ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

ВЕСТНИК АКАДЕМИИ ВОЕННЫХ НАУК

3(24)/2008 (спецвыпуск)

A.M. ЛАСИЦА; В.Р. ЭДИГАРОВ;

П.А. ПРОЗОРОВ; В.А. МУХИН;

В.Г. ЧУРАНКИН; А.П. МОРГУНОВ

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

Традиционные методы борьбы с коррозией общеизвестны, но развитие науки дает новые технологические методы, использование которых предоставляет возможность выйти на качественно новый уровень в борьбе с коррозией. Например, применение методов основанных на использовании концентрированных потоков энергии позволяет получать коррозионно-стойкие слои с более высокими эксплуатационными показателями при значительном сокращении расходных материалов, себестоимости и времени обработки. Одним из перспективных методов данной группы является метод ионной имплантации [1].

Исследование воздействия ионных пучков на коррозионные свойства было проведено на образцах из стали 60С2А. Сравнивались анодные потенциодинамические кривые исходного образца, образцов имплантированных Мо (молибден), Y (иттрий), образца с покрытием из нитрида титана (TiN) нанесенным ионно-плазменным методом. Визуально оценивалось изменение поверхностного слоя при коррозии, в качестве количественных характеристик были взяты φс - стационарный потенциал, φр - потенциал начала активного растворения, φп - потенциал окончания активного растворения (потенциал пассивации), φппас - потенциал перепассивации. Имплантация иттрия и молибдена проводилась до дозы насыщения при энергии 110 кэВ, что, с одной стороны, обеспечивает модифицирование достаточно глубокого слоя, а с другой - не ухудшает микрорельеф поверхности. Толщина нанесенного покрытия TiN составляет 5 мкм. Для исследования использовался ацетатный буфер СН3СООН, CH3COONa с рН 5. Потенциал образцов меняется от -500 до 1200 мВ (относительно стандартного водородного электрода). Скорость развертки потенциала составляла 5 мВ/с.

Данные полученные при исследовании необработанного образца показали, что имеются явно выраженные признаки равномерного растворения железа и значительные области питтинга (рис 1). В образце имплантированным молибденом значительных изменений не обнаружено - также видны признаки общей и питтинговой коррозии. На образцах имплантированном иттрием (рис. 2) и образце с покрытием TiN обнаружены признаки только питтинговой коррозии.

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

На рисунке 3 приведены анодные потенциодинамические кривые исходного образца, и образцов имплантированных молибденом и иттрием.

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

Стационарный потенциал исходного образца составил -360 мВ. Активное растворение железа начинается при незначительном увеличении потенциала и наблюдается до потенциала 45 мВ. В области пассивации наблюдаются незначительные осцилляции тока связанные с разными скоростями растворения железа, карбидной и силицидной фаз.

Влияние имплантации молибдена на коррозионные свойства стали 60С2А незначительно. Значение стационарного потенциала не изменилось, несколько уменьшилась область активного растворения при одновременном уменьшении потенциала перепассивации. В области пассивации не наблюдается осцилляция тока, что, по всей видимости, связано с гомогенизацией поверхностного слоя в процессе обработки.

Наиболее положительные изменения вызвала имплантация ионов иттрия. В отличие от необработанного образца и образца имплантированного молибденом не было обнаружено признаков равномерного растворения железа (общей коррозии), сами области питтинга имеют значительно меньшие размеры и глубину. Наблюдается значительное, по сравнению с необработанным образцом, смещение стационарного потенциала (на 500 мВ) в положительную область, что говорит о высоких антикоррозионных свойствах. Характерным отличием также является необходимость приложения дополнительного потенциала порядка 400 мВ для активного растворения образца. Подобное поведение позволяет прогнозировать высокие защитные свойства покрытия даже в сильных окислительных агрессивных средах. Значительно уменьшена также ширина области активного растворения. Потенциал перепассивации фактически не изменяется.

Для сравнения использовалось покрытие из нитрида титана, анодная потенциодинамическая кривая которого существенно отличается от описанных ранее и приведена на рисунке 4.

Область плато на графике не наблюдается, что указывает на отсутствие пассивации. Линейная зависимость позволяет сделать предположение о том, что из двух одновременно протекающих процессов - растворение покрытия из нитрита титана и растворение железа, доминирующим является первый. Хорошие антикоррозионные свойства покрытия подтверждаются высокими значениями потенциалов (цс = -230 мВ, цр = -30 мВ). Сводные данные о потенциалах (относительно стандартного водородного электрода) приведены в таблице 1.

Сравнивая данные можно увидеть, что внедрение в поверхность ионов молибдена незначительно влияет на коррозионные свойства, уменьшая область активного растворения металла. Имплантация молибдена позволяет достичь высокого значения твердости поверхностного слоя, сравнимого с твердостью азотированных слоев [2,3].

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

Поэтому данный способ обработки может быть рекомендован для деталей, испытывающих большие механические нагрузки и работающих в условиях слабо агрессивных сред. Покрытие TiN занимает промежуточное положение, превосходя по своим антикоррозионным свойствам исходный образец и образец имплантированный молибденом. Защитное покрытие TiN также обладает высокими механическими свойствами. Наиболее перспективной является имплантация ионов иттрия, данный метод обработки может быть, применим к деталям, несущим большие механические нагрузки и работающим в присутствии окислительных агрессивных сред. Перспективным было бы проведение исследований по изучению влияния имплантации других редкоземельных элементов на эксплуатационные характеристики поверхностного слоя деталей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ионная имплантация. / Под ред. Хирвонена Дж. К.: Пер. с англ. М.: Металлургия, 1985. - 392с.

2. Ласица A.M., Чуранкин В.Г., Моргунов А.П. Исследование качества боковых поверхностей зубьев шестерен, модифицированных ионами иттрия и молибдена. Вестник Курганского государственного университета. №1(05).-.Курган: Изд-во КП/, 2006. - С. 59-60.

3. Моргунов А. П. Технологическое обеспечение эффективности и надежности работы машин и агрегатов компрессорной техники. Технология машиностроения.-2007.-№5.-С.40-43.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации