Многослойное покрытие, коррозионностойкое в галогенидсодержащих средах

 

Многослойное покрытие, коррозионностойкое в галогенсодержащих средах, предназначенное для нанесения на стальную поверхность включает следующие слои: внутренний слой меди, толщиной 0,5-3 мкм, слой на основе сплава никеля с 10-12% фосфора толщиной 3-4 мкм, слой на основе сплава никеля с содержанием фосфора 5-6% толщиной 3-4 мкм, оксидно-фосфатный слой толщиной 0,1 мкм, внешний гидрофобизирующий слой кремнийорганического полимера толщиной 0,1 мкм. 1 табл.

Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий, а именно к нанесению покрытий на основе никеля химическим способом и может быть ипользовано для защиты стальных изделий (болтов, гаек, гвоздей, шайб и т.п.) от атмосферной коррозии.

Известны однослойные покрытия сплавом никель-фосфор, получаемые химическим осаждением из растворов,содержащих соль никеля, восстановитель, а также различные буферные и комплексообразующие добавки (Гальванотехника. Справочник. /П/ред. А.М.Гринберга и др. -М-: Металлургия. -1987. -с.372-382.). Эти покрытия относятся к катодным и обладают удовлетворительной защитной способностью по отношению к стали при отсутствии в них сквозной пористости, что достигается лишь при большой толщине покрытия (более 25 мкм). Кроме покрытия даже при значительной толщине подвержены питтенговой коррозии в галогенид содержащих средах.

Известны также покрытия, включающие помимо никелевого слоя тонкие оксидный и гидрофобизирующий слои (органические смазки) (Грилихес С.Я. Тихонов К. И./ Электролитические и химические покрытия. М. Металлургия, 1977). Такие покрытия также защищают основной металл лишь при значительной толщине, и кроме того, недостаточно стойки к наличию галогенид-ионов, например в морской воде.

Из описанных в литературе покрытий наиболее близко к заявляемому многослойное коррозионностойкое покрытие, основной слой которого со стороны стального листа представляет собой сплав на основе никеля толщиной 0,01 5 мкм (заявка Японии N 1-136975, кл. C 23 C 28/02^ 1989). Недостатком этих покрытий является подверженность питтинговой коррозии в галогенидсодержащих средах. Хорошая коррозионная стойкость достигается при их значительной толщине, что делает такие покрытия неэкономичными.

Целью настоящего изобретения является достижение высокой коррозионной стойкости многослойного покрытия на никельфосфорной основе к галогенсодержащим средам при малой общей толщине покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что покрытие включает слой меди толщиной 0,5 3 мкм, прилегающий к основному металлу; основной слой никельфосфорного покрытия с содержанием фосфора 10 12% (вес.) толщиной 3 4 мкм; слои: никельфосфорный с содержанием фосфора 5 6% (вес.) толщиной 3 4 мкм и оксидно-фосфатный толщиной 0,1 мкм, расположенные между основным и внешним слоями; и внешний гидрофобизирующий слой кремнийорганического полимера толщиной 0,1 мкм.

Большой защитный эффект предлагаемого покрытия по сравнению с известным достигается за счет комплекса факторов, а именно: внешний слой никельфосфорного покрытия с меньшим содержанием фосфора служит анодом по отношению к внутреннему слою, обеспечивает дополнительную внутреннюю электрохимическую защиту покрытия; внутренний слой меди предотвращает развитие питтинговой коррозии на всю глубину покрытия и коррозионное поражение основного металла; наиболее высокие свойства покрытия получены за счет сочетания свойств всех слоев, входящих в покрытие, что позволяет достичь практически полной защиты основного металла от коррозии в галогенидсодержащих средах при небольшой общей толщине покрытия (7 10 мкм).

Покрытия наносили на болты М10 · 100 (класс прочности 5,8) изготовленные из стали 08 кп. Изделия с покрытиями отжигали в муфельной печи при 400^oC в течение 15 минут. Толщину покрытий контролировали по изменению массы образцов-свидетелей и с помощью толщиномера МТ-20.

Коррозионные испытания проведены в камере влажности по режиму: выдержка а течение 8 часов при 90^oC и 16 часов при 20^oC при относительной влажности 100% при частичном погружении образцов в 10% NaCl. Длительность испытаний (кроме образцов отдельно отмеченных в таблице) составила 10 циклов. Данные коррозионных испытаний приведены в таблице. Примечание: 10-му баллу по шкале стойкости соответствует полное отсутствие продуктов коррозии, О-му - более 50% поверхности, занятой продуктами коррозии.

Коррозионная стойкость заявляемого покрытия (п. 8 табл.) превышает стойкость однослойного никельфосфорного покрытия толщиной 25 мкм (п. 2. табл.), а также однослойного никельфосфорного покрытия толщиной 15 мкм со слоем меди толщиной 3 мкм с оксидным и гидрофобизирующими слоями (п. 5 табл. 1).

Стойкость заявляемого покрытия намного выше, чем у цинковых покрытий (пп. 6, 7. табл.). Цинковые покрытия полностью разрушались за 2 3 цикла, в то время как отдельные точечные поражения на заявляемом покрытии появлялись через 10 циклов. Следует отметить, что дальнейшая выдержка заявляемого покрытия в коррозионной среде не приводит к появлению новых очагов коррозии и к распространению уже имеющихся на поверхности.

В то же время исключение оксидно-фосфатного (п. 12. табл.), гидрофобизирующего (п. 13. табл. 1) или обоих слоев (п. 14. табл.) приводит к существенному снижению стойкости покрытий по сравнению с заявляемым (п. 8. табл. ).

Снижение толщины слоя меди до 0,1 мкм также приводит к уменьшению коррозионной стойкости на 2 4 балла (п. 11. табл.), в особенности на резьбовой поверхности (т.е. при большой шероховатости поверхности).

Таким образом, предлагаемое покрытие обеспечивает высокий защитный эффект в условиях коррозии в галогенидсодержащих средах при небольшой общей толщине покрытия.

Формула изобретения

Многослойное покрытие, коррозионностойкое в гологенидсодержащих средах, предназначенное для нанесения на стальную поверхность, содержащее основной слой, выполненный из сплава на основе никеля толщиной 3-4 мкм, и внешний слой, отличающееся тем, что дополнительно содержит слой из сплава меди толщиной 0,5-3 мкм, нанесенный на основной слой со стороны изделия, слой на основе сплава никеля с 5-6% фосфора толщиной 3-4 мкм и оксидно-фосфатный слой толщиной 0,1 мкм, расположенный между основанием и внешним слоем, при этом основной слой содержит 10-12% фосфора, а внешний слой представляет собой гидрофобизирующий слой кремнеорганического полимера толщиной 0,1 мкм.

РИСУНКИ

Рисунок 1