Нанобарьерный слой incomsteel улучшает антикоррозионные свойства стали в пять раз incomsteel

Применение incomsteel®100 для защиты от питтинговой коррозии стали

Нанобарьерный слой толщиной 250 нм защищает углеродистую сталь от коррозии

Применение incomsteel®100 для защиты от питтинговой коррозии стали

Испытания нанобарьерного покрытия incomsteel®100 по ГОСТ 9.912-89 «Единая система защиты от коррозии и старения. Стали и сплавы коррозионностойкие. Методы ускоренных испытаний на стойкость к питтинговой коррозии»

Мировые затраты на борьбу с коррозией по разным оценкам составляют от 3 до 5% ВВП развитых стран [1;2;3]. Питтинговая (точечная) коррозия – тип коррозии, при котором металл разрушается в отдельных точках поверхности, при слиянии которых развивается язвенная коррозия. Катализаторы питтинговой коррозии – газообразные или растворенные в воде H2S, CO2, SO2, SO3, насыщенные солями морские и океанские воды, повышенные температуры и абразивы.

При необходимости работы в коррозионной среде применяют нержавеющие стали, в том числе аустенитные, такие как 08Х17Н13М2 (AISI 316), способные выдерживать нахождение в холодной морской воде и растворах кислот и щелочей. Для более экстремальных коррозионных нагрузок – повышенная температура, давление, водород, серосодержащие соединения, применяют специализированные сплавы, такие как хастеллой, инконель, монель, нитроник. Стоимость килограмма этих материалов от 5 до 12 раз в случае хастеллоя выше, чем аустенитной стали 08Х17Н13М2, а это только стоимость материала.

Альтернативные технические решения, такие как нанесение нанобарьерных покрытий для изоляции стали от внешней среды позволяют получить лучшие антикоррозионные свойства изменив лишь внешний слой материала, толщиной не более 1000 м-9.

Для оценки стойкости стали к коррозии проводят испытания по ГОСТ 9.912-89. Методика распространяется на коррозионностойкие (нержавеющие) стали и коррозионностойкие на железоникелевой основе кристаллические сплавы и устанавливают химический и электрохимический методы ускоренных испытаний материалов на стойкость к питтинговой коррозии в водных средах, в которых питтинговая коррозия вызывается воздействием на пассивный металл ионов хлора. Стойкость образцов с покрытием к коррозии определяют химическим методом – образец выдерживают в растворе с последующим определением потери массы образца.

В лаборатории incomsteel® для испытаний мы подготовили две пластины из углеродистой стали: с покрытием на 50% поверхности и без покрытия. Обе пластины взвесили на весах и погрузили в раствор трихлорида железа на пять часов, каждые полчаса образцы фотографировали.

Перед испытаниями мы провели исследования элементного состава и структуры поверхности образцов на сканирующем электронном микроскопе “ЕVО 50 ХVР” (Саrl Zеiss) с системой зондового микроанализа “INCA Energy – 350” (Oxford Instruments) (установка Казанского физико-технического института). На рисунке выше справа спектр поверхности углеродистой стали без покрытия, на рисунке слева - спектр образца с покрытием с покрытием incomsteel®100.

Анализ полученных спектров подтвердил повышенную концентрацию кремния на поверхности образца с покрытием 8,33% атомных долей и 0,81% атомных долей, соответственно.

Использованные материалы: 10% раствор гeкcaгидpaтa тpиxлopидa железа; дистиллированная вода.

Параметры испытаний.

Реактивы и растворы: FеCl3∙6Н2О, дистиллированная вода.

Температура раствора: 20±1 °С

Плотность раствора: 1,049±0,002 г*см-3

Время выдержки: 5 часов

incomsteelОбразцы подвешивали на фторопластовых клипсах таким образом, что верхние и нижние кромки образцов отстояли не менее чем на 20 мм соответственно от уровня раствора и дна испытательного сосуда. Каждые полчаса образцы выгружали, промывали водопроводной водой, ополаскивали дистиллированной водой, тщательно высушивали фильтровальной бумагой и теплым воздухом.

После испытаний измеряли микротвердость. Принцип действия микротвердомера ПМТ-3 основан на вдавливании алмазной пирамиды в исследуемый материал под определенной нагрузкой и измерения линейной величины диагонали полученного отпечатка. Число твердости (H) определяется как частное от деления нагрузки P (кг) на боковую поверхность S (мм2) отпечатка в предположении, что углы отпечатка соответствует углам пирамиды.

Формула для подсчета твердости:

H=1854P/C2

где H - число твердости в кг/мм2; P - нагрузка в г; C - диагональ отпечатка в мкм.

Микротвердость поверхности образца с покрытием - 11,6 ГПа, близко к истинному значению микротвердости кремния 11,5 ГПа. Микротвердость поверхности без покрытия - 46 ГПа, что в 3,9 раза меньше значения микротвердости поверхности углеродистой стали, 179 ГПа. Через пять часов в растворе хлорида железа, покрытие сохранило свой состав и антикоррозионные свойства, в то время как поверхность стали начала визуально корродировать уже через 90 минут после начала испытаний.

Таким образом, нанеся всего 250 нм (м-9) слоя аморфного кремния на углеродистую сталь, мы улучшили ее антикоррозионные свойства в 5 раз.

Альтернативные технические решения, такие как нанесение нанобарьерных покрытий для изоляции стали от внешней среды позволяют получить лучшие антикоррозионные свойства без 5-12 кратного удорожания материала, изменив лишь внешний слой материала, толщиной не более 1000 м-9.

Поделиться:

О компании

Инновационные покрытия на основе аморфного кремния. Защита пробы от оборудования. Защита оборудования от коррозии.

Наши контакты

Восстания, 100, Казань, 420095, Татарстан, Россия

+7 843 212-50-10 (вн. 1300; 1301)