Антикоррозийное покрытие металла. Материалы и технологии. Антикоррозийная защита бетона и металла

Пoтребнocть в применении антикoррoзийных пoкрытий металличеcких изделий и прoмышленных кoнcтрукций oгрoмна. Сoглаcнo oдним oценкам экcпертoв, в Рoccии в течение гoда ржавчина «cъедает» 20 - 30% гoдoвoгo объема производcтва черных металлов. По другим данным, ущерб от коррозии cоcтавляет 2 - 4% от валового национального продукта каждого гоcударcтва.

Дениc ВЕРШИНИН

Антикоррозийная обработка металличеcких изделий предуcматривает два этапа. На первом производитcя очиcтка поверхноcти от грязи и элементов первичной коррозии, на втором - покрытие поверхноcти тонким слоем другого, более стойкого к окислению металла (цинка, хрома, никеля и др.) или иного защитного материала, к которым относятся различные полимеры, краски, пасты, эмали и т.п.

В настоящее время наиболее современной технологией очистки металлической поверхности является ее песко-, или дробеструйная, обработка с помощью абразивно-струйного оборудования. К тому же процесс позволяет удалять с поверхности материала окалину, нагар и остатки старого покрытия (металлического или лакокрасочного).

Далее очищенную металлическую поверхность покрывают тонким слоем антикоррозийного покрытия . Сегодня существует несколько технологий нанесения металлического покрытия на различные стальные заготовки.

Для никелирования металлических деталей сложной конфигурации часто используют метод их электрохимической обработки, основанный на осаждении слоя используемого металла из раствора на поверхности изделия. Малогабаритные установки химического никелирования УХН-20 или -100, производимые ЗАО АКБ «Экспресс-Волга» (Саратов), или установка химического никелирования ГУ002М, производимая ООО «РПТИ-ЗАВОД» (Рязань), позволяют получать покрытия толщиной от 3 до 18 мкм. Производительность таких устройств составляет 0,2 - 6 м²/ч, а твердость получаемого покрытия достигает 950 кг/мм?.

Нанесение цинковых или алюминиевых покрытий можно проводить способом электродуговой металлизации , например, с использованием установки УЭМ компании ООО «Пневмотех-ника». В данную установку по специальным каналам непрерывно подаются две проволоки диаметром 1,5 - 3,2 мм, между концами которых возбуждается электрическая дуга. В результате происходит плавление металлов. С помощью сжатого воздуха

расплавленный металл распыляется в виде жидких капель на поверхности напыляемой детали.

Установка позволяет наносить различные металлические покрытия (в т.ч. состоящие из двух металлов) по ГОСТу 9-304-81 с мощно-стью распыления 9 - 30 кг/ч в зависимости от используемого материала. Толщина напыляемого слоя достигает 0,5 - 15 мкм, прочность сцепления - 3 – 5 кг/мм?, а пористость покрытия составляет 5 - 20%. Срок службы получаемых изделий увеличивается до 50 лет, что значительно сокращает затраты на эксплуатацию и ремонт различных металлоконструкций.

Представим еще один агрегат, действующий по тому же принципу. Это установка электродуговой металлизации тянущего типа УЭМ-400ТП. Онатакже позволяет восстанавливать изношенные поверхности, декоративную отделку, наносить жаростойкие покрытия и т.д. УЭМ-400ТП можно использовать при механизированном процессе напыления. В данном случае установка должна быть установлена на суппорт токарного станка или другое устройство, обеспечивающее необходимое относительное перемещение и металлизируемой поверхности, и самого аппарата.

Методы газопламенного и плазменного напыления защитного слоя на стальную поверхность имеют схожие принципы со способом электродуговой металлизации. В их основе лежит распыление расплавленных металлов сжатым воздухом. При этом в случае газопламенного метода плавление материалов достигается в пламени газовой горелки (рабочие газы ацетилен, пропан или водород), а в случае плазменного метода - в потоке дуговой плазмы (рабочие газы аргон или азот).

Процессы напыления хорошо поддаются автоматизации. На российском рынке доступно оборудование как зарубежных, так и отечественных производителей. Среди них - ООО «Нейтрино», ООО «Термал-Спрей-Тек», ООО «Центр защиты от коррозии «ЭГО» (ООО «ЦЗК «ЭГО») и др. Характеристики как получаемых покрытий, так и оборудования в целом схожи.

ЗАО НПП «Высокодисперсные Металлические Порошки» (Екатеринбург) предлагает метод «холодного» цинкования стальных изделий . В его основе - использование лакокрасочных композиций, содержащих в качестве пигмента высокодисперсный порошок цинка. Помимо этого, компания предлагает широкий выбор покрытий (Цинотан, Цинол, ЦВЭС, ЦИНЭП, ЦИНОТЕРМ и др.), имеющих различную полиуретановую, полимерную, кремнийорганическую, эпоксидную и др. основу.

Кроме цинконаполненных материалов, предприятие производит композиции на основе алюминиевой пудры, а также железной слюдки. Композиции наносятся на поверхность стальных изделий традиционными лакокрасочными способами в интервале температур от –15°С до +40°С. Время высыхания одного слоя при 20°С составляет не более 30 минут. Образующиеся покрытия с высоким содержанием цинка дают не только эффективную катодную защиту стали, но и барьерную, характерную для обычных лакокрасочных покрытий.

Согласно заявлениям специалистов компании, при окислении металлического порошка в микропорах защитного покрытия образуются нерастворимые продукты коррозии цинка, препятствующие доступу коррозионно-активных агентов к стали. В результате скорость окисления цинка в цинконаполненных покрытиях ниже по сравнению с горячеоцинкованными покрытиями, а срок их службы, соответственно, более длительный. Прогнозируемый срок службы таких систем защиты, в зависимости от условий эксплуатации, составляет от 8 до 20 лет и более.

Несомненно, традиционный способ защиты стальных изделий от коррозии - нанесение лакокрасочных покрытий (краски, пасты, грунт и т.п.). Он продолжает пользоваться популярностью.

На сегодняшний день все больше потребителей стальных изделий обращаются в компании, специализирующиеся на защите от коррозии. Такая практика, во-первых, позволяет осуществлять действительно качественную обработку металла с привлечением высококвалифицированных специалистов и высокотехнологи-ческого оборудования. Во-вторых, автоматизация процессов очистки поверхности изделия и нанесения на нее защитного слоя значительно увеличивает производительность труда и приводит к снижению финансовых затрат.

Каждый из описанных методов находит свое применение в той или иной области. А совокупное использование нескольких методов защиты позволяет достичь максимальной защиты стальных изделий от коррозии.

Характеристики оборудования и антикоррозийных покрытий

Коррозия - разрушение материала под воздействием агрессивной окружающей среды.

Для увеличения времени эксплуатации сооружений проводится антикоррозионная обработка - окраска поверхности защитным составом для предотвращения появления коррозии.

В данном разделе мы рассмотрим антикоррозийную защиту бетонных, железобетонных и металлических конструкций.

Стоимость наших услуг по антикоррозионной защите бетона и металла указана (разделы по окраске и гидрофобизации).

Подготовка поверхностей перед нанесением защитного покрытия

Прежде чем обрабатывать поверхность защитным составом, необходимо тщательно её подготовить. Подготовка проводится по-разному в зависимости от материала и степени его износа, но общее правило - поверхность требуется очистить от старых покрытий и всех видов загрязнений.

Применяемый нами способ очистки - пескоструйная обработка , цены на которую указаны . Такой метод хорошо подходит для больших объемов работ (от 150 м²). При небольших объемах пескоструйная обработка не используется, чистить нужно вручную (металлическими щетками), с использованием электроинструмента или с применением химических средств.

Защита железобетонных конструкций от коррозии

Антикоррозийная защита бетонных конструкций в первую очередь требует предотвращения проникновения влаги. Вода легко проникает в поры необработанного бетона, где может замерзать и расширяться, создавая трещины, а некоторые химические соединения, попав в бетон вместе с водой, вымывают его составные части, делая его хрупким.

Защита бетонных конструкций от коррозии требует проведения гидрофобизации либо окрашивания поверхности. Перед нанесением покрытия мы очищаем бетон и убеждаемся, что на поверхности не осталось грязи и влаги. Такой комплекс мер обеспечивает долговечность и надёжность бетонных сооружений.

Защита бетона от коррозии - фото наших работ

Предлагаем Вам ознакомиться с выполненными работами по очистке и окраске бетона на страницах нашего ПОРТФОЛИО . Очистка и антикоррозионная защита бетона , в частности, проводятся при проведении ремонта в производственных помещениях и цехах .

Подготовка металла перед антикоррозийной защитой

Подготовка металлических поверхностей может включать:

Очистку от окалины и ржавчины;
- очистку от масел, смазок, старых покрытий;
- обезжиривание поверхности;
- сушку очищенной поверхности;
- обдувку сухим сжатым воздухом для удаления пыли.

При заводских условиях выполнения покраски используется высшая степень очистки (Sa-3). Перед окраской на монтажной площадке выполняется менее тщательная очистка (Sa-2, Sa-2,5).

Защита металлических конструкций от коррозии

Для предохранения металлоконструкций от коррозии мы используем специальные эмали и краски. Лакокрасочные покрытия имеют ряд преимуществ по сравнению с иными способами обработки металла (электрохимический, холодное цинкование и т.д.):

• простота нанесения;
• декоративная функция (любой цвет);
• возможность обработки конструкций сложной конфигурации;
• относительно низкая стоимость.

Защита металлоконструкций - фото и видео наших работ

Предлагаем ознакомиться с примерами наших работ по очистке и окраске металлоконструкций на страницах нашего ПОРТФОЛИО .

Мы выполняем антикоррозионную защиту металлических конструкций, но НЕ занимаемся машинами, деталями, колесными дисками. По вопросам, связанным с небольшими изделиями, просим обращаться к НАШИМ ПАРТНЕРАМ .

Отдельные примеры ВИДЕО и ФОТО - работы по антикорозионной защите металла

Металл является одним из самых востребованных материалов, применяемых в строительстве и промышленности. Несмотря на то что в некоторых областях его успешно заменяет легковесный и более практичный стеклокомпозит, актуальность традиционных конструкций сохраняется на довольно высоком уровне. Способствуют этому и применение дополнительных мер обработки материала, исключающих негативные факторы эксплуатации. Среди таких действий выделяется антикоррозионная защита металлоконструкций, благодаря которой технологи исключают поражение ржавчиной. В итоге увеличивается срок службы конструкций, на протяжении которого сохраняются оптимальные технико-физические характеристики объекта.

Общие сведения об антикоррозийной защите металла

Защита металлической поверхности от коррозии предусматривает наружную обработку материала специальными средствами, которые формируют слой, предотвращающий негативные процессы разрушения структуры. В качестве основы для обрабатывающих компонентов могут рассматриваться лакокрасочные материалы, те же металлы и сплавы. Важно отметить, что антикоррозионная защита металлоконструкций не предполагает универсальность. В зависимости от условий эксплуатации объекта, характеристик конкретной марки используемого металла и возлагаемых на него конструкцию нагрузок, подбирается конкретное средство обработки. Различаются и сами подходы к обеспечению покрытия поверхностей, что объясняется разнообразием спектра угроз, от которых защищается металл. Функция антикоррозийного покрытия редко сводится только лишь к созданию барьера перед ржавчиной – нанесенный слой, как правило, оберегает конструкцию от биологических и механических воздействий.

Проект защиты от коррозии

Оценкой характеристик конкретного металла, а также условий его использования занимаются специалисты, разрабатывающие проект защиты. Для каждой сферы применения конструкций предусматриваются свои нормативы, которые описывает ГОСТ. Антикоррозионная защита металлоконструкций, используемых в регионах с расчетной температурой воздушной среды до - 40 °С, к примеру, ориентируется на требования ГОСТ 9.401. В этом случае материал для покрытия должен подбираться так, чтобы особенности его соответствовали требованиям к морозостойкости. Разумеется, кроме температурных воздействий рассчитываются и другие контакты металлической структуры с агрессивными средами. Если внешние воздействия предполагают неагрессивный характер, то проект может рекомендовать использование защитно-декоративных покрытий.

Разновидности защитных средств

Существуют разные подходы к разделению защитных средств от коррозии. В частности, распространена классификация по назначению целевого материала. Выделяют покрытия, которые используются в обработке индустриальных конструкций, морских судов, трубопроводов, резервуаров и объектов, эксплуатируемых на открытом воздухе. Как видно, в каждом случае предполагаются свои особенности взаимодействия материала с окружающей средой. С поправкой на характер эксплуатации и выбирается антикоррозионная защита металлоконструкций. Виды покрытий для трубопроводов, например, в основе своей представлены лакокрасочными составами, а для защиты судов чаще применяются металлизированные напыления. Впрочем, ответственные с точки зрения эксплуатации металлоконструкции редко обрабатываются одним средством. Чаще всего применяется комплекс мер, включающий и технологии металлизированного напыления, и лакокрасочные составы.

Методы обработки защитным покрытием

К наиболее распространенным и традиционным способам антикоррозийной защиты стоит отнести лакокрасочные покрытия. Данная методика подходит для бытового применения, если нужно облагородить и в то же время уберечь от разрушения металлический забор, лестницу или кровельное покрытие из профнастила. Более эффективные методы связаны уже с промышленной обработкой. В эту категорию входит антикоррозионная защита металлоконструкций путем оцинковки, термической обработки, легированием, фаолитированием и т. д. Однако, чем сложнее и эффективнее методика, тем она дороже. Применение современных технологичных способов не всегда оправдывается экономически, даже если речь идет о промышленном использовании конструкций. Теперь стоит детальнее рассмотреть конкретные методики антикоррозийной обработки.

Нанесение лакокрасочных покрытий

Основой для разработки специализированных составов, способных предотвратить коррозийные процессы, зачастую выступают традиционные лакокрасочные смеси. За счет внесения в состав особых растворителей, пластификаторов и пигментов достигаются оптимальные качества покрытия. Например, эмаль для антикоррозионной защиты металлоконструкций должна обладать повышенными свойствами к адгезии и в то же время формировать надежный с точки зрения механической безопасности слой. Металлические конструкции обычно используют в суровых условиях, поэтому физическая стойкость является одним из главных направлений совершенствования защитных средств. Что касается технологии обработки, то она реализуется классическим способом с применением малярного инструмента.

Холодное цинкование

Второй по популярности и весьма эффективный метод защиты поверхностей от коррозии. В процессе реализации этой технологии объект погружается в расплав, который в дальнейшем и становится тем самым барьером перед угрозой ржавчины. Надо отметить, что по данной методике чаще всего обрабатываются стальные конструкции, а также соединяющие элементы в виде болтов и гаек. Нередко используют и дополнительные операции обработки, за счет которых укрепляется антикоррозионная защита металлоконструкций. СНиП под номером 2.01-19-2004, в котором описаны способы защиты строительных конструкций, указывает на возможность использования в качестве альтернативы или дополнения технологий хроматирования и кадмирования. После этого наносится финальное лакокрасочное покрытие.

Алитирование

Еще один способ металлизации конструкций, повышающий сопротивляемость поверхности материала к процессам коррозии. В качестве активного вещества используют порошкообразные смеси на основе ферроалюминия. Если предыдущий метод предполагает покрытие в виде цинка, то в данном случае формируется алюминиевое напыление. На поверхность объекта наносится покрытие металлизированного порошка, после чего выполняется изоляционная обмазка. Далее элемент готовится к диффузионному отжигу и обрабатывается специальной краской на той же основе алюминия. Продолжаются антикоррозионные работы по защите металлоконструкций погружением конструкции в алюминиевый расплав с выдержкой, параметры которой варьируются в зависимости от требований к конечному результату. Как показывает практика, алитирование наделяет металлические поверхности наиболее высокими характеристиками износостойкости.

Фаолитирование

Данная технология представляет собой нечто среднее между основательной обработкой металлизированными смесями и поверхностным нанесением лакокрасочного слоя. Защитный барьер в этом случае формируется посредством смеси на основе кислотоупорной термореактивной пластмассы. В итоге получается антикоррозийное и теплозащитное покрытие, которое также противодействует воздействию химически агрессивных солей. К достоинствам, которыми обладает данная антикоррозионная защита металлоконструкций, относят возможность применения в условиях высоких температур. Однако, для создания качественного покрытия перед непосредственной обработкой следует предварительно наносить бакелитовую лаковую основу.

Заключение

Средства противодействия коррозии регулярно улучшаются и становятся все доступнее не только для крупных предприятий, но и для рядовых пользователей. Появление новых методик обработки упрощает и сам процесс нанесения покрытий. При этом немаловажную роль играет проектирование антикоррозионной защиты металлоконструкций, которые используются в составе коммуникационной инфраструктуры, промышленном оборудовании и строительстве. Дело в том, что материалы, формирующие защитный барьер, сами по себе зачастую выступают активными химическими реагентами. Поэтому возрастает ответственность технологов, подбирающих оптимальные средства для обработки металлов с учетом особенностей их эксплуатации.

Антикоррозионными покрытиями - (греч. анти - приставка со значением противодействия) называются ме­таллические и неметаллические по­крытия, защищающие поверхность металлических изделий и сооруже­ний от разрушающего действия коррозии металлов. Различают антикоррозионные покрытия одно- и многослойные (комбинированные); металлические и неметаллические. К наиболее широко применяемым металлическим антикоррозионным покрытиям от­носятся покрытия из алюминия, хрома, меди, железа, никеля, свин­ца, олова, цинка, титана, редких и благородных металлов, сплавов медь - цинк, медь - олово, свинец - олово, цинк - алюминий, железо - хром, железо - никель ­хром. Металлические антикоррозионные покрытия получа­ют следующими способами:

Плакированием с образованием биметаллических материалов, например, сталь - алюминий, углеродистая сталь - нержавеющая сталь;

Погру­жением основного металла в расплав­ленный металл покрытия (при лу­жении, свинцевании, цинковании и др.);

Электролитическим способом(гальванопокрытия);

Кон­тактным способом без применения электрического тока - вытеснением метал­лов из растворов их солей (например, нанесение олова на латунь и сталь, золота на серебро);

Химическим способом (никелирование восстановлением никелевых солей с помощью гипофос­фита);

Осаждением порошка металла покрытия электрофорезом (электрофоретические покрытия) или в электростатическом поле (осаждение алюминия и др.);

Распылением жидкого металла покрытия сжатым воздухом или инертным газом (газопламенные покрытия, плазменные покрытия);

Конденсацией ме­талла покрытия из паровой фазы в вакууме (вакуумные покрытия);

Диффузией защитного металла в по­верхностный слой металла основы при нагреве в парах металла покры­тия или его летучих соединений, а также в среде порошкообразных сое­динений (диффузионные покрытия).

При создании многослойного покрытия на стальных изде­лиях можно последовательно нано­сить хром и никель с дальнейшей термообработкой для получения диффузионных поверхностных слоев сплава железо - хром – никель. Чтобы повысить коррозионную стойкость и адгезию металла покрытия к металлу основы, вначале наносят медь и никель, а затем хром. Защита стали от коррозии более эффектив­на, если сочетать цинковые покры­тия (рисунок 18.1) с алюминиевыми, оловянные или хромовые покрытия на жести – с последовательно наносимыми пас­сивными хроматными покрытиями. Защитные свойства антикоррозионных покрытий зависят от их пористости и взаимодействия металла основы, металла покрытия и коррозионной среды. В зависимости от значения потенциалов металлов основы и покрытия, с учетом их анодной или катодной поляризации и коррозионной среды, выбирают анодный или катодный способ за­щиты поверхности.

К неметаллическим антикоррозионным покрытиям относятся стек­ло, стеклоэмали, фосфорные соеди­нения, окислы алюминия, магния, титана, оксидные пленки, образую­щиеся при воронении стали, пати­нировании меди, анодировании алю­миния, оксидные пассивные пленки на железе, хроме и др. металлах.

Эти покрытия создают различными способами. Стеклоэмали наносят на поверхность стальных, чугунных, алюминиевых и др. изделий после­довательно в два-три слоя с обжи­гом каждого из них при температуре 800-­900 °С (эмалирование). Оксид­ные пассивные пленки наносят хи­мическими или электрохимическими способами (пассивирование) как дополнительную или основную защиту поверхности стали, алюминия, ти­тана и др.

Основные требования

Антикоррозионные покрытия должны быть рав­номерными, сплошными, плотными, с высокой адгезией к металлу осно­вы, со значительной коррозионной стойкостью и при необходимости с повышенными прочностью, твер­достью, износостойкостью, жаро­стойкостью, кислотостойкостъю, щелочестойкостъю. Свойства же метал­ла основы должны удовлетворять требованиям стандартов. Чтобы связь покрытий с металлом основы была достаточно прочной, поверх­ность его очищают от жира и грязи, подвергают механической обработке (напр., полированию, шлифованию), химической и электрохимической обработке, нагреву в вакууме или в среде инертных ли­бо восстановительных газов, бом­бардировке электронными и ионны­ми потоками.

Предварительная под­готовка способствует возникновению химических и межатомных сил взаимодей­ствия между металлами основы и покрытия.

Прочность сцепления иногда повышается при дополнитель­ной термообработке изделия с антикоррозионными покрытиями, когда получает развитие переход­ной диффузионный слой в виде твердых растворов или интерметал­лических соединений (рисунок 18.1). Эти сое­динения, как правило, более хруп­ки, чем их составляющие, поэтому толщину таких промежуточных сло­ев сводят к возможному минимуму. Однако иногда для повышения кор­розионной стойкости, если не тре­буется высокая пластичность, все покрытие соответствующей термо­обработкой переводят в интерметал­лическую фазу (например, после горя­чего цинкования).

Антикоррозионные покрытия наносят на стационарных агрегатах или на ли­ниях покрытия непрерывного дейст­вия, где последовательно подготав­ливают покрываемую поверхность, создают на ней покрытия и обраба­тывают их, а при необходимости осу­ществляют термическую и механическую об­работку (горячие процессы цинко­вания и алюминирования стальных полос). Применение антикоррозионных покрытий существенно увеличивает срок эксплуата­ции машин, изделий и сооружений, дает возможность экономить мил­лионы тонн дорогостоящих материа­лов.

Жаростойкие покрытия

Жаростойкими покрытиями называются покрытия, отличающиеся жаростой­костью и защищающие поверхность изде­лий от высокотемпературной кор­розии в среде активных газов, а так­же предохраняющие изделия от обедне­ния легирующими элементами (про­исходящего вследствие их диффузии к поверхности и окисления) и от насыщения их газами (рисунок 2). 3ащит­ное действие покрытий обусловли­вается образованием на поверхности изделий плотной окисной пленки, отличающейся хорошим сцеплени­ем с покрытием. Жаростойкие покрытия наносят на изделия из стали, сплавов на основе железа, никеля, кобальта, титана, из цветных и тугоплавких металлов, из графита и др. материалов.

Раз­личают жаростойкие покрытия металлические, неме­таллические и комбинированные. Основой большинства металлических покрытий являются сплавы или ин­терметаллические соединения кремния, титана, алю­миния, хрома, кобальта, иттрия и др. Возможно также применение покры­тий из благородных металлов - золота, платины, иридия. К неме­таллическим покрытиям относятся следующие:

Стеклоэмали - стеклосилицидные, стеклокарбидосилицидные, бороси­лицидные и др.;

Покрытия керамического типа – Al 2 O 3 , Сr 2 О 3 ­ - Al 2 O 3 , ZrO 2 и др. (в основном для одноразового действия);

Комбини­рованные покрытия - силицидные с эмалевыми, интерметаллические с оксидными и т. п.

Перспективны мно­гослойные покрытия, в которых че­редуются в определенной последо­вательности слои покрытий разного типа.

Качество жаростойкого покрытия зависит от предварительной подготовки по­верхности: чистоты ее обработки, скругленности кромок, размеров отверстий, выбора вида резьбы и т. п. Выбор материала и толщины жаростойкого покрытия (от долей микрометра до не­скольких миллиметров) обусловли­вается назначением покрытия, рабо­чей температурой, составом среды, размером и конфигурацией изделия. Жаростойкие покрытия наносят гальваническим и диффу­зионным способами, осаждением в вакууме, напылением, детонацией, плакированием или эмалированием. Гальванический способ заключается в электроосаждении металла из водных растворов и расплавов солей (по­крытия хромовые, хромоникелевые, хромоалюминиевые, платиновые и др.).

Иногда изделия с нанесенными покрытиями подвергают диффузионному отжигу. Диффузионным способом поверхность изделий насыщают при высокой температуре в порошковых смесях, металлических расплавах, расплавах солей, в газовых и паро­вых средах с различной степенью разрежения. К этому способу от­носится также шликерный: из сус­пензий порошков различного соста­ва, смешанных с растворителями и связующими веществами, на изделие наносят слой покрытия, после чего осуществляют отжиг, в процессе ко­торого происходят диффузия эле­ментов из этого слоя в основу и спе­кание покрытия.

В условиях ваку­ума покрытия осаждают из паров ме­таллов, оксидов и др. соединений, образующихся вследствие испаре­ния соответствующих веществ в электроннолучевых, ионных и элект­ронно-ионных установках. Напыле­ние покрытий осуществляют с по­мощью кислородно-ацетиленовых и плазменных горелок. Таким спо­собом наносят покрытия любого со­става, подвергая затем изделия, если это необходимо, диффузионному от­жигу. Для нанесения покрытий де­тонационным способом используют энергию взрыва. Чтобы создать жаростойкие покрытия чаще всего применяют хром, алюминий, кремний, никель, гафний, бор. Для обеспечения надежной защиты изделий покрытия и оксидные пленки на них должны иметь высокие механические свойства (прочность, пластичность), достаточную тол­щину, высокую прочность сцепле­ния между слоями покрытий и ма­териалом изделия, близкие по вели­чине коэффициенты термического расширения (во избежание растре­скивания и отслаивания).

Важным свойством жаростойких покрытий при защите открыто излучающей поверхности изделий, нагреваемых до температуры 1500-2000 °С, является теплоотдача, определяемая коэффициентом излучения (коэффициентом черноты). При высоком коэффициен­те излучения покрытия поверхность изделия нагревается на несколько десятков и даже сотен градусов меньше. Чтобы уменьшить скорость изменения фазового состава покры­тия и металла-основы, между осно­вой и покрытием наносят жаростой­кие барьерные слои, препятствую­щие диффузии кислорода в материал основы и легирующих элементов из основы на поверхность изделия.

Жаростойкие покрытия применяют для защиты деталей в приборо- и машиностроении, авиа- и ракетостроении и других областях техники. Изделия и обычных сплавов с такими покрытиями экономически более выгодны, чем из жаростойких сплавов. Сплавы на основе тугоплавких металлов, имеющие высокие прочностные свойства при температурах 1000-2500 °С, вообще не могут применяться на воздухе или в другой окислительной среде без защитных жаростойких покрытий.

Потеющие покрытия

Потеющие покрытия - покры­тия, рабочая поверхность которых охлаждается вследствие выпотевания их компонентов или компонентов ос­новы, на которую они нанесены. Ис­пользуются с 50-х гг. 20 в. Потеющие покрытия, яв­ляющиеся разновидностью защитных покрытий, повышают эрозионную стойкость и жаропрочность потею­щих материалов или осуществляют их активную тепловую защиту. Потеющие покрытия подраз­деляют на транспирационно охлаж­даемые и самоохлаждающиеся.

К транспирационно охлаждаемым от­носятся покрытия со значительной (20 – 50 %) открытой пористостью (проницаемостью), нанесенные на по­ристую основу, через которую на­встречу тепловому потоку подается жидкий или газообразный хладагент, охлаждающий материал вследствие поглощения тепла, испарения или диссоциации. Температуру поверхности по­крытия регулируют изменением рас­хода хладагента. Большую роль в снижении теплового потока в мате­риале играет так называемый эффект вдува, уменьшающий коэффициент теплопередачи в результате изменения температур­ного и скоростного профилей. Од­нако определяющей характеристикой таких покрытий является их про­ницаемость. Технология напыления потеющих покрытий отличается от обычной необхо­димостью получения покрытий, обла­дающих заданной равномерной или изменяющейся в соответствии с тре­бованиями проницаемостью. Такие покрытия создают, выбирая опреде­ленные режимы нанесения либо вводя в исходную смесь удаляемые впослед­ствии (растворением, выплавлением, выжиганием и т. д.) порообразовате­ли.

К самоохлаждающимся относятся потеющие покрытия, представляющие собой каркас, заполненный высокоэнтальпийным наполнителем. Эффект теплопоглоще­ния обусловливается плавлением, ис­парением, сублимацией или диссо­циацией наполнителя. Если напол­нитель не взаимодействует с мате­риалом каркаса и не разлагается в процессе нанесения покрытия, потеющие покрытия наносят термическими методами (га­зопламенным, плазменным, электро­металлизационным и др.) в виде ком­позиций (вольфрам – медь). Если же создание по­крытий термическими методами не­возможно, вначале наносят пористый каркас, пропитываемый впоследствии высокоэнтальпийным наполнителем.

Значительная пористость, уменьшая полезную площадь сцепления, сни­жает адгезионные характеристики потеющего покрытия. Вследствие этого подбирают наполнители, не образую­щие химически агрессивных веществ в про­цессе разложения, поскольку их действие на область контакта может привести к отслоению покрытия. Чтобы повысить прочность сцепле­ния, нанесенное пористое покрытие до пропитки иногда подвергают тер­мообработке в нейтральной или восстановительной среде.

Контрольные вопросы

1 Что называется защитным покрытием?

2 Чем определяются свойства защитных покрытий?

3 Как можно уменьшить внутренние напряжения в материале после нанесения защитного покрытия?

4 Какими способами получают антикоррозионные покрытия?

5 От каких факторов зависит качество жаростойкого покрытия?

Антикоррозионная защита маталла

[ Нажмите на фото
для увеличения ]