Влияние добавок ингибитора на процессы получения и свойства защитных фосфатных покрытий

Аннотация 6
Введение 7
1. Литературный обзор 9
1.1. Общие понятия 9
1.2. Современные тенденции совершенствования растворов для нанесения фосфатных покрытий 27
1.3. Последующая обработка фосфатного покрытия 33
1.4. Классификация ингибиторов коррозии 36
1.5. Факторы, определяющие защитные свойства ингибиторов коррозии 41
2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 43
2.1 Выбор ингибиторов 43
2.2 Подготовка образцов 43
2.3 Ячейка для поляризационных измерений 43
2.4 Проведение испытаний на коррозию в парах коррозионной среды 43
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 45
3.1. Определение лимитирующего процесса коррозии 45
3.2. Катодные поляризационные зависимости 48
3.3. Анодные поляризационные кривые 49
3.4. Исследование внешнего вида образцов стали в условиях коррозии в парах коррозионной среды. 50
3.5.Выбор марки цинк-фосфорорганических ингибиторов атмосферной коррозии 52
3.6. Оптимизация условий получения защитных фосфатных покрытий 58
Выводы 66
Список использованных источников 67

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы. Процессы фосфатирования находят широкое применение в различных отраслях промышленности, что обусловлено эксплуатационными свойствами фосфатных слоев, такими как высокая адсорбционная способность, адгезионные, антифрикционные и экструзионные свойства, низкая электропроводность, препятствующая распространению подпленочной коррозии, а также сравнительно низкая стоимость и простота их получения. Фосфатные покрытия применяются для защиты от коррозии в сочетании с лакокрасочными и полимерными пленками, маслами и восками, облегчения холодной деформации металла, уменьшения коэффициента трения, создания электроизоляционного слоя в электротехнике и др.
Проблема коррозионного разрушения стальных элементов является объектом многочисленных исследований по всему миру. Коррозия наносит огромный экологический и экономический ущерб промышленным предприятиям и металлургической отрасли.
Изучение способов ингибирования процессов кислородной коррозии является важной научной, и еще более важной практической задачей ввиду того, что коррозия металлических конструкций - многофакторное явление, подверженное влиянию электрохимических, физико-химических и механических факторов. Проводя комплексные исследования коррозионных процессов, можно выявить лимитирующий фактор и разработать оптимальные методы защиты.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1. Общие понятия
Технологии нанесения фосфатных покрытий сравнительно просты в реализации. Однако механизм процессов, происходящих при формировании фосфатных слоёв, достаточно сложен. Поэтому очень важно понимать механизм образования фосфатного покрытия для создания оптимальной технологии фосфатирования и контроля полученных покрытий.
Ортофосфорная кислота Н3РО4, является трёхосновной кислотой, т. е. она содержит три замещаемых атома водорода, что обусловливает образование трёх рядов солей. Первичные фосфаты металлов растворимы в воде, вторичные и третичные, кроме солей щелочных металлов и аммония, практически нерастворимы в воде, но растворимы в минеральных кислотах. Это положение лежит в основе реакций, протекающих при фосфатировании.
Образование фосфатного покрытия представляет собой совокупность физико-химических процессов, протекающих на границе раздела металл - раствор, которые в общем виде могут быть представлены равновесием [1 - 3]:
первичный фосфат?третичный фосфат
растворимый нерастворимый
Растворы фосфатирования представляют собой разбавленные растворы на основе первичных фосфатов металлов, концентрация которых составляет несколько десятков граммов в литре. Разбавление необходимо для облегчения диссоциации солей на ионы, что является важным для оптимальной работы фосфатирующего раствора. В растворах фосфатов тяжёлых металлов формируются кристаллические, а в растворах фосфатов щелочных металлов или аммония - аморфные (рентгеноаморфные) фосфатные покрытия.
Важным и характерным свойством растворимых в воде первичных фосфатов является их способность к гидролизу. В частности, при повышении температуры или pH в растворах первичных фосфатов тяжёлых металлов происходит их разложение с образованием вторичных и третичных солей и выделением свободной фосфорной кислоты [1, 3]:
ЗМ(Н2РО4)2 = ЗМНРО4 + ЗН3РО4 (1.1)
ЗМНРО4 = М3(РО4)2 + Н3РО4 (1.2)
обобщая эти уравнения, получим:
ЗМ(Н2РО4)2 =М3(РО4)2 + 4Н3РО4 (1.3)
При этом степень гидролиза первичных фосфатов увеличивается с ростом температуры и уменьшением их концентрации.
Если металл М, который может быть тем же, что и металл фосфата, а может и отличаться от него, привести в контакт с раствором первичного фосфата, он будет реагировать со свободной фосфорной кислотой:
М + 2Н3РО4> М(Н2РО4)2 + ^H2 (1.4)
При уменьшении концентрации фосфорной кислоты в растворе фосфатирования по реакции (1.4) происходит смещение равновесий (1.1 - 1.3) и на поверхности раздела фаз металл-раствор образуются нерастворимые вторичные и третичные фосфаты металла М.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Freeman D.B. Phosphating and metal pretreatment. Cambridge Woodhead-Faulkner, 1986. 130 p.
2. Хайн И. И. Теория и практика фосфатирования металлов. Л.: Химия, 1973. 312 с.
3. Rausch W. The Phosphating of Metal. ASM International: Metal Park, and Finishing Publications Ltd.: Teddington, Middlesex, England, 1990. 416 p.
4. Бек Р.Ю., Мельникова 3.M., Бородихина Л.И. Исследование состава цинкофосфатных растворов фосфатирования // Известия сибирского отделения АН СССР: Серия хим. наук. 1980. Вып. 5. № 12. С. 142-146.
5. Киселев И.А. Об образовании фосфатного покрытия на углеродистой стали // Защита металлов. 1990. Т. 26. № 2. С. 277-280.
6. Пасечник М.С., Туманова Т.А., Володина И.А. О составе водных растворов фосфатов при различных температурах, pH и ионных силах раствора // Вестник Ленинградского университета: Серия физика и химия. 1966. Вып. 4. № 2. С. 159- 162.
7. Van Waser J.R. Phosphorus and its Compounds 2 vols. New York: Interscience Publishers, 1958, 1961. 2046 p.
8. Lorin G. La phosphatation des metaux: la constitution, la physico-chimie, les applications techniques des solutions phosphatantes. Paris: Eyrolles, 1973.232 p.
9. Wiederholt W. Chemical Surface Treatment of Metals. Teddington: Draper, 1965. 213 p.

Весь текст будет доступен после покупки