Способ ускоренных испытаний цинковых гальванических покрытий Советский патент 1992 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к области исследования защитной способности покрытий и может быть использовано при прогнозировании долговечности цинковых гальванических покрытий (ГП), предназначенных для защиты от коррозии судовых деталей и конструкций.

Известны различные методы ускоренных испытаний ГП, предназначенных для эксплуатации в конкретных климатических условиях. Они основаны на ужесточении отдельных внешних факторов и сравнительной оценке покрытий (ГОСТ 9.308-85 ЕСЗКС). Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний, ГОСТ 9.040-74 Расчетно-экспериментальный метод ускоренного определения коррозионных потерь в атмосферных условиях ГОСТ 20.57.406-81 Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний, ГОСТ 24927

Временная противокоррозионная защита изделий электронной техники. Технические требования и методы испытаний (прототип).

Наиболее близким к заявляемому является способ ускоренных испытаний, регламентируемый ГОСТ 24927-81. Сущность его заключается в том, что образцы с ГП подвергают воздействию соляного тумана с агрессивными добавками, получаемого распылением водного раствора хлористого натрия 45-55 г/л и сернистокислого натрия 9-11 г/л при температуре в течение 4 ч, затем повышенной температуры 58- 62°С при относительной влажности до 50% в течение 12ч, затем повышенной влажности без конденсации влаги при температуре и относительной влажности 92- 98% в течение 60ч, затем в течение 12 ч при температуре 43-48°С и относительной влажности 94-100%, затем выдерживают о течение 6 ч в камере холода при температуре минус . Оценку состояния производят после выдержки образцов в течение 2 ч в нормальных атмосферных условиях.

Однако все известные методы, включая прототип, имеют следующие существенные недостатки:

-количество воздействующих факторов и диапазоны их значений не моделируют условия эксплуатации гальванических покрытий (ГП) на судах;

-режимы испытаний не учитывают механизм разрушения ГП в условиях эксплуатации судовых изделий;

-отсутствуют параметры и критерии, моделирующие в лабораторных условиях динамику изменения защитной способности ГП в условиях эксплуатации судов, что исключает возможность прогнозирования долговечности покрытий.

Цель изобретения - сокращение продолжительности испытаний и обеспечение возможности прогнозирования долговечности ГП в условиях эксплуатации судовых деталей и сооружений.

Способ заключается в том, что на образец из испытуемого материала воздействуют хлоридами концентрацией 1200-1600 мг/м2 ч и сернистым газом, повышенной температурой 58-62°С, повышенной влажностью без конденсации влаги, повышенной влажностью с конденсацией влаги, холодом, выдерживают образец в нормальных климатических условиях в течение 2 ч и определяют параметр, по которому судят о прочности покрытия, при этом воздействие хлоридами и сернистым газом осуществляют при концентрации сернистого газа 13-17 мг/м3 и температуре 38-42°С в течение 6 ч,

воздействие повышенной температурой проводят в течение 4 ч, воздействие повышенной влажностью без конденсации влаги осуществляют при температуре 58-62°С в

течение 20 ч, воздействие повышенной влажностью с конденсацией влаги осуществляют при температуре 38-42°С в течение 42 ч, Перед воздействием холодом осуществляют последовательно воздействие хлоридами концентрацией 1200-1600 мг/м2 ч и сернистым газом 13-17 см/м3 при температуре 38-42°С в течение 6 ч, повышенной температуре 58-62°С в течение 2 ч и повышенной влажностью без конденсации влаги

при температуре 58-62°С в течение 10 ч, а воздействие холодом осуществляют при температуре (-38)-(-42)°С в течение 4 ч, указанный цикл испытаний повторяют до 10% разрушения поверхности испытуемого материала, в качестве параметра,характеризу- ющего прочность покрытия выбирают время до достижения указанного процента разрушения, а прогнозируемый срок службы гэ вычисляют по формуле;

гэ 17 -гу.

Сущность и отличительная особенность способа заключается в том, что впервые ужесточение процесса обеспечено путем наибольшего приближения условий испытаний к натурным условиям эксплуатации ГП при одновременном уменьшении продолжительности воздейстивия факторов, оказывающих несущественное вл1 яние на защитную способность ГП. Так, например,

ограничена продолжительность воздействия повышенной температуры и холода. Для сохранения механизма процесса и достижения одинакового закона износа покрытия в лабораторных и натурных условиях концентрация S02 увеличена по сравнению с его концентрацией в натурных условиях только до значений, при которых еще не проявляется существенного влияния сульфидов. Учитывая, что хлориды и S02 являются основными активирующими элементами, способ предусматривает их участие практически на всех стадиях процесса.

Способ реализуют следующим образом. Образцы с ГП устанавливают под углом

45° в камере соляного тумана и сернистого газа, в которой периодическим распылением растворов NaCI 45-55 г/л и NaaSOa 2,5- 3,5 г/л поддерживают необходимую концентрацию хлоридов 1,2-1,6 г/м ч и

сернистого газа 13-17 мг/м3 и, выдерживают образцы в течение 6 ч при температуре 38-42°С. Затем образцы переносят в камеру тепла и влаги, в которой при температуре

58-62°С и влажности до 50% в течение 4 ч

на поверхности образцов закрепляется солевой осадок. Затем в камере тепла и влаги при температуре 58-62°С повышают влажность до 92-98% и испытывают образцы в течение 20 ч. Затем путем снижения температуры до 38-42°С обеспечивают конденсацию влаги и испытывают образцы в течение 42 ч. Затем образцы снова переносят в камеру соляного тумана, и повторяют указанные выше три первых операции, причем продолжительность последней из них сокращается до 10ч. Затем переносят образцы в камеру холода, где выдерживают их в течение 4 ч при температуре (-38)-(-42)°С, образцы вынимают из камеры, выдерживают на воздухе 2 ч. При этом образцы осматривают, контролируют заданные параметры. Общая продолжительность одного цикла испытаний составляет 96 ч, а время переноса из камеры в камеру не должно превышать 10 мин. Дальше испытательный цикл повторяют до достижения покрытием минимально допустимой сохранности, которая должна соответствовать процентному соотношению площади поверхности подложки, подверженной коррозии, к общей площади поверхности конструкции, равному не более 10%. Эта величина принята за критерий долговечности гальванических покрытий.

Состояние ГП оценивали по изменению толщины и потенциала, а также по убыли массы покрытий.

Установлена корреляционная связь между изменением этих показателей состояния ГП в предлагаемом режиме ускоренных испытаний и эксплуатационных условиях на судах. Рассчитан коэффициент ускорения Ку 17 для цинковых покрытий.

Пример: проведены лабораторные ускоренные испытания цинковых ГП, предназначенных для защиты от коррозии судовых деталей. Данные покрытия наиболее часто применяют в судостроении.

По известным данным наибольшая коррозионная активность хлоридов наблюдается их концентрации на поверхности (1,2-1,6) г/м2 ч, эта концентрация и выбрана для испытаний.

В реальных условиях атмосферной коррозии поступление (вследствие промышленного загрязнения атмосферы) в пленку воды на поверхности ГП вызывает подкис- ление пленки, частичное растворение продуктов коррозии (нарушение защитного слоя) и растворение гальванических покрытий.

.Известно, что механизм коррозии ГП остается неизменным в интервале концентраций в атмосфере от 0,01 до 15 мг/м3. причем при 15 мг/м наблюдается наибольшая скорость коррозии. Эта величина и выбрана для испытаний.

Максимальная температура боздуха в режиме ускоренных испытаний выбрана 58-62°С, исходя из того, что при повышенных температурах наблюдается уплотнение продуктов коррозии, что затрудняет подход стимуляторов анодной реакции (02, S04 ,

S2, ОН) и, следовательно, замедляет скорость коррозии. Кроме того, при повышении температуры снижается концентрация кислорода в пленке влаги на поверхности образцов.

Минимальная температура принята 38)-(-42)°С. что приближается к минимальной температуре в условиях эксплуатации. Понижение температуры нецелесообразно, т.к. отрицательная температура не оказывает значительного влияния на скорость коррозии.

Перепад температур при воздействии повышенной влажности для конденсации на образцах влаги выбран 20°С, что обеспечивает конденсацию на образцах слоя влаги толщиной 80-100 мкм, обладающей наибольшей агрессивностью. Известно, что увеличение перепада температур, а следовательно и толщины сконденсированной

пленки влаги снижает концентрацию в ней хлоридов и кислорода, а также снижает рН в пленке.

Состояние ГП на образцах оценивали по вышеописанным показателям и критерию долговечности через каждый цикл испытаний.

Формула изобретения Способ ускоренных испытаний цинковых гальванических покрытий, по которому на образец из испытуемого материала воздействуют хлоридами концентрацией 1200-1600 мг/м ч и сернистым газом, повышенной температурой 58-62°С, повышенной влажностью без конденсации влаги, повышенной влажностью с конденсацией влаги, холодом, выдерживают образец в нормальных климатических условиях в течение 2 ч и определяют параметр, по которому судят о долговечности покрытия, о т-1 лйчающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности испытаний и обеспечения возможности прогнозирования их срока службы в условиях эксплуатации судов, воздействие хлоридами и сернистым газом осуществляют при концентрации сернистого газа 13-17 мг/м3 и температуре 38-42°С в течение 6 ч, воздействие повышенной температурой проводят

в течение 4 ч, воздействие повышенной

влажностью без конденсации влаги осуществляют при 58-62° в течение 20 ч, воздействие повышенной влажностью с конденсацией влаги осуществляют при 38- 42°С в течение 42 ч. перед воздействием холодом осуществляют последовательно воздействие хлоридами концентрацией 1200-1600 мг/м2 ч и сернистым газом 13- 17 мг/м3 при 38-42°С в течение 6 ч, повышенной температурой 58-62°С в течение 2 ч и повышенной влажностью без конденса

ции влаги при 58-62°С в течение 10 ч, а воздействие холодом осуществляют при (-38)-(-42)0С в течение 4 ч, указанный цикл испытаний повторяют до 10% разрушения поверхности испытуемого материала, в качестве параметра, характеризующего долговечность покрытия, выбирают время гу до достижения указанного процента разрушения, а прогнозируемый срок службы гэ вычисляют по формуле гэ - 17 гу,

Изобретение относится к исследованиям защитных покрытий. Цель - сокращение продолжительности испытаний и обеспечение возможности прогнозирования их срока службы в условиях эксплуатации судов. Способ ускоренных испытаний цинковых гальванических покрытий заключается в том, что на образец из испытуемого материала воздействуют хлоридами концентрацией 1200-1600 и сернистым газом концентрацией 13-17 мг/м3 при 38-42°С в течение 6 ч, воздействуют повышенной температурой (-58)-(-62)0С в течение 4 ч, повышенной влажностью без конденсации влаги при 58-62°С в течение 20 ч, повышенной влажностью с конденсацией влаги при температуре 38-42°С в течение 42 ч Образец подвергают также последовательно воздействию хлоридами концентрацией 1200- 1600 мг/м2-ч и сернистым газом концентрацией 13-17 мг/м3 при 38-42°С в течение 6 ч, повышенной темпера гурой 58- 62°С в течение 2 ч и повышенной влажностью без конденсации влаги при в течение 10ч. Воздействие холодом осуществляют при (-38Н-42)°С в течение 4 ч. Весь указанный цикл испытаний повторяют до 10% разрушения поверхности испытуемого материала, в качестве параметра, характеризующего прочность покрытия выбирают время Гу до достижения указанного процента разрушения, а прогнозируемый срок службы Т3 вычисляют по формуле гэ 17 Гу VI О го ОЭ Ч)