способ оценки коррозионной стойкости однослойных металлических покрытий

Формула изобретения

Способ оценки коррозионной стойкости однослойных металлических покрытий путем электрохимического растворения участка поверхности покрытия, отличающийся тем, что на поверхность образца опускают электрохимический зонд, проводят электрохимический процесс в течение времени, соответствующего полному растворению покрытия, одновременно фиксируя ток растворения, затем проводят растворение образца сравнения в течение того же времени и при тех же условиях, при которых проводят растворение покрытия, при этом в качестве образца сравнения используют образец металла, соответствующего материалу покрытия, а электрохимическому растворению подвергают равные по площади участки покрытия и образца сравнения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования коррозионных свойств металлических покрытий путем электрохимического растворения микроучастка поверхности образца с целью оценки их коррозионной стойкости.

Известны способы оценки коррозионной стойкости металлических покрытий, основанные на визуальном определении характера и площади коррозионных очагов. Участок поверхности образца определенной площади подвергают действию агрессивной среды, через определенный интервал времени покрытие изолируют от агрессивной среды и с помощью оптических средств с увеличением 2,5-4,0 раза оценивают характер и площадь коррозионных поражений [1]. Недостатками данного способа являются значительные временные затраты и сравнительно невысокая точность определения целевых величин.

Наиболее близким техническим решением является способ [2], который реализуется путем электрохимического растворения микроучастка поверхности при помощи прижимной ячейки - зонда. Ячейку заполняют рабочим раствором, устанавливают на поверхность образца с нанесенным покрытием и проводят растворение. Затем проводят растворение металла-основы. В обоих случаях фиксируют предельный ток растворения и оценивают степень защиты Z по формуле

где I_осн - предельный ток растворения основы, i_осн - парциальный ток растворения основы, защищенной покрытием. Недостатком данного способа является ограниченная применимость, поскольку при значениях толщины покрытий порядка 3-5 мкм и выше и сравнительно инертных основах (медь, серебро) при активном материале покрытия (цинк, железо) парциальный ток растворения основы через покрытие получить практически не удается.

Задача изобретения - повышение точности и экспрессности определения целевых величин и расширение сферы возможностей.

Задача решается тем, что в предлагаемом способе проводят электрохимическое растворение равных по площади участков поверхности покрытия и образца сравнения, представляющего собой образец металла, соответствующего материалу покрытия, и по отношению величин токов растворения оценивают коррозионную стойкость покрытия.

Технический результат заключается в том, что проводят электрохимическое растворение одинаковых участков покрытия и образца сравнения, фиксируют токи растворения, что дает возможность оценить коррозионную стойкость покрытия через отношение величин токов.

Для расширения сферы возможностей метода оценки коррозионной стойкости проводят электрохимическое растворение микроучастков покрытия и образца сравнения, представляющего собой образец металла, соответствующего материалу покрытия. Для исключения инструментальной погрешности растворение проводят последовательно, используя один и тот же источник тока и электрохимический зонд. При этом предполагается, что величина предельного тока растворения покрытия I_п в общем случае меньше величины предельного тока растворения металла, соответствующего материалу покрытия I_м. При полном растворении покрытия в течение времени Т получают значение тока I_п, что соответствует максимуму тока на вольт-амперной кривой. При растворении образца сравнения в течение времени Т получают значение тока I_м, которое не соответствует максимуму тока, но отличается от значения I_п. При I_п<I коррозионная стойкость покрытия выше коррозионной стойкости металла, при обратном соотношении - ниже. Причиной повышенной коррозионной стойкости может являться наличие защитных пленок на поверхности (хроматированные покрытия), причинами пониженной - флуктуации по составу и внутренние напряжения в структуре покрытия. Математически коррозионная стойкость покрытия может быть оценена при помощи показателя коррозии, который для предлагаемого способа можно выразить аналогично относительной износостойкости покрытий. Износостойкость покрытий в механике можно оценить через отношение характеристик процесса изнашивания эталонного и исследуемого образцов. При этом одна из них (путь трения) постоянна, вторая (масса образца) - переменна [3]. В предлагаемом способе постоянной величиной может являться время процесса Т или потенциал Е, переменной - величина тока растворения I. Тогда показатель коррозии К может записать так:

При Е_п=Е_м формула (2) перепишется так:

При К<1 покрытие обладает пониженной коррозионной стойкостью, при К>1 - повышенной. При К=1 коррозионные свойства покрытия и соответствующего металла можно считать одинаковыми.

Для повышения точности и экспрессности определения целевых величин растворение проводят при помощи электрохимической ячейки - зонда, конструкция которой позволяет выделять на поверхности образца одинаковые по площади микроучастки и подвергать их электрохимическому растворению. Кроме того, растворение проводится в потенциодинамическом режиме и в обоих случаях процесс ведут до одинакового значения потенциала Е, соответствующего моменту полного растворения покрытия, что позволяет синхронизировать продолжительность обоих процессов.

На чертеже представлена конструкция электрохимического зонда для реализации предлагаемого способа (фиг.1) и вольт-амперные кривые растворения кадмия и кадмиевых покрытий (фиг.2).

Электрохимический зонд для исследования коррозионных свойств металлических покрытий состоит из корпуса 1, включающего резервную камеру 2, выполненного из пластмассы, пластмассового поршня 3, съемного пластмассового наконечника с калиброванным отверстием и эластичной обкладкой 4 и платинового противоэлектрода 5.

Способ реализуется следующим образом: в корпус зонда 1 с диаметром наконечника 4, равным 1,0 мм, при помощи поршня 3 отбирают раствор перхлората натрия концентрацией 1,5 моль/л, зонд опускают на поверхность образца 6, представляющего собой кадмиевое покрытие на стали, включают поляризующее напряжение со скоростью развертки 8 мВ/с и проводят растворение до получения I_п, которому соответствует значение потенциала E_п, затем напряжение отключают, зонд отводят от поверхности исследуемого образца, электролит при помощи поршня 2 перемешивают, зонд опускают на поверхность кадмиевого (ч.д.а.) образца сравнения и проводят растворение при тех же условиях до потенциала Е_п, получая значение тока растворения I_м, после чего напряжение отключают и зонд отводят от поверхности. Коррозионную стойкость покрытия оценивают через отношение полученных величин I_п и I_м по формуле (3).

Источники информации

1. Мельников П.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. М.: Машиностроение, 1991, с.292.

2. Слепушкин В.В., Кольцов Л.В., Кузьмина Н.Н., Ярцев М.Г. Электрохимический способ оценки защитных свойств серебряного гальванопокрытия // Защита металлов, 1979, т.15, №2, с.243-244.

3. Тарасов В.В., Трубачев А.В. Новые методы оценки износостойкости металлических материалов // Препринт ИПМ УрО РАН, Ижевск, 1997, с.10.