в результате чего хромовое покрытие становится гидрофобным, а сталь в порах хромового по­ крытия не гидрофобизируется. Поэтому при наличии в

рячей воде; оксидное фо-сфатирование; промывка в го­ рячей воде; обработка в растворе бихр-омата калии (60 кг/м3) при 70°С в течение 3—4 мин; промывка в го­ рячей воде; обезв-одороживание в воздушной среде при 200—230°С в течение 2 ч; механическая обработка (в случае необходимости); обработка в 3—5%-ном раст­ воре этилгидрополисилоксана в бензине; сушка при 110—130°С в течение 30 мин.

Результаты испытаний образцов с покрытием хром + +оксидный фосфат+гидрофобизирование в тропической камере показывают, что обработка раствором этилгидро­ полисилоксана с предварительным оксидным фосфатированием резко повышает защитные свойства тонких хромовых покрытий. Если при толщине 3—15 мкм хро­ мового покрытия сталь без дополнительной обработки обнаруживает коррозию через 1 сутки, то после дополни­ тельного оксидного фосфатирования и гидрофобной об­ работки при толщине хромового покрытия 3 мкм — через 126 суток, а при 5—20 мкм коррозия не обнаружи­ вается через 480 суток.

2 3 6