Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния проблемы и перспективы развития
1.1 Пористые порошковые материалы, их применение в современной промышленности .
1.2 Основные методы пропитки пористых порошковых материалов .
1.3 Анализ известных пропитывающих композиций .
1.3.1 Анаэробные пропитывающие вещества .
1.3.2 Природные и синтетические жидкие диэлектрики .
1.3.3 Природные и синтетические смолы .
1.3.4 Водоотталкивающие пропитки и защитные смазки .
1.4 Другие методы повышения эксплуатационных свойств
Выводы по главе 1 .
2. Теория и методика эксперимента
2.1 Получение изделий из порошковых материалов и разработка составов для пропитки .
2.2 Исследование пористости изделий, изготовленных методом порошковой металлургии .
2.3 Разработка технологии инфильтрации пористых порошковых материалов
2.4 Выбор и обоснование состава пропитывающей композиции .
2.5 Математическая модель процесса диффузии инфильтрующих компонентов в пористые порошковые материалы
Выводы по главе 2 .
3. Исследование свойств пропитанных деталей, изготовленных методом порошковой металлургии .
3.1 Определение масловпитываемости
3.2 Исследования эксплуатационных свойств пропитанных деталей
3.2.1 Изучение физико-механических свойств пропитанных деталей
3.2.2 Испытания на герметичность
3.2.3 Испытания на антифрикционность .
3.3 Исследование коррозионной стойкости пропитанных пористых порошковых материалов .
3.4. Металлографический анализ пропитанных пористых порошковых материалов
Выводы по главе 3
4. Математическая модель пропитки пористых порошковых материалов
4.1 Случай движения твердых частиц в жидком масле под действием силы тяжести
4.2 Случай движения твердых частиц в жидком масле при совместном действии силы тяжести и ультразвука
4.3 Оптимизация экспериментальных исследований
5. Экономический эффект производства
Основные выводы и рекомендации
Библиографический список использованной литература .
- Анализ известных пропитывающих композиций
- Водоотталкивающие пропитки и защитные смазки
- Выбор и обоснование состава пропитывающей композиции
- Металлографический анализ пропитанных пористых порошковых материалов
Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы метод порошковой металлургии широко внедряется в практику изготовления изделий различного назначения и охватывает многие отрасли от атомной и ракетной техники до общего приборо- и машиностроения. Это обуславливается как технико-экономическими показателями производства, так и возможностями создания материалов с заданными физико-химическими и механическими свойствами, которые невозможно производить традиционными методами.
Основным недостатком порошковых материалов является наличие пористости, что приводит в первую очередь к снижению плотности и снижению антикоррозионных свойств изделия. Причем, наличие пор не только на поверхности, но и внутри изделия усложняет ситуацию, что приводит к межкристаллитной коррозии и снижению физико-механических свойств. Снижение пористости приводит к повышению физико-механических свойств, увеличению коррозионной стойкости, что является важным направлением в области совершенствования технологии порошковой металлургии. Для снижения пористости порошковые материалы пропитывают различными веществами. Кроме того, некоторые инфильтрационные материалы, такие как масла, повышают антифрикционные свойства порошковых изделий.
Наиболее интенсивное развитие производства деталей методом порошковой металлургии началось в конце 60-х годов 20-го века в связи с быстрым развитием машиностроения и созданием новых технологических процессов в ряде отраслей техники. Они с успехом применяются в космической технике, сельском хозяйстве, машиностроении, медицине, радиоэлектронной, химической промышленностях, в атомной энергетике и приборостроении.
Однако их широкое применение сдерживается низкими физико-механическими свойствами из-за наличия пор. В этой связи уменьшение количества пор путем пропитки инфильтрующими композициями является актуальной задачей.
Целью работы является повышение эксплуатационных свойств пористых порошковых материалов для изделий машиностроения инфильтрацией различных пропитывающих суспензий, а так же подбор методов и режимов инфильтрации.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
- разработать инфильтрующие составы и подобрать технологические режимы для пропитки пористых порошковых материалов с целью повышения их физико-механических, химических и эксплуатационных свойств;
- исследовать влияние инфильтрующих композиций на полученные химические, физико-механические и эксплуатационные свойства пропитанных деталей;
- разработать технологию получения порошковых изделий повышенной размерной точности, с высокими физико-химическими свойствами и триботехническими характеристиками.
Научная новизна:
- получена топологическая закономерность между составом инфильтрующей композиции, структурой и эксплуатационными свойствами порошкового материала (антифрикционность, антикоррозионность, герметичность);
- разработаны и научно обоснованы инфильтрующие композиции и технология их введения в пористые материалы с учетом температурно-временных параметров обработки в сочетании с ультразвуковым воздействием для повышения потребительских свойств композиционных материалов;
- предложена математическая модель, описывающая процессы инфильтрации различных композиций в пористые порошковые материалы.
Объектом исследований диссертационной работы являются пористые порошковые материалы для изделий машиностроения на основе железа.
Предметом исследований являются инфильтрующие композиции на основе масел и полимеров, наполненные твердыми дисперсными частицами и их влияние на физико-механические свойства пористых порошковых материалов (антифрикционность, антикоррозионность, герметичность).
Практическая значимость. Экспериментальный материал восполняет пробелы в области пропитки пористых порошковых материалов и расширяет ранее известные факты. Предлагаемую технологию можно включить в производственный процесс без значительных экономических вложений. Полученные свойства изделий оправдывают необходимые затраты на корректировку производственного процесса. Результаты работы могут применяться в промышленности в процессе изготовления деталей различными методами порошковой металлургии, литья и т.д. Полученные изделия будут востребованы в машиностроении, авиастроении, в военной технике, экологии, медицине и других отраслях производства.
Внедрение результатов исследования. Результаты работы внедрены и используются на предприятии ОАО ОКТБ «Кристалл» (г. Йошкар-Ола), НПП «Марат» (г. Йошкар-Ола). Получены положительные отзывы о результатах испытаний от ЗАО «Плаза» (г. Санкт-Петербург).
Стадии разработки. Исследования в рамках диссертационной работы включали три этапа. На первом этапе был проведен подбор и анализ инфильтрующих композиций, методов и режимов инфильтрации и осуществлена пропитка исследуемых образцов. На втором этапе были проведены математические расчеты параметров масловпитываемости, определены графические зависимости результатов пропитки от температуры, времени инфильтрации и состава пропитывающей композиции. На третьем этапе исследованы эксплуатационные свойства изучаемых образцов: антифрикционность, герметичность, стойкость к коррозии.
Методы исследований. Поставленные задачи исследования обусловили необходимость применения стандартных методов определения свойств порошковых материалов: определение плотности и пористости, физико-механические свойства (антифрикционность, герметичность, твердость), металлографические исследования.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы докладывались на: Х Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2006 г); II международной научно-практической конференции «Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение. (ТПП-ПМ 2008)» (г. Йошкар-Ола, 17-19 июня 2008 г); XI международной научно-практической конференции «Нанотехнологии в промышленности» Nanotech’2010 (г. Казань 8-11 декабря 2010); III международной научно-практической конференции «Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение. (ТПП-ПМ 2011)» (г. Йошкар-Ола, 28-30 июня 2011 г).
Личный вклад. Представленные результаты являются трудом многолетних исследований выполненных при участии автора. Все работы по сбору экспериментального материала, лабораторных экспериментов, обработке данных, анализу и обобщению результатов исследований проведены автором лично.
На защиту выносятся:
- кинетические закономерности и аналитические зависимости исследований полученных свойств изделий, пропитанных различными композициями;
- состав и концентрация инфильтрующих композиций для пропитки пористых порошковых материалов и технологические режимы инфильтрации;
- математическая модель инфильтрации пропитывающих композиций с различными наполнителями в пористые порошковые материалы.
Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается применением комплекса стандартных методов определения физико-механических свойств материалов, большого числа испытанных образцов, согласованностью данных теоретических знаний и реальных результатов, использованием стандартных поверенных средств измерений.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 13 работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации.
Работа состоит из пяти глав: аналитический обзор, описание теории и методики эксперимента, исследование полученных свойств, математическая модель эксперимента, экономическая эффективность. Содержит 131 страницу машинописного текста формата А4, 16 таблиц, 44 формулы, 51 рисунок. Библиографический список содержит 110 источников, акты внедрения в промышленное производство.
Анализ известных пропитывающих композиций
Важнейшим направлением порошковой металлургии, представляющим специфическую ее часть, является создание пористых порошковых материалов (ППМ), обладающих сквозной проницаемостью для жидкостей или газов. По-ристые порошковые материалы в сравнении с существующими на органиче-ской и неорганической основах характеризуются большей проницаемостью, прочностью, пластичностью, устойчивостью к тепловым ударам. Они могут ра-ботать при температурах свыше 1000 С, коррозионно-стойки, жаропрочны. Эти материалы выгодно отличаются простотой, экономичностью изготовления, возможностью многократного использования. В зависимости от характеристик исходного материала и технологии изготовления пористые материалы, полу-чаемые на основе порошков различных металлов, неметаллов, сплавов, обла-дают широким диапазоном свойств: их пористость составляет от 20 до 80 %, размеры пор от 1 до 1000 мкм.
Но порошковые материалы обладают также рядом недостатков, связан-ных с повышенной пористостью, таких как низкая герметичность, низкая кор-розионная стойкость по сравнению с литыми деталями и т. д.
Микропоры в деталях, изготовленных методом порошковой металлургии, могут приводить к ухудшению характеристик сделанных далее узлов машин, вплоть до их полной непригодности к эксплуатации. Снижение, а тем более ис-ключение пористости в условиях порошкового производства связано, как пра-вило, с увеличением трудоемкости и стоимости применяемого оборудования и оснастки, со значительным усложнением технологии в целом. Это далеко не всегда оправдывает себя экономически. Кроме того, использование в производ-стве вторичного сырья, постоянное усложнение конструкции деталей при одно-временном снижении их металлоемкости (например, за счет уменьшения тол-щины менее ответственных элементов) требуют новых решений в вопросах обеспечения качества.
Технология инфильтрации различных композиций в поры порошковых материалов открывает новые возможности для решения этой проблемы, а также для проектирования и изготовления изделий, обладающих комплексом свойств, недостижимых при их изготовлении по традиционным технологическим схе-мам [1, 2].
Отличительной особенностью пористых порошковых материалов являет-ся наличие равномерной объемной пористости, которая позволяет получать требуемые эксплуатационные свойства. К группе пористых относятся анти-фрикционные материалы, фильтры и так называемые "потеющие" материалы.
Порошковые фильтры обычно изготавливаются из порошков со сфериче-ской формой частиц, полученных путем распыления жидкого металла. Темпе-ратура спекания составляет 800 900 С. Продолжительность спекания от 30 минут до 1 часа. Фильтры с размером частиц порошка 50 130 мкм использу-ются для грубой очистки, 2 30 мкм для тонкой. Бронзовые фильтры находят широкое применение в промышленности для очистки жидкого горючего в ди-зелях и реактивных двигателях, смазочных материалов и сжатых газов от твер-дых примесей размерами 5 200 мкм, а также для очистки разбавленных ки-слот и щелочей, расплавленного парафина и т.д. (рисунок 1, 2) [1].
Пористые материалы, изготавливаемые из порошков электролитического и карбонильного никеля предназначены для работы в качестве фильтров и по-ристых электродов. Последние находят широкое применение в электрохимии и катализе. В ряде случаев можно улавливать дорогостоящие пылевидные ката-лизаторы, используемые в химическом производстве. Большое применение на-ходят фильтры из порошков нержавеющей стали (Х17Н2, Х18Н9, Х30 и др.), которые обладают более высокой коррозионной стойкостью и значительно де-шевле чистого никеля. Фильтры из нержавеющих сталей показали хорошие ре-зультаты при очистке жидкого литья, горячего доменного и мартеновского га-зов. Как преграда для распространения пламени они находят применение в ав-тогенной технике, в производстве ацетилена, в газопламенной обработке ме-таллов, в резервуарах низкокипящих и взрывоопасных жидкостей. Применение пористых материалов для борьбы с обледенением самолетов позволяет снизить на 50% расход антифриза [3, 4].
Наиболее широкое распространение получили порошковые фильтры, на-значение которых сводится к отделению газов и жидкостей от посторонних примесей в целях повышения надежности пневмо- и гидросистем. Так, до 50 % отказов в работе систем питания двигателей происходит в результате загрязне-ния топлива, а изнашивание их вызывается главным образом попаданием абра-зивной пыли в зазоры между трущимися деталями.
Перспективно применение фильтрующих ППМ в системах шумоглуше-ния различных пневматических машин, позволяют снижать аэродинамический шум [1].
Капилярно-пористые или «потеющие» порошковые материалы применя-ются для отвода больших тепловых потоков от частей аппаратов. Способ осно-ван на фазовом переходе сред (кипение, испарение, конденсация). Найдено, что охлаждение наиболее эффективно при фазовых переходах рабочих жидкостей в ППМ. Теплофизические свойства последних изменяются в широких диапазо-нах, а поле капиллярных сил способствует транспортированию жидкости под действием капиллярного потенциала. На базе этих материалов созданы эффек-тивные теплообменники с высоким КПД, ресурсом и надежностью.
Применение ППМ в качестве испарителей в двигателях внутреннего сго-рания способствует интенсификации испарения топлива, лучшей гомогениза-ции его смеси с воздухом. В результате этого достигается экономия топлива (8…14 %), сохраняются динамические качества автомобилей, на 30…50 % снижается содержание окиси углерода в отработанных газах [5].
При капиллярном всасывании пористые материалы могут выполнять роль насосов для перекачки жидкости из одних сосудов в другие. Данный принцип используется в устройствах подачи жидкостей в ионных двигателях, работаю-щих в условиях невесомости, в формах для шликерного литья вместо традици-онно применяемых гипсовых, производства изделий из стекла выдувным мето-дом.
Водоотталкивающие пропитки и защитные смазки
Детали перед пропиткой нужно тщательно очистить и высушить. При ме-ханической обработке заготовок могут вскрыться внутренние поры, и, следова-тельно, пропитка целесообразна только после завершения всех операций по ме-ханической обработке: только в этом случае пропитывающий материал сможет достигнуть всех пор, которые должны быть загерметизированы. Очень важно, чтобы детали были чистыми и сухими: это необходимо для того, чтобы ино-родные материалы не мешали полному заполнения пор пропиточной смолой. Пропитка обычно производится при комнатной температуре. Пропитка металлических деталей, изготовленных методами порошковой металлургии, должна производиться после спекания. На этой стадии поры обычно полностью открыты и могут быть полностью заполнены пропиточной смолой. Нанесение гальванических, лакокрасочных покрытий или другие опе-рации по окончательной обработке, как отливок, так и деталей, изготовленных методами порошковой металлургии, должны выполняться только после полно-го завершения процесса пропитки и отверждения герметика. Различные среды, в которых проводятся операции по очистке и травлению при окончательной об-работке, не оказывают воздействия на отвержденную смолу в пропитанных де-талях.
Герметизации методом пропитки обычно подлежат клапаны, фильтры, насосы, двигатели, карбюраторы, регуляторы, газовые счетчики, компрессоры, электрические и электронные приборы, фасонные части труб, детали самолетов и космических аппаратов, пластмассовые формы, сварные швы, трансмиссии, колеса, насадки, коллекторы, детали рулевого управления, продукция порош-ковой металлургии и пр.
Технология пропитки так же используется для создания металло-углеродистых соединений. Композитные графито-металлические (медь - гра-фит, серебро - графит и др.) материалы наиболее часто используют в электри-ческих контактах, особенно скользящих. Другая главная область их примене-ния - подшипники скольжения. Инфильтрация широко используется для созда-ния таких композитов. Порошок графита, огнеупорного металла или карбида сначала уплотняют в каркас желательной формы (или специально разделяют заготовку большого размера на заготовки нужной формы и размера). Затем за-полняют серебром или медью поры каркаса. Кроме того, используют инфильт-рацию медными сплавами, чтобы улучшить характеристики порошковых мате-риалов из железа в металлургии. Обычно процессы инфильтрации являются относительно медленными. Делается все возможное, чтобы обеспечить максимальную плотность, жела-тельную для оптимальных характеристик готовых изделий. Часто остается не-заполненным значительная часть объема пор, потому что жидкий металл не может полностью заполнить внутренние полости каркаса, заполненные возду-хом. Последнее особенно актуально для изделий, каркас которых выполнен из графита ввиду плохой смачиваемости последнего.
Для решения этой проблемы не требуется специального дорогостоящего оборудования. Необходима лишь относительно простая предварительная под-готовка каркаса непосредственно перед пропиткой. При предварительная обра-ботке удаляется воздух, находящийся в порах, нагревается каркас, вводится а затем удаляется определенный газ. Это позволяет включить в процесс практи-чески весь объем пор и приводит к их полному заполнению в течение инфильт-рации. Газ и кинетические параметры процесса уникальны для каждой системе основа /пропитывающий материал. Это требует их адаптации к системе. Газ выбирается среди недорогих и легкодоступных вариантов, обычно уже исполь-зуемых в технологии. Лабораторные и промышленные эксперименты с медью и графитом показали, что обеспечивает почти теоретически возможную плот-ность изделий при значительном сокращении времени обработки и энергопо-требления, улучшении качества продукции и уменьшении эмиссии загрязните-лей.
Большой выбор существующих методов пропитки ППМ позволяет сде-лать оптимальный выбор наиболее подходящей технологии изготовления изде-лий в соответствии с возможностями каждого конкретного производства, кон-кретными требованиями, предъявляемыми к готовым изделиям и исходя из экономической целесообразности выпуска продукции [21, 22].
Пропитывающие материалы предыдущего поколения (это, в основном, различные композиции на основе жидкого стекла и полиэфирных смол, моди-фицированных стиролом) не устраивали производителей, т.к. они загрязняли поверхность обрабатываемых деталей, не обеспечивали должной герметизации, имели недостаточно долгий срок службы и порождали опасения, связанные с проблемами охраны окружающей среды. На этом этапе пропитка считалась до-рогостоящей операцией с сомнительной пользой. Пористые детали, изготовленные методом порошковой металлургии, сей-час могут быть надежно герметизированы. Полимерное заполнение пор дета-лей, изготовленных методом порошковой металлургии, в настоящее время яв-ляется важной предварительной операцией для последующего нанесения галь-ванического, лакокрасочного покрытия и других методов чистовой отделки, значительно улучшающей эксплуатационные характеристики изделий.
Выбор и обоснование состава пропитывающей композиции
В реальных условиях процесс инфильтрации композиций в ППМ зависит от многих факторов, потому на практике высота столба инфильтрующей ком-позиции должна быть достаточно большой, чтобы капельки композиции могли проникнуть внутрь ППМ.
Известны способы повышения свойств пористых порошковых материа-лов пропиткой металлического каркаса различными наполнителями: самопро-извольная, под давлением, в вакууме, под действием ультразвука и т.д. Но эти технологии не придают изделию одновременно комплекса необходимых свойств [72 – 74].
Из всех известных методов пропитки пористых порошковых материалов в данной работе использовалась пропитка ультразвуком. Пропитка под давле-нием не дала таких же хороших результатов. Видимо, наличие воздуха в порах мешает проникновению инфильтрующего состава вглубь. Ультразвуковая про-питка и пропитка в вакууме дали примерно одинаковые результаты. Но послед-няя более сложна в промышленном производстве.[1, 2]. Поэтому, для проведе-ния экспериментальных работ нами был выбран метод ультразвуковой ин-фильтрации порошковых материалов. При этом методе скорость движения жидкости по капиллярам и качество заполнения пор существенно интенсифи-цируется под действием ультразвуковых колебаний. Метод легко вписывается в технологическую схему изготовления пористых порошковых материалов и не требует дополнительных вложений. В данном случае достаточно в технологи-ческую схему добавить ультразвуковую ванну.
Из-за большой частоты (малой длины волны) ультразвук обладает осо-быми свойствами. Он сильно поглощается газами и слабо жидкостями. В жид-кости под воздействием ультразвука образуются пустоты в виде мельчайших пузырьков с кратковременным возрастанием давления внутри них. Кроме того, ультразвуковые волны ускоряют протекание процессов диффузии, существенно влияют на растворимость вещества и в целом на ход химических реакций. Эти свойства ультразвука и особенности его взаимодействия со средой обуславли-вают его широкое техническое применение.
Эффективность ультразвука зависит от фазового состояния системы. Ес-ли это жидкость (растворы, расплавы), то после ультразвукового воздействия происходит кавитация, т.е. возникновение, осцилляция и коллапс микропу-зырьков. В результате образуются короткоживущие «горячие зоны», с темпера-турой до 5000 К и давлением до 1000 атм. в некоторых случаях после схлопы-вания кавитационных пузырьков возникают интенсивные микропотоки жидко-сти и мощные локальные ударные волны, которые ускоряют массоперенос. Ог-ромные механические усилия, развивающиеся при кавитации, не только удаля-ют с поверхности пор жировые отложения, но и могут разрушать пленки окси-дов, тем самым очищая поры. В освобожденные поры, под действием ультра-звуковых колебаний, внедряются инфильтруемые композиции, содержащие дисперсные частицы, тем самым уменьшается пористость порошковых мате-риалов. Эффект капиллярного подъема возникает из-за различия давлений над и под поверхностью жидкости в капиллярном канале. Ультразвук увеличивает этот эффект в десятки раз. Связь между характером смачивания и капиллярным давлением оказывает большое влияние на возможность проникновения жидко-стей в поры и на их вытеснение из пор, что в свою очередь играет большую роль в процессах пропитки.
Если ультразвуковое воздействие осуществляется на твердое тело, то ультразвук увеличивает плотность дислокаций и эффективные коэффициенты диффузий, а так же способствует новым межфазным контактам. При воздейст-вии дисперсных частиц и ультразвуковых колебаний так же повышается проч-ность и плотность порошковых изделий [75].
Для уменьшения пористости и получения необходимых физико-механических свойств нами использовалось несколько композиций на основе: различных масел (трансформаторного Т-750 (ГОСТ 982-80), индустриального ИТ-20 (ГОСТ 20790-88)), полимеров – эпоксидная смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), герметика ПК-80 (ТУ 2257-428). В роли наполнителя использовали графит АГ (ГОСТ17022-81) и фторопласт Ф-3 (ГОСТ 13744-87), мелкодисперсные час-тицы алюминия и бронзы. Размеры частиц твердых наполнителей измеряли на инструментальном микроскопе ИМ-1500. Известно, что чем меньше размеры частиц, тем быстрее идут процессы диффузии и увеличивается скорость запол-нения пор в пористых порошковых материалах. Поэтому мы выбрали в качест-ве наполнителей частицы графита с размерами не более 1 мкм. Более точно оп-ределить размер частиц не позволили технические характеристики микроскопа. Но по процентному соотношению частиц графита с размерами 1 мкм и менее, наполнитель разделили на 3 группы: 1) 10 – 15 % с размером 1 мкм; 2) 30 – 35 % с размером 1 мкм; 3) 50 – 60 % с размерами 1 мкм (рисунки 13, 14, 15).
Металлографический анализ пропитанных пористых порошковых материалов
Используемый нами порошковый материал ПЖГр имеет балл коррозион-ной стойкости 7 – 8 (согласно табличным данным). Методы исследований коррозионной стойкости ППМ можно разделить на две группы: лабораторные и эксплуатационные. Лабораторными методами являются: метод высокотемпературного окис-ления на воздухе и электрохимической коррозии (для ППМ электрохимиче-скую коррозию можно упрощенно представить как щелевую коррозию).
Стойкость образцов к высокотемпературному окислению (жаростой-кость) определяется весовым методом после выдержки образцов в печи с тре-буемой средой в течение заданного времени при постоянной температуре. Мас-са образцов, выдержанных в печи в прокаленных до постоянной массы тиглях, фиксируется через определенные интервалы времени. Из-за трудности удале-ния продуктов коррозии жаростойкость определяется по увеличению массы об-разца в течение заданного времени.
Метод изучения окисных пленок заключается в растворении основного металла реагентом, не взаимодействующим с оксидами, например для железа – насыщенный раствор йода в 10 %-м растворе йодида калия; для легированных сталей – 3 %-й раствор йода в метиловом спирте.
Основными методами определения стойкости металлов к электрохимиче-ской коррозии являются: весовой, потенциостатический, измерение удельного сопротивления.
Весовым методом стойкость металлов к коррозии определяют путем по-гружения образцов и выдержки их в растворах агрессивных реагентов. Показа-телем коррозии является изменение массы исследуемого образца. Однако метод дает большую погрешность при исследовании ППМ, так как процесс коррозии из-за различия концентраций агрессивной среды на поверхности и в объеме об-разца и невозможности удаления продуктов коррозии из пор протекает нерав-номерно по объему материала. Поэтому этот метод может быть использован лишь для проведения сравнительных испытаний [93].
Потенциостатические исследования служат для получения информации о пассивационных характеристиках и коррозионной стойкости металлов, о влиянии легирующих компонентов и защитных покрытий на эти характеристи-ки. Определяемые этим методом поляризационные кривые показывают зависи-мость плотности коррозионного тока от потенциала электрода и бывают двух типов: катодные и анодные. По поляризационным кривым определяют: ток стационарного коррозионного процесса iк – по точке пересечения анодной и ка-тодной кривых; равновесные потенциалы анода и катода аравн, кравн – по зна-чениям потенциала при отсутствии тока; потенциал в начале пассивации н.п. и область пассивного состояния между п.п и переп. [94].
Определение коррозионной стойкости ППМ по изменению электропро-водности производят традиционно применяемыми для этой цели методами. При этом ее оценивают по относительному изменению удельного сопротивле-ния /н, где =н-к, н – начальное сопротивление, к – после испытания [95].
В практике допускается использование и других количественных показа-телей, определяемых эксплуатационными требованиями. В качестве подобных показателей коррозии с учетом ее вида и механизма могут быть использованы: количество выделившегося или поглощенного металлом водорода, количество восстановившегося (поглощенного) кислорода, увеличение массы образца (при сохранении на нем твердых продуктов коррозии), изменение концентрации продуктов коррозии в среде (при их полной или частичной растворимости), увеличение электрического сопротивления, уменьшение отражательной спо-собности, коэффициента теплопередачи, изменение акустической эмиссии, внутреннего трения и др.
Для одного вида коррозии допускается характеризовать результаты кор-розионных испытаний несколькими показателями коррозии.
При наличии двух или более видов коррозии на одном образце каждый вид коррозии характеризуют собственными показателями. Коррозионную стой-кость при этом оценивают по показателю, определяющему работоспособность системы.
При невозможности или нецелесообразности определения количествен-ных показателей коррозионной стойкости допускается использовать качествен-ные показатели, например, изменение внешнего вида поверхности металла. При этом визуально устанавливают наличие потускнения; коррозионных пораже-ний, наличие и характер слоя продуктов коррозии; наличие или отсутствие не-желательного изменения среды и др.
На основе качественного показателя коррозионной стойкости дают оцен-ку типа: стоек – не стоек; годен – не годен и др.
При образовании трудноудаляемых продуктов коррозии (как на пример у пористых порошковых материалов) или нецелесообразности их удаления коли-чественную оценку сплошной коррозии проводят по увеличению массы образ-ца до и после испытаний:
