სპილენძის დაცვა. სპილენძისა და სპილენძის შენადნობების გაზის კოროზია როგორ ავიცილოთ თავიდან სპილენძის დაჟანგვა

ლითონის მცირე დანამატის შემოღება, რომელიც ქმნის ძირითად ლითონზე უფრო მაღალი ვალენტობის იონებს, ზრდის მის ჟანგვის სიჩქარეს.

იმავე ვალენტობის ლითონის შენადნობისას n*=n, პირობა უნდა შესრულდეს r* i< r i , სად რ ი- იონების რადიუსი. ოქსიდში ძირითადი ლითონის კათიონების შეცვლა იმავე ვალენტობის დანამატებით კათიონებით ამცირებს კათიონური დეფექტების კონცენტრაციას და, შესაბამისად, დაჟანგვის სიჩქარეს, თუ დოპანტური იონის რადიუსი ნაკლებია ძირითადი ლითონის იონის რადიუსზე.

გარდა ამისა, შენადნობი ელემენტის ოქსიდს (M*) უფრო დიდი მიდრეკილება უნდა ჰქონდეს ჟანგბადთან: და მისი ოქსიდის კარგი ხსნადობა M* m O nძირითადი ლითონის ოქსიდში M m O n.

ეს თეორია საშუალებას გვაძლევს ვიწინასწარმეტყველოთ დაბალი შენადნობის ეფექტი ძირითადი ლითონის სითბოს წინააღმდეგობაზე. თუ იონის დიფუზია არ არის ლითონის დაჟანგვის მაკონტროლებელი ეტაპი, მაგრამ განისაზღვრება სხვა პროცესებით, დოპინგი იწვევს ოქსიდის ფილმში ახალი ფაზის წარმოქმნას, ეს თეორია არ გამოიყენება.

2. მაღალდამცავი შენადნობი ელემენტის ოქსიდის წარმოქმნის თეორია(A.A. Smirnov, N.D. Tomashov და ა.შ.) აკავშირებს სითბოს წინააღმდეგობის გაზრდის მექანიზმს შენადნობის ზედაპირზე შენადნობი ელემენტის უფრო დამცავი ოქსიდის წარმოქმნასთან, რაც ართულებს ძირითადი ლითონის დიფუზიას და დაჟანგვას. ამ თეორიის მიხედვით, შენადნობი კომპონენტი (M*) უნდა: 1) აკმაყოფილებდეს უწყვეტობის პირობას; 2) ქმნიან ოქსიდს ყველაზე დაბალი იონური და ელექტრონული გამტარობით; 3) აქვს r* i< r i ; 4) აქვს ოქსიდის წარმოქმნის უფრო მაღალი ენერგია, ვიდრე საბაზისო ლითონი (შენადნობი ოქსიდი უნდა იყოს თერმოდინამიკურად ნაკლებად სტაბილური, ვიდრე ძირითადი ლითონი); 5) აქვს შენადნობი ოქსიდის დნობისა და სუბლიმაციის მაღალი ტემპერატურა და სხვა ოქსიდებთან არ ქმნის დაბალი დნობის ევტექტიკას; 6) აქვს ტემპერატურის წინააღმდეგობა, ე.ი. აქვს ოქსიდის წონასწორობის წნევის (დისოციაციის ელასტიურობის) და სუბლიმაციის ტემპერატურის მაღალი მნიშვნელობები; 7) ჩამოყალიბდეს მყარი ხსნარი ფუძე მეტალთან შენადნობის მოცემულ პროცენტზე.

სითბოს მდგრადი შენადნობის ეს თეორია დასტურდება დამცავი ოქსიდის Al 2 O 3 წარმოქმნით Fe-ზე დოპირებული 8 - 10% Al-ით; ZnO Cu-ზე, რომელიც შეიცავს > 20% Zn-ს; A1 2 O 3 Cu-ზე დოპინგზე >3% A1; BeO on Cu დოპირებული >1% Be და ა.შ.

თეორია საშუალებას იძლევა, ელემენტებისა და მათი ოქსიდების თვისებებიდან გამომდინარე, ხარისხობრივად შეაფასოს სხვადასხვა ელემენტების ვარგისიანობა საშუალო და მაღალი სითბოს მდგრადი შენადნობისთვის.

3. მაღალი დამცავი ორმაგი ოქსიდების წარმოქმნის თეორიაუკავშირდება შენადნობის დროს სითბოს წინააღმდეგობის გაზრდას ძირითადი და შენადნობი კომპონენტების შერეული ორმაგი ოქსიდების წარმოქმნას, რომელთა დამცავი თვისებები უფრო მაღალია, ვიდრე რომელიმე კომპონენტის ოქსიდი. ეს არის ოქსიდები სპინელის ტიპის კრისტალური ბადით და შემადგენლობით M 1 M * 2 O 4, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი დამცავი თვისებები შენადნობის კომპონენტების ოქსიდებთან შედარებით.

ამ თეორიის მიხედვით რკინის შენადნობების სითბოს წინააღმდეგობის მატებას უზრუნველყოფს: 1) ყველაზე ნაკლებად დამცავი ვესტიტის (FeO, fcc) წარმოქმნის შესაძლებლობის შემცირებით, რაც განისაზღვრება ფაზური დიაგრამით, 2) უპირატესი. სპინელის ტიპის ოქსიდების წარმოქმნა ქვედა კრისტალური მედის პარამეტრებით შკალაში.

Al, Cr, Si-ის დაბალი შენადნობი, ზრდის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ვუსტიტი ჩნდება შკალაში, ამცირებს ვუსტიტის ფაზის წარმოქმნის შესაძლებლობას და ხელს უწყობს სპინელების წარმოქმნას მცირე გისოსის პარამეტრით (FeAl 2 O 4, FeCr 2 O 4, NiFe 2 O 4, NiCr 2 O 4 და სხვ.), რაც ზრდის რკინის შენადნობების სითბოს წინააღმდეგობას.

თეორია შესაძლებელს ხდის წინასწარ განსაზღვროს შენადნობის ეფექტი ფოლადების სითბოს წინააღმდეგობაზე.

სითბოს მდგრადი შენადნობების განხილული თეორიები ავსებენ ერთმანეთს და შესაძლებელს ხდის თეორიული დასაბუთება არსებული სითბოს მდგრადი შენადნობებისთვის და უფრო რაციონალურად მივუდგეთ ახალი სითბოს მდგრადი შენადნობების ფორმულირების შემუშავებას.

3.1.1. სითბოს მდგრადი შენადნობები

ამაღლებულ ტემპერატურაზე მათი ქცევის ბუნების მიხედვით, ლითონები შეიძლება დაიყოს ხუთ ჯგუფად: 1) ტუტე და ტუტე მიწის ლითონები V 0K /V M.< 1, окисление которых происходит по линейному закону. При повышении температуры реакция окисления таких металлов может ускоряться, и, поскольку тепло экзотермической реакции окисления не успевает отводиться от поверхности, наступает возгорание металла. По возрастанию скорости окисления на воздухе эти металлы располагаются: К>Na>Li>Ba>Ca>Mg;

2) ძირითადი პრაქტიკულად გამოყენებული ლითონები, რომელთა დაჟანგვა ხდება უპირატესად პარაბოლური დამოკიდებულების მიხედვით, მაგრამ შეიძლება თან ახლდეს n ხარისხის შემცირება.< 2 (например, при растрескивании окалины, или повышенных температурах, где иногда наблюдается переход к линейному закону окисления). При низких температурах металлы окисляются по кубическому или логарифмическому закону. По жаростойкости их условно можно расположить в последовательности Мn < Fe < Ti < Со< Zr

3) ბაზის ლითონები, ყველაზე სითბოს მდგრადი, მაღალი დამცავი თვისებების მქონე ოქსიდის ფილმების წარმოქმნის გამო, რის შედეგადაც ისინი გამოიყენება სითბოს მდგრადი შენადნობების შენადნობ კომპონენტებად და სითბოს მდგრადი საფარისთვის. სითბოს წინააღმდეგობა იზრდება სერიაში: Zn< Si < Be < Al < Cr;

4) ლითონები აქროლადი ოქსიდებით ამაღლებულ ტემპერატურაზე, რომელთა დაჟანგვის სიჩქარე განისაზღვრება მათი ოქსიდების სუბლიმაციის სიჩქარით. საკმარისად მაღალ ტემპერატურაზე, მიღებული ოქსიდები მთლიანად კარგავენ დამცავ თვისებებს, ხოლო ლითონის დაჟანგვის სიჩქარე განისაზღვრება ხაზოვანი დამოკიდებულებით. ამ ლითონების ჟანგვის წინააღმდეგობა იზრდება Mo სერიებში< W

5) თერმოდინამიურად მდგრადი კეთილშობილი ლითონები, რადგან მათი ოქსიდები არასტაბილურია და აქვთ მაღალი წონასწორული წნევა (ოქსიდის დისოციაციის ელასტიურობა). თერმოდინამიკური მდგრადობის ზრდა ხდება სერიებში: Au>Pt>Ir>Pd>Ag.

შენადნობი სითბოს წინააღმდეგობის გაზრდის ყველაზე ეფექტური მეთოდია. გარდა ამისა, თანამედროვე სითბოს მდგრადი მასალები ექვემდებარება მოთხოვნებს სითბოს წინააღმდეგობის, გრძელვადიანი სიძლიერის, მონაცვლეობით დატვირთვის ქვეშ დაღლილობისა და ა.შ. მთავარი სითბოს მდგრადი და სითბოს მდგრადი მასალები არის შენადნობები, რომლებიც დაფუძნებულია Fe და Ni-ზე. ელემენტები, რომლებიც ყველაზე ეფექტურად ზრდის სითბოს წინააღმდეგობას, არის: Cr > Al > Si (ნახ. 2.14), ქმნიან დამცავ ოქსიდის ფენებს Cr 2 O 3, Al 2 O 3, SiO 2. შენადნობი ელემენტების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად და Cr, Al, Si-ის ერთობლივი შენადნობით, იზრდება ფოლადების სითბოს წინააღმდეგობა (ნახ. 3.2).

როგორც მთავარი სითბოს მდგრადიგამოიყენება შენადნობი მასალები სითბოს რეზისტენტულიფოლადები (II – III ჯგუფი, 9% Cr-მდე), რომლებიც მუშაობენ დიდი ხნის განმავლობაში დატვირთულ მდგომარეობაში 600 0 C-მდე და სხვადასხვა მაღალშენადნობი სითბოს მდგრადი ფოლადები და შენადნობები, რომელთა მთავარი შენადნობი კომპონენტია ქრომი.

ნახ.3.2. ფოლადების სხვადასხვა ჯგუფის სითბოს წინააღმდეგობა: I - ნახშირბადი, II - დაბალი შენადნობი, III - საშუალო შენადნობი 6% Cr, IV - მაღალი შენადნობი ქრომი (12 - 17% Cr), V - მაღალი შენადნობი სილიციუმით ( სილქრომი 8-12% Cr, 2-3% Si); VI – ქრომ-ნიკელის აუსტენიტური (X18N10), VII – მაღალი ქრომის (25-30%Cr), ჰაერი, 250 სთ.

დამატებითი ნი დოპინგი იზრდება სითბოს წინააღმდეგობაფოლადები ნიკელზე დაფუძნებული სითბოს მდგრადი შენადნობებისთვის, სითბოს წინააღმდეგობა უზრუნველყოფილია Cr-ით შენადნობით. შენადნობი Mo, W, Co, ისევე როგორც Ta, Nb აუარესებს სითბოს წინააღმდეგობას, მაგრამ ზრდის შენადნობების სითბოს წინააღმდეგობას (ნახ. 3.3).

ბრინჯი. 3.3. შენადნობი ელემენტების შემცველობის გავლენა ნიკელის შედარებით დაჟანგვის სიჩქარეზე (K spl/K M) 600-1400 0 C-ზე.

ძირითადი სითბოს მდგრადი და სითბოს მდგრადი მასალები მოცემულია ცხრილში 3.1.

ცხრილი 3.1.

ზოგიერთი სითბოს მდგრადი და სითბოს მდგრადი მასალა.

შენიშვნა. იდენტიფიცირებულია მასალები, რომლებიც ძირითადად გამოიყენება როგორც სითბოს მდგრადი მასალები ხანგრძლივი მუშაობის პირობებით (50,000 – 100,000 საათი).

სითბოს წინააღმდეგობის გაზრდის სხვა ზომები მოიცავს მასალის სტრუქტურის შეცვლას. ამრიგად, 12ХМ, 12Х1МФ ტიპის სითბოს მდგრადი Cr-Mo ფოლადებისთვის ეს არის კარბიდის ფაზის სტაბილიზაცია და სითბოს დამუშავების გაძლიერება უფრო თბოგამძლე ბაინიტის სტრუქტურამდე. X18N10 ტიპის ავსტენიტური ფოლადებისთვის, რომელიც შეიცავს 5–15% ფერიტს, გამოიყენება აუსტენიტიზაცია, რადგან ავსტენიტური სტრუქტურა უფრო სითბოს მდგრადია და ა.შ.

დამცავი ფენები

ქიმიური კოროზიისგან დასაცავად გამოიყენება დამცავი მეტალის და არალითონური საფარები. სითბოს მდგრადი აღჭურვილობის დამცავი საფარის გამოყენება ნაკლებად გამძლეა, ვიდრე შენადნობი, მაგრამ უფრო ეკონომიური. საფარები იყოფა დაფარვის მასალის მიხედვით - მეტალის და არალითონური და საფარების მიღების მეთოდის მიხედვით. დამცავ საფარებს უნდა ჰქონდეს კარგი დამცავი თვისებები და ადჰეზია საბაზისო ლითონთან და მინიმალური ფორიანობა.

ლითონის საფარები.

გაზის კოროზიისგან დაცვისთვის, როგორც ძირითადი ლითონის მასალები, გამოიყენება ნახშირბადის და შენადნობი ფოლადების საფარისთვის, გამოიყენება ალუმინი, ქრომი და სილიციუმი, რომლებიც გამოიყენება პროდუქციის ზედაპირზე სხვადასხვა მეთოდით.

მოპირკეთებახორციელდება უფრო მაღალი შენადნობის მასალის ცხელი ნაგლინით ან აფეთქებით შედუღებით დასაფენ საბაზისო მასალაზე. ამრიგად, ნახშირბადის ან დაბალშენადნობის ფოლადებიდან ბიმეტალი მიიღება მაღალი ქრომის ან ქრომ-ნიკელის სითბოს მდგრადი ფოლადებით (X25, X18N10, X17N13M2T, X23N18, 0X23N28MZDZT და სხვ.). სპილენძი მოპირკეთებულია ნიქრომით ან ინკონელით (80% Ni, 14% Cr, 6% Fe). სითბოს მდგრადი ბიმეტალების წარმოება საშუალებას იძლევა დაზოგოთ მაღალლეგირებული ფოლადების და ძვირადღირებული შენადნობი ელემენტების დაახლოებით 60-70%.

მოპირკეთებახორციელდება შედუღების სხვადასხვა მეთოდით: აირის ალი, რკალი, ინდუქციური, პლაზმა, ჩაძირული რკალი, დამცავი აირები და ა.შ. საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ფორების გარეშე დეპონირებული ლითონის თითქმის ნებისმიერი სისქის დამცავი საფარი საბაზისო ლითონზე და ქიმიური შემადგენლობა. ზედაპირი ხშირად გამოიყენება ძრავის სარქველების წარმოებისთვის გაცვეთილი პროდუქტების აღსადგენად. შიდა წვადა მსგავსი ნაწილები.

სპრეის მეტალიზაცია– საფარის წარმოების პროცესი მდნარი ლითონის შეკუმშული ჰაერით ან ინერტული აირით შესხურებით. თერმული ენერგიის ტიპის მიხედვით, რომელიც გამოიყენება შესხურებული ლითონის გასათბობად, შესხურება იყოფა გაზის ცეცხლად, სადაც გათბობა ხორციელდება აირის (ჰაერი ან ჟანგბადი + აცეტილენი, პროპანი, ბუტანი, წყალბადი) და ელექტრო წვის გზით. ელექტრული რკალი ან პლაზმა. გაზის ალი მეტალიზება ჩვეულებრივ გამოიყენება Al (ალუმინიზაცია), Cu, უჟანგავი ფოლადები და Al, Si, Cr ოქსიდები. გაზის ალივით შესხურების დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 3. 4, ა. შესხურებული ლითონი მავთულის, ღეროს ან ფხვნილის სახით იკვებება ხვრელ 3-ში და დნება აალებადი აირით 2, რომელიც მიეწოდება საქშენს; მდნარი ლითონი გამოიდევნება შეკუმშული ჰაერით 1, აყალიბებს შეფრქვეული ლითონის ჭავლს 4, რომლის გამდნარი ნაწილაკები ქმნიან საფარს 5.

ბრინჯი. 3.4. ცეცხლის შესხურების სქემა (ა) და დამახასიათებელი სტრუქტურასაიზოლაციო (ბ).

მეტალიზაციით მიღებულ საფარებს ახასიათებს ფოროვანი სტრუქტურა, ნახ.3.4, ბ. მაღალი ტემპერატურის გაზის გარემოში გადაადგილებისას, შესხურებული ლითონის ნაწილაკები მდნარ მდგომარეობაშია (2) და დაფარულია ოქსიდის ფირით (1). დასაფარებელ ზედაპირთან (9) შეჯახებისას, რომლის ნაწილი დნება (8), ნაწილაკები ბრტყელდება (3) და აფეთქებული აირის მოქმედებით ქმნიან მექანიკურად შეკრულ თხელ ფენას (4). ვინაიდან ნაწილაკების გაგრილების სიჩქარე მაღალია (10 4 – 10 8 გრადუსი/წმ), ნაწილაკების კრისტალიზაცია ხდება ძალიან სწრაფად და მათი შეერთება ხდება სუბსტრატის ამობურცულებთან მექანიკური გადაბმის გამო და იმ ადგილებში, სადაც მისი ოქსიდის ფილმი განადგურებულია. . ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ლითონის ნაწილაკების შერწყმა ხდება ადგილობრივი შერწყმის უბნების (5) წარმოქმნით მაღალი ადჰეზიური სიმტკიცით. „წებვის“ პროცესის დროს ნაწილაკები ფარავს გაუხსნელ ნაწილაკებს (6), რომელთა შორის არის გაზით სავსე უფსკრული და სიცარიელე, რომლებიც წარმოქმნიან ფორებს (7). ფორიანობის ხარისხი დამოკიდებულია მეტალიზების ტიპზე და ტექნოლოგიურ პარამეტრებზე (გაზის სიჩქარე, ტემპერატურა და ა.შ.). რკალისა და პლაზმური მეთოდებით წარმოებულ საფარებში ფოროზულობა გარკვეულწილად ნაკლებია (ნახ. 3.5), მაგრამ მისი სრულად აღმოფხვრა შესაძლებელია მხოლოდ ზედაპირის დნობის, გორვის, მაღალტემპერატურული ადუღების, თხევადი ლითონების, სილიკატების, თხევადი მინისა და ა.შ. . საფარის კიდევ ერთი მინუსი არის დაბალი გადაბმა ლითონზე.

სურ.3.5. ელექტრული რკალის მეტალიზების პროცესის სქემა (ა): 1 - შესხურებული მავთული, 2 - მავთულის კვების მექანიზმი, 3 - წვერები, 4 - საქშენი, 5 - ელექტრული რკალი, 6 - მეტალიზებული ნაწილის ზედაპირი; ბ - ელექტრო მეტალიზატორი: 1 - შეკუმშული ჰაერის მიწოდება, 2 - მავთული; გ – პლაზმური მეტალიზების დიაგრამა: 1 – პლაზმური გაზი, 2 – შესხურებული მასალა, 3 – დენის წყარო, 4 – კათოდი, 5 – ანოდი, 6 – პროდუქტის ზედაპირი.

რკალი და, განსაკუთრებით, პლაზმური მეტალიზაციის საფარები, უფრო მაღალი ტემპერატურის გამო (20000 0 C-მდე) შესაძლებელს ხდის ცეცხლგამძლე ლითონების (W, Ti, Ta, Zr), ოქსიდების Al 2 O 3, SiO 2, Cr საფარების გამოყენებას. 2 O 3, TiO 2, BeO), კარბიდები (Cr 2 C 3, B 4 C, TiC, ZrC, WC, SiC და ა.შ.), სილიციდები, როგორიცაა TiSi 2, MoSi 2, ნიტრიდები (TiN, ZrN, AlN) ლითონის ოქსიდის საფარები (კერმეტები), კერამიკა და ა.შ. ამრიგად, 50-75 მიკრონი სისქის Ta-ს ფენა იფრქვევა Polaris-ის რაკეტის გრაფიტის საქშენებზე, შემდეგ ასხურება W-ის ფენა დაახლოებით 1,3 მიკრონი სისქით.

შესხურებული საფარის უპირატესობებია მაღალი შესრულება, ლითონის, კომპოზიტური და ორგანული საფარების მიღების შესაძლებლობა, პროცესების ეკონომიურობა, დიდი ზომის პროდუქტების ზედაპირებზე დატანის შესაძლებლობა, აღჭურვილობის მარტივი შეცვლა და ა.შ.

დიფუზიასაფარებიმიღებული ლითონის ზედაპირული ფენის გამდიდრებით ქიმიური ელემენტებიდიფუზიის მეთოდით. ეს მეთოდი შეიძლება ჩაითვალოს ზედაპირულ დოპინგად. თერმული დიფუზიური საფარის მიღება შესაძლებელია ლითონებისთვის, რომლებიც ქმნიან მყარ ხსნარს საფარით. რკინის შენადნობებისთვის ესენია: Al, Cr, Si, Cu, Au, Be, Zn, B, Ti, C, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn. პრაქტიკაში, რკინის შენადნობებზე სითბოს მდგრადი დიფუზიური საფარი მზადდება ზედაპირის გაჯერების გამოყენებით ალუმინის, ქრომისა და სილიკონით. დაფარვის მასალის მიხედვით (Al, Cr ან Si), პროცესებს უწოდებენ ალუმინის, თერმოქრომული დაფარვის და თერმოსილიკონიზაციას. თერმული დიფუზიური საფარები იწარმოება ფხვნილის ნარევების გამოყენებით მდნარ გარემოში, გაზის შემცირების ატმოსფეროში, ქლორის ატმოსფეროში ან ვაკუუმში.

თერმული დიფუზიური საფარის წარმოების ყველაზე გავრცელებული მეთოდია ფხვნილის ნარევები. დასაფენი ნაწილები იწმინდება ქერცლისგან, ჟანგისაგან, ჭუჭყისაგან ქვიშის აფეთქების მანქანების გამოყენებით, აჭრელდება H 2 SO 4 ან HCl ცხელ ხსნარებში და მოთავსებულია რეაქტორში, რომელიც სავსეა სარეაქციო ნარევით. ნარევი შედგება გამოყენებული ელემენტის ფხვნილისგან ან მისი შენადნობისგან რკინით (ფეროშენადნობი), A1 2 O 3 ფხვნილისაგან, რომელიც არ აძლევს დატანილი ელემენტის ფხვნილს დაშლას და შეკრული ნაწილის ზედაპირს და დამატებით. 2 - 5% NH 4 Cl. რეაქტორი მოთავსებულია გახურებულ ღუმელში (900 - 950°C) და ინახება იქ გარკვეული დროის განმავლობაში (ნახ. 3.6).

ბრინჯი. 3.6. ალუმინირების სქემა: 1 – ღუმელი, 2 – სარქველი, 3 – ფხვნილის ნარევი Al + Al 2 O 3 + NH 4 Cl, 4 – ყალიბი, 5 – პროდუქტები.

როდესაც რეაქტორი თბება ღუმელში, ამონიუმის ქლორიდი იშლება ამიაკად და წყალბადის ქლორიდად: NH 4 Cl = NH 3 + HCl, რომლებიც ცვლის ჰაერს რეაქტორიდან, ხელს უშლის ნაწილების და გამოყენებული ელემენტის დაჟანგვას.

ფოლადის ზედაპირის გაჯერება შენადნობი ელემენტით ხდება დიფუზიის შედეგად ფოლადის ზედაპირის ფხვნილთან შეხებისას და ელემენტის (Al, Cr ან Si) გადაცემის შედეგად მიღებული აქროლადი ქლორიდებით: 2 Al + HCl = 3H 2 + 2 AlCl 3 . ქლორიდები რეაგირებენ ფოლადის ზედაპირთან: AlCl 3 + Fe = FeCl 3 + Al.

ამ პროცესის დროს გამოთავისუფლებული ატომური Al (Cr და Si, ნარევიდან გამომდინარე) დიფუზირდება ფოლადში, წარმოქმნის ცვლადი შემადგენლობის შენადნობას, რომლის სისქე. თდამოკიდებულია ექსპოზიციის ხანგრძლივობაზე, τ , (განტოლება 2.23) და დიფუზიური გაჯერების ტემპერატურა (ნახ. 3.7, ა).

ექსპერიმენტული მონაცემების მიხედვით, პროდუქტის გაჯერების სიჩქარე საფარის თერმული დიფუზიის მეთოდით ძირითადად შემოიფარგლება ლითონის ბაზაში შენადნობი კომპონენტის დიფუზიით. გაჯერების პროცესის კინეტიკა შეიძლება აღწერილი იყოს არასტაციონარული დიფუზიის განტოლებით. პროცესის ფაქტობრივი პირობების მიხედვით, ეს არის პრობლემის გადაწყვეტა ნახევრად უსასრულო სხეულისთვის ზედაპირზე მუდმივი კონცენტრაციით: , სადაც: 0-დან- დიფუზური ნივთიერების მუდმივი კონცენტრაცია ლითონის ზედაპირულ ფენაში; C(x, τ)- კონცენტრაცია სიღრმეში τ დროს, დათვლილი გაჯერების პროცესის დაწყებიდან; erf(z)- კრამპის ტრანსცენდენტული ფუნქცია ან შეცდომის ინტეგრალი, დამოკიდებულია პარამეტრზე, რომელიც, თავის მხრივ, განისაზღვრება რაოდენობებით X, τ და დიფუზიის კოეფიციენტი დპროდუქტის მასალაში შეყვანილი ნივთიერება. შეცდომა ინტეგრალური მნიშვნელობა erf(z)კონკრეტულისთვის დშეგიძლიათ იხილოთ დანართი ცხრილიდან 3. იცის 0-დან, ჩვენ ასევე შეგვიძლია განვსაზღვროთ მნიშვნელობა C(x, τ).

გაჯერების ტემპერატურა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს პროცესის სიჩქარეზე, რაც განპირობებულია დიფუზიის კოეფიციენტის ტემპერატურული დამოკიდებულების ექსპონენციალური ბუნებით (განტოლება 2.41).

ბრინჯი. 3.7. Fe-Al შენადნობის + 0,5% NH 4 Cl ალუმინირების დროის (a) გავლენა ფოლადის 10 ალუმინირებული ფენის სისქეზე და 10 და 1Х13 ფოლადების თბოგამძლეობაზე ჰაერში 1000 0 C: 1 – დაუფარავი ფოლადი, 2 – ალუმინირებული ფოლადი.

თბოდიფუზიური საფარის მქონე პროდუქტების სითბოს წინააღმდეგობის მნიშვნელოვანი ზრდა (ნახ. 3.7, ბ) განპირობებულია Al 2 O 3, Cr 2 O 3, SiO 2, ან ორმაგი ოქსიდების FeAl ოქსიდების შენადნობების ზედაპირზე წარმოქმნით. 2 O 4, FeCr 2 O 4, Fe 2 SiO 4, რომლებსაც აქვთ გაზრდილი დამცავი თვისებები და ხელს უშლიან შემდგომ დაჟანგვას.

ანალოგიურად ხორციელდება თერმოქრომული და თერმოსილიკონაცია. ამრიგად, ქრომის საფარის წარმოება (თერმოქრომული საფარი) ხდება Cr ან Cr - Fe ფხვნილის გამოყენებით 900 - 1100 0 C ტემპერატურაზე 8 -16 საათის განმავლობაში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება საფარის ფენები 10 - 200 მიკრონი სისქით.

ცხელი გზასაიზოლაციო მოპოვებაემყარება გამდნარ ლითონში დასაფენი ძირითადი ლითონის ჩაძირვას. ეს უძველესი მეთოდი გამოიყენება დაბალი დნობის ლითონების (Al, Zn, Sn, Pb და ა.შ.) საფარის დასაყენებლად. Aluminizing გამოიყენება როგორც სითბოს მდგრადი საფარი. თუმცა, Al აყალიბებს მყარ და მყიფე შენადნობებს რკინით, როგორიცაა AlFe, Al 2 Fe, Al 3 Fe, რისთვისაც კალა ან სხვა ლითონები ემატება დნობას. სამუშაო ნაწილი ჯერ მოთავსებულია ნაკადის აბაზანაში, შემდეგ მდნარი ლითონისგან. ჟანგვისგან დაცვის ნაკადი ჩვეულებრივ შეიცავს NH 4 Cl + ZnCl 2 + გლიცერინს.

კონდენსაციის მეთოდისაიზოლაციო მოპოვებადაფუძნებულია დაფარვის მიღებაზე გამოყენებული მასალის ვაკუუმში აორთქლებით, მისი ნაწილაკების მიმართული ნაკადის შექმნით, რასაც მოჰყვება დაფარული ძირითადი ლითონის ზედაპირზე დეპონირება. ვაკუუმში დეპონირებისას ლითონი თბება ელექტრონული სხივის იარაღით ვაკუუმში 10-7 – 10-8 ატმ-ის რიგის ვაკუუმით. შესხურებული ლითონის გამდნარი ორთქლები მიმართულია ძირითადი ლითონის ზედაპირზე მაგნიტური გადახრის სისტემის გამოყენებით. მრავალფეროვანი მეთოდია კათოდური თხრილი , რომელშიც საფარი მიიღება გაზის გამონადენის დროს კათოდური მასალის დაფრქვევით. კათოდური მასალის გაზის ფაზაში გადასვლა შეიძლება მოხდეს აორთქლების შედეგად გათბობისას ან დაბომბვის იონების გავლენის ქვეშ. კათოდის აორთქლება ხორციელდება სინათლის წინააღმდეგობის (რადიო მილების კათოდის მსგავსი), ინდუქციური გათბობით, ელექტრონული სხივების სხივებით და ელექტრული რკალით. ყველაზე გავრცელებულია მაგნეტრონული და ვაკუუმ-რკალის კათოდური დაფქვის მეთოდები.

დეტონაციის მეთოდისაიზოლაციო წარმოება ეფუძნება აალებადი აირების აფეთქების დროს დისპერსიული მასალებისგან საიზოლაციო წარმოებას.

წვა(დაფარვა) ემყარება საფარების წარმოებას დისპერსიული მასალის გაცხელებით ნაკადით და შემკვრელის ზედაპირზე გამოყენებული შემკვრელით, რის შედეგადაც გამოყენებული მასალა „გამომცხვარი“ ან შერწყმულია ფუძესთან. საფარისთვის გამოიყენება ფხვნილი ლითონები, შენადნობები, კარბიდები, ნიტრიდები, ბორიდები და სხვ. საფარის წარმოების ტექნოლოგია შედგება ნაწილების მომზადებულ ზედაპირზე ფხვნილის ფენის წასმისა და თერმული ან თერმომექანიკური დამუშავებისგან, რომლის დროსაც წარმოიქმნება აგლომერირებული საფარი.

ელექტროქიმიური მეთოდიელექტროლიტებში საფარის მიღება გარე წყაროდან ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ ემყარება ლითონების დეპონირებას ძირითად ლითონზე. გალვანურ საფარებს აქვთ შეზღუდული გამოყენება, როგორც სითბოს მდგრადი საფარი, რადგან მათ აქვთ მცირე სისქე და დაბალი ადჰეზია ძირითად ლითონზე, ისინი გამოიყენება შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე ან მოკლევადიანი დაცვისთვის.

არამეტალის საფარები

მინანქარი- საფარის მიღება საფარის ლითონის ზედაპირზე სილიკატური მასალების დნობით. მინანქრების დამცავი თვისებები უზრუნველყოფილია შუშის კერამიკული კომპონენტების შერწყმით, რომლის საფუძველია სილიციუმის დიოქსიდი SiO 2 და შედგება არაორგანული ოქსიდებისგან (Cr 2 O 3, Al 2 O 3, TiO 2, ZnO, SiO 2), უზრუნველყოს მაღალი წინააღმდეგობა დიფუზიის მიმართ და გაზარდოს ფოლადის სითბოს წინააღმდეგობა, და მინიმალური რაოდენობაოქსიდები PbO, Na 2 O, CaO, რომლებიც ხელს უწყობენ მასშტაბის დიფუზიას და ამცირებს ფოლადის სითბოს წინააღმდეგობას. მინანქრების მინუსი არის სისუსტე, არასაკმარისი წინააღმდეგობა შოკის დატვირთვისა და ტემპერატურის მერყეობის მიმართ. სითბოს მდგრადი მინანქრების ნარევი ჩვეულებრივ მოიცავს კვარცის ქვიშას, H 3 VO 3, BaCO 3, CaCO 3, TiO 2, ZnO, რომლებიც შერწყმულია გაყინული ვიტრიფიცირებული მასის შემდგომი დაფქვით. მიღებული წყლის სუსპენზია გამოიყენება ლითონზე, აშრობენ და ადუღებენ. ასეთი მინანქრები შექმნილია ფოლადის ნაწილების დასაცავად ჟანგვისგან გაზის გარემოში 1000°C-მდე ტემპერატურაზე. მინანქრები, რომლებიც დაფუძნებულია Cr 2 O 3, Al 2 O 3, ZrO 2, Y 2 O 3 საფუძველზე, გამოიყენება გაზის კოროზიისგან დასაცავად 1400 0 C ტემპერატურამდე. მინანქრების გამოყენების მეთოდები ლითონის საფარების მსგავსია.

გამოიყენება სხვა არალითონური თბოგამძლე საფარები: ფტორპლასტიკური (ტეფლონი) საფარები (250 0 C-მდე), ორგანოსილიკატური საფარები სითბოს მდგრადი ლაქებისგან, რომელიც დაფუძნებულია ორგანოსილიციუმის პოლიმერებზე ფორმულით R 3 SiO n SiR 3, სადაც R არის CH 3. , C 2 H 5 და ა.შ. დ. სითბოს წინააღმდეგობის გასაზრდელად მათში შეჰყავთ Cr 2 O 3, TiO 2 და ა.შ. მათ გარდა, გამოიყენება სილოქსანის ლაქებზე დაფუძნებული საფარები - სილიციუმის პოლიმერული ჟანგბადის ნაერთები -O-Si-O-Si-O-Si. -. ორგანოსილიკონის საფარები ფუნქციონირებს 500 - 600 0 C ტემპერატურამდე.

თერმული შესხურების მეთოდი საშუალებას იძლევა გამოიყენოთ არამეტალური მასალები და პლასტმასი.

ყველაზე დიდი სითბოს წინააღმდეგობა მიიღწევა ცეცხლგამძლე ნაერთებისგან - კარბიდები, ნიტრიდები, ბორიდები, სილიციდები (2000 0 C-მდე), კერამიკული (მაგალითად, ZrO 2 + Al 2 O 3 + TiO 2) დამზადებული საფარებით. რომ კომპოზიციური საფარები , რომელიც შედგება მეტალის და არამეტალის კომპონენტების ჩანართებისგან. კომპოზიტური საფარები - Cr-Al 2 O 3 ტიპის მეტალოკერამიკული საფარი; ალ-ალ 2 ო 3; Mo-ZrO2; W-ZrB 2; W-ThO 2; W-HfO 2 (კერმეტები) გამოიყენება თვითმფრინავებსა და რაკეტებში. ამ საფარის გამოყენების მეთოდები მსგავსია ლითონის საფარის გამოყენებისას პლაზმური შესხურებით.

დამცავი ატმოსფერო

ლითონების თერმული დამუშავების დროს დამცავი ატმოსფეროს გამოყენება შესაძლებელს ხდის თავიდან აიცილოს გამწმენდი ოპერაციები, რაც ასევე არღვევს ნაწილების გეომეტრიულ ზომებს და უზრუნველყოფს ლითონის დაზოგვას 3,5%-მდე.

ზოგადი პრინციპიატმოსფეროების შერჩევა შედგება არაჟანგვის პირობების შექმნაში, ∆G T >0, ე.ი. პირობების დაცვით< , при котором окисление термодинамически невозможно.

დამცავი ატმოსფეროს შემადგენლობა შეიძლება გამოითვალოს მეტალთან გაზის ატმოსფეროს წონასწორობის მრუდების მუდმივებიდან. პრაქტიკული აპლიკაციამიღებული დამცავი ატმოსფეროები გაზებზე დაფუძნებული: Ar 2, He 2, N 2 (ნეიტრალური); H 2, CO, CH 4 (შემცირება); O 2 , CO 2 , H 2 O ორთქლები (დაჟანგვა); CO 2 და H 2 O ორთქლები (დეკარბურირება ფოლადებისთვის); CO, CH 4 (ნახშირბადის აგენტები ფოლადებისთვის); და ვაკუუმი.

ლითონისა და ჟანგვის აგენტის ურთიერთქმედების დროს დაჟანგვის თერმოდინამიკური შესაძლებლობა განისაზღვრება ტემპერატურის მიხედვით შესაბამისი რეაქციების წონასწორობის მუდმივებით. მაღალ ტემპერატურაზე რეაქციების განვითარების შესაძლებლობა:

Fe + H 2 O FeO + H 2 (3.1)

სპილენძის პროდუქტები ყველაზე სტაბილურია ატმოსფეროში, ზღვის წყალში, ცხელ და ცივ მტკნარ წყალში. ზღვის წყალში სპილენძი არ არის გადაჭარბებული მიკროორგანიზმებით, რადგან მისი იონები საზიანო გავლენას ახდენენ წყალმცენარეებსა და მოლუსკებზე. ეს ლითონი აბსოლუტურად არასტაბილურია გოგირდის და მისი ნაერთების ხსნარებში, ჟანგვის ნივთიერებებში, გაზიან წყლებში, აზოტის მჟავამთლიანად ანგრევს მის სტრუქტურას.

წყლის გარემოზე ზემოქმედება

წყალში სპილენძის კოროზიის სიჩქარე დამოკიდებულია ოქსიდის ფილმების არსებობაზე და მის შემადგენლობაში გახსნილ ჟანგბადზე. ყველაზე ხშირად, ლითონი ექვემდებარება ზემოქმედებას ან კოროზიას. რაც უფრო გაჯერებულია წყალი ჟანგბადით, მით უფრო სწრაფად ხდება სპილენძის კოროზიის პროცესები. ქლორის იონების შემცველი წყალი და დაბალი დონე pH. მაგრამ ზოგადად, ამ ლითონს აქვს მაღალი წინააღმდეგობა წყლის გარემოს მიმართ და ოქსიდის ფენის გამოჩენა ხელს უშლის განადგურებას. ეგრეთ წოდებული მწვანე ან შავი ქერქი მჭიდრო კავშირშია პროდუქტის ზედაპირთან და არ აძლევს დესტრუქციულ ნივთიერებებს ლითონში შეღწევის საშუალებას. ოქსიდი იწყებს ფორმირებას პროდუქტის წყალთან უწყვეტი ზემოქმედების ორი თვის შემდეგ. არსებობს ოქსიდის ფენის ორი ტიპი:

• კარბონატი - აქვს მწვანე ფერი და ითვლება უფრო გამძლე;
• სულფატი - აქვს მუქი ფერის და ფხვიერი სტრუქტურა.

სპილენძი არის ყველაზე სასურველი ლითონი მილსადენების დასამზადებლად. მაგრამ თუ სპილენძის მილებში გამავალი წყალი შემდგომში შედის კონტაქტში ალუმინის, რკინასთან ან თუთიასთან, მაშინ ეს მნიშვნელოვნად დააჩქარებს ამ ლითონების კოროზიას. ამის თავიდან ასაცილებლად და სპილენძის კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება ლითონის დალაგება, რომელიც მიიღება პროდუქტის ზედაპირზე გამდნარი თუნუქის დატანით. დაკონსერვებული პროდუქტი ხასიათდება მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობით, არ ექვემდებარება ტემპერატურის ცვლილებას და შეუძლია გაუძლოს უარყოფით ატმოსფერულ ფაქტორებს.

მჟავებისა და ტუტეების ზემოქმედება

სპილენძისთვის ყველაზე აგრესიული მჟავე გარემოა. აზოტისა და გოგირდის მჟავას აქვს ყველაზე ძლიერი ეფექტი, თუ ხსნარი კონცენტრირებულია, ლითონი შეიძლება მთლიანად დაითხოვოს. ლითონის ეს თვისება გათვალისწინებულია ნავთობისა და გაზის მრეწველობის მილებისა და ნაწილების წარმოებაში, სადაც მუდმივად არის ასეთი მჟავები. ტუტე გარემოში სპილენძის კოროზია არ შეინიშნება, პირიქით, ტუტეში სპილენძი ორვალენტიანი მდგომარეობიდან მცირდება. სპილენძი თავისთავად ტუტე მეტალია.

ლითონის მჟავა შეტევისგან დასაცავად გამოიყენება ინჰიბიტორები - ეს ის ნივთიერებებია, რომლებსაც შეუძლიათ ქიმიური რეაქციების შენელება. გამოარჩევენ შემდეგი ტიპებიინჰიბიტორული ნივთიერებები:

• დამცავი - ჩამოაყალიბეთ დამცავი ფილმი ლითონის ზედაპირზე და არ დაუშვათ იგი მჟავასთან შეხებაში;
• ჟანგვითი - მეტალზე ოქსიდის ფენის წარმოქმნა, რომელიც რეაგირებს მჟავასთან და ხელს უშლის მის შეღწევას ლითონის ზედაპირზე და რაც უფრო სქელია ფენა მით უფრო მაღალია დაცვა;
• კათოდური - ხსნარის კათოდების გადაჭარბებული ძაბვის გაზრდა, რის შედეგადაც ქიმიური რეაქცია შენელდება.

სპილენძისთვის, დამცავი ინჰიბიტორის ყველაზე შესაფერისი ტიპია ბენზოტრიაზოლი სპილენძის მარილებთან ერთად, ის ქმნის დამცავ ფილმს და ხელს უშლის ლითონის განადგურებას.

კოროზია ნიადაგში და ტენიან ჰაერში

ნიადაგში სპილენძის განადგურება ხდება ნიადაგში შემავალი მჟავების გავლენის ქვეშ, წყლისგან განსხვავებით, ჟანგბადით გაჯერებული ქანები ნაკლებად ჟანგავს ლითონს. სპილენძის პროდუქტებისთვის ყველაზე დიდი საფრთხე ნიადაგში მცხოვრები მიკროორგანიზმებისგან, უფრო ზუსტად კი მათი მეტაბოლური პროდუქტებისგან მოდის.

ბევრი მათგანი გამოყოფს წყალბადის სულფიდს, რომელსაც შეუძლია გაანადგუროს ლითონის სტრუქტურა. პროდუქტი, რომელიც დიდი ხნის განმავლობაში იყო მიწაში, შეიძლება მთლიანად დაიმსხვრას მოხსნისას.

ნოტიო ჰაერში სპილენძის კოროზია ხდება ხანგრძლივი დროის განმავლობაში. მშრალი კლიმატი საერთოდ არ მოქმედებს ლითონის განადგურებაზე. ტენიანი ჰაერი გაჯერებულია ნახშირორჟანგით, სულფიდებით, ქლორიდებით - ეს ნივთიერებები იწვევენ ლითონის კოროზიას, ანადგურებენ მის დამცავ გარსს. როდესაც პროდუქტი დიდხანს რჩება ტენიან ჰაერში, იწყება ფენის ფორმირება - ეს არის მარილების ოქსიდი, მას ჯერ აქვს მუქი ყავისფერი ფერი, შემდეგ იძენს მწვანე ელფერს. პატინა წყალში არ იხსნება და არ მოქმედებს ტენიანობაზე, ასევე ნეიტრალურია სპილენძის მიმართ, ამიტომ არათუ არ ანადგურებს მას, არამედ ასრულებს დამცავ ფუნქციასაც. დღესდღეობით, არსებობს პატინას ხელოვნურად შექმნის მეთოდები, მათ ყველაზე ხშირად იყენებენ მხატვრები და მოქანდაკეები, რაც საგნებს ანტიკვარებს ჰგავს. ვინტაჟური სტილი ინტერიერში ახლა ძალიან პოპულარულია.

ვიდეო: როგორ შევაჩეროთ სპილენძის მონეტები კოროზიისგან

M-235 არის კარგად დადასტურებული კოროზიის ინჰიბიტორი სპილენძის, სპილენძზე დაფუძნებული შენადნობებისა და სხვა ყვითელი ლითონებისთვის. M-235 ფუნქციონირებს სპილენძის ოქსიდების ზედაპირთან ურთიერთქმედებით და ქმნის ძლიერ უხსნად პოლიმერულ კომპლექსს. ეს კომპლექსი ქმნის თხელ ფენას ან ფილას ლითონის ზედაპირებზე, რომელიც უზრუნველყოფს როგორც მექანიკურ, ასევე ელექტროქიმიურ დაცვას კოროზიული შეტევებისგან. ეს დამცავი ფენა აქვს მაღალი ხარისხითერმული და ოქსიდაციური სტაბილურობა და ადვილად ამოღება შეუძლებელია. M-235 აჯგუფებს ყვითელი ლითონის იონებს, რითაც ხელს უშლის სპილენძთან კონტაქტში სხვა ლითონების კონტაქტურ კოროზიას. M-235 შეიძლება იყოს ხსნადი წყალში და ზოგიერთ ორგანულ ნაერთში.

აპლიკაცია

M-235 შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა შემთხვევაში ყვითელი ლითონების დასაცავად:

• პირდაპირი გამოყენება სპილენძის ხვეულებზე ან სპილენძის ფურცლებზე და ხვეულებზე
• ცირკულაციის გაგრილების სისტემები, როგორიცაა გაგრილების კოშკები და კონდიცირების სისტემები
• ფუნქციური სითხეები, როგორიცაა ჰიდრავლიკური სითხეები, სპეციალური საპოხი მასალები, საავტომობილო გამაგრილებლები და ლითონის დამუშავების სითხეები
• ქაღალდისა და მუყაოს ყუთების შესაფუთი სპილენძისა და სპილენძის პროდუქტების შესაფუთი, დროებითი შენახვის, ტრანსპორტირებისთვის
• კოროზიისგან დამცავი საფარი, როგორიცაა ლაქები და ცვილები
• დამლაგებლები, სარეცხი საშუალებებიდა ძლიერი ტუტე ან მჟავე გამწმენდები
• სპილენძის ან სპილენძისგან დამზადებული აწყობილი პროდუქტები
• არტეფაქტები, ქანდაკებები და დეკორატიული დეტალები

დოზირება

M-235-ს აქვს ფაქტობრივად ნეიტრალური pH სითხეებთან შერწყმისას კონცენტრაციებში 0,1-2,0%. სითხეები შეიძლება იყოს წყლის ან უწყლო. პროდუქტი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მყარი ან აირისებრი პროდუქტი. კონკრეტული გამოყენებისთვის მიმართეთ თქვენს Cortec-ის წარმომადგენელს.