Пленкообразующие ингибированные

Как показывает анализ результатов исследования остаточных напряжений в покрытиях TIN, полученных плазменным напылением в вакууме [94], величина остаточных напряжений может изменяться в широких пределах и принимать в зависимости от условий закрепления детали, режимов напыления, материала основы как положительные, так и отрицательные значения в пределах от +200 до -1200 МПа. Наличие больших остаточных напряжений свидетельствует о несовершенстве кристаллической структуры покрытий. Следует отметить, что величина и знак остаточных напряжений также зависят от материала матрицы и толщины напыляемого покрытия. В частности, остаточные напряжения в покрытиях TIN и TiC на твердосплавных материалах являются растягивающими, в то время как на сталях они сжимающие и гораздо более высокие (250-600 МПа на твердосплавных материалах и 1000-1700 МПа на сталях) [97]. Установлено [94], что при плазменном напылении в вакууме покрытий TIN наблюдалось формирование сжимающих остаточных напряжений, значения которых с ростом толщины покрытия возрастали по абсолютному значению. При изменении толщины покрытия от 8 до 27,5 мкм их максимальное значение изменялось от 700 до 900 МПа. При больших толщинах и напылении на данном режиме покрытие разрушалось из-за больших растягивающих напряжений при наращивании толщины покрытия.

При плазменном напылении образование границ между слоями обусловлено различной длительностью пребывания частиц в атмосфере [11]. Временной интервал осаждения частиц в одном слое на несколько порядков меньше, чем временной интервал осаждения частиц в смежных слоях, который зависит от формы и размера детали и производительности установки. За промежуток времени между нанесением предыдущего и последующего слоев на поверхность покрытия осаждаются пылевидные фракции распыляемого материала или его окислов, происходит адсорбция газов из окружающей ат-

Взаимодействие приповерхностных слоев основного металла с нагретыми частицами и высокотемпературным газовым потоком может привести к локальным фазовым превращениям. Так [61], при плазменном напылении молибдена на полированную поверхность стального образца, имеющего перлитную структуру, при микроскопическом анализе были обнаружены участки с характерным игольчатым строением. Замеры микротвердости подтвердили образование мартенсита. Следовательно, в тонком поверхностном слое, состоящем из зерен перлита, вследствие нагрева до температуры выше АС1 и последующего быстрого охлаждения произошло фазовое превращение с образованием мартенситной структуры.

Особенности структуры струйно-плазменных покрытий могут быть выявлены исследованиями на нетравленых шлифах и на шлифах после травления. В плоскости, перпендикулярной поверхности покрытия (поперечный шлиф), структура большинства нетравленых струйно-плазменных покрытий имеет ярко выраженный слоистый характер (фото 18, а). Однако в некоторых случаях слоистость нетравленых покрытий отчетливо не проявляется, например в покрытии ПН70ЮЗО (фото 18, б). Химическое травление позволяет обнаружить границы между отдельными слоями и равноосными объемами, образующимися при напылении (фото 18, в, г). В плоскости шлифа, параллельной поверхности основного металла, структура нетравленого покрытия отличается от структуры, наблюдаемой при исследовании поперечных шлифов. Наряду с порами и отдельными незамкнутыми границами можно увидеть параллельные замкнутые? границы, по форме близкие к окружностям (фото 18, д). Образование этих колец является следствием расплющивания при плазменном напылении отдельных частиц порошка.

Большое число факторов, влияющих на формирование остаточных напряжений в покрытиях и приповерхностных участках основного металла, делает достаточно сложным расчетное и теоретическое определение их уровня и распределения. Поэтому остаточные напряжения часто определяют экспериментально. Среди большого количества практических методик наряду с рентгенографическим выделяют механические способы [80, 281, 282, 285, 286], основанные на последовательном удалении слоев покрытия. К несомненным преимуществам механических методов следует отнести: простоту определения искомых характеристик; доступность и легкость изготовления испытательного оборудования и образцов; широкий диапазон определяемых параметров; сопоставимость результатов, полученных на различных установках; достаточно высокую чувствительность, селективность и точность. Величина и характер распределения остаточных напряжений зависят от формы образцов. В Кишиневском сельскохозяйственном институте им. М. В. Фрунзе проводились исследования влияния девяти технологических факторов при плазменном напылении (ток дуги, суммарный расход газа, дистанция напыления, диаметр сопла и др.) на величину и характер распределения остаточных напряжений в боросодержащих покрытиях [287]. В качестве образцов использовались тонкостенные кольца из

11. Максимович Г. Г., Шатинский В. Ф., Копылов В. И. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями.— Киев: Наук, думка, 1983.— 264 с.

Преимущество процесса закрепления волокон проклеиванием по сравнению с плазменным напылением состоит в том, что при проклеивании свойства волокна не меняются, в то время как при плазменном напылении из-за контакта с расплавленным металлом, наносимым на поверхность волокон, последние в большей или меньшей степени разупрочняются. Недостатком проклеи-вания является вероятность загрязнения материала посторонними примесями из-за неполного выгорания клея. С целью уменьшения количества клея проклеивание волокон может осуществляться не по всей поверхности волокон, а отдельными участками. При этом расстояние между проклеенными участками не должно быть очень велико, чтобы исключить смещение отдельных волокон в процессе дальнейшей обработки заготовок.

К недостаткам газоплазменного способа получения КП следует отнести повышенную пористость покрытий, так же как это наблюдается при создании композиционных материалов методами порошковой металлургии. При температурах напыления 10000—30 000°С частицы наносимого вещества перегреваются и при соударении могут разлагаться (например, бориды и карбиды). Недостаточно высокая скорость потока напыляемых частиц (50 м/с при газоплазменном и 100—300 м/с при плазменном напылении) является иногда причиной низкой прочности сцепления с основой.

При плазменном напылении материал покрытия в виде порошка или проволоки вводят в плазменную струю, где он интенсивно нагревается, плавится, распыляется; сформированный поток частиц направляется на подложку, и при взаимодействии с поверхностью образуется покрытие.

При плазменном напылении оксиды используют в виде порошка, что дает возможность получения сложных по составу и свойствам покрытий.

Изнашивание значительно уменьшается при термической и химико-термической обработке деталей (поверхностной закалке, цементации, цианировании, азотировании, диффузионном хромировании, борировании, алитировании, силицмровании, сульфидировании и др.), наплавке и плазменном напылении деталей твердыми сплавами, а также при гальваническом нанесении твердых покрытий (хромировании). Износостойкость чугунных деталей повышают созданием на поверхностях грения отбеленной корки.

Новыми смывающими средствами временной противокоррозионной защиты являются так называемые ПИНСы — пленкообразующие ингибированные нефтяные составы [85]. Изготовляются они на основе высокомолекулярных пленкообразующих нефтепродуктов с добавками ингибиторов коррозии и растворителей. После испарения растворителя на металле остается сформировавшаяся пленка продукта.

Пленкообразующие ингибированные нефтяные составы можно классифицировать по областям применения и способам нанесения.

На практике получили применение пассивирующие растворы ИФ-ХАН-39А и ИФХАН-33-ЛГ, которые применяют для защиты оксидированной и фосфатированной стали взамен их промасливания. Они пропитывают пористые покрытия и после сушки придают ему антикоррозионную стойкость. В последние годы видное место заняли ингибированные восковые составы. Объединяя в себе полезные качества тонкопленочных покрытий и масел, они формируют на поверхности металлов тонкие пластичные пленки. Наличие в них ингибиторов в совокупности с гидрофобностью воска обеспечивает сильный эффект антикоррозионного последействия. В настоящее время ведущую роль в практике противокоррозионной защиты играют пленкообразующие ингибированные нефтяные составы. Широкую известность получили Мовиль, Мовитин, ИФХАН-29А, НГ-216, Оремин, ИФХАН-ЗОА и -ЗОТ.

В качестве противокоррозионных материалов применяют в основном пластичные смазки, консервационные масла, мастики, пленкообразующие ингибированные нефтяные составы (ПИНС).

Пленкообразующие ингибированные нефтяные составы (ПИНС) бывают снимаемые и неснимаемые. В состав снимаемых покрытий входят поливинилхлориды,- синтетические смолы, минеральные масла, производные целлюлозы, жирные кислоты, ингибиторы коррозии. При необходимости их снимают с деталей в виде «чулка» или пленки.

Пленкообразующие ингибированные нефтяные составы представляют собой растворенные в горючих (углеводородных) или негорючих (трихлорэтилен, вода) растворителях композиции (компаунды), которые после нанесения на металл и испарения растворителя образуют на нем твердые (например, битумные), полутвердые (например, восковые), мягкие в виде пластичных емазок и, наконец, жидкие масляные пленки, выполняющие функции защитных смазочных материалов.

Одним из важнейших средств в борьбе с коррозией металла явился новый вид защитных смазочных материалов — пленкообразующие ингибированные нефтяные составы (ПИНС) [20— 32]. ПИНС — это средство временной противокоррозионной защиты на основе высокомолекулярных пленкообразующих нефтепродуктов с добавками ингибиторов коррозии и растворителей (ГОСТ 9.103—78). За рубежом аналогичные составы часто называют защитными флюидами или просто флюидами (например, Ensis Fluid). Составы и назначение ПИНС весьма разнообразны.

В отличие от неснимаемых, изоляционных лакокрасочных, полимерных материалов, битумных мастик и восковых составов пленкообразующие ингибированные нефтяные составы — активные, ингибированные смазочные материалы, которые могут использоваться не только для защиты неокрашенных и окрашенных наружных поверхностей, но и сложных металлических изделий с различными узлами трения, для консервации влажных и мокрых поверхностей, скрытых внутренних профилей, где применение лакокрасочных покрытий вообще невозможно.

Ассортимент ПИНС составляет сотни наименований. Многие фирмы выпускают пленкообразующие ингибированные нефтяные составы всех видов и типов и специализируются на их производстве [5].

Пленкообразующие ингибированные нефтяные составы становятся основным средством временной (периодически возобновляемой) защиты кузовов, днищ, крыльев, наружной поверхности двигателей легковых и грузовых автомобилей, сельскохозяйственной техники всех видов, инженерной и строительной техники, стационарных металлоконструкций и пр. [20—32]. Использование их вместо плотных защитных смазок (таких, как технический вазелин, ПП 95/5, ПВК, ГОИ-54п и др.) только за счет снижения затрат на консервацию и расконсервацию техники дает до 2 тыс. руб. экономии на 1 т продукта. Например, консервация одного режущего станка смазкой ПВК занимает

В СССР и за рубежом в 80—90-е годы основное распространение получат рабоче-консервационные горюче-смазочные материалы и специальные жидкости, а для наружной и внутренней консервации — пленкообразующие ингибированные нефтяные составы [20, 22].