МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
«ЗАХИСТ МЕТАЛУ ВІД КОРОЗІЇ МЕТОДОМ
ОКСИДУВАННЯ»
З КУРСУ «КОРОЗІЯ ТА ЗАХИСТ МАТЕРІАЛІВ
І ВИРОБІВ»
для студентів інженерного факультету
спеціалізації «Прикладне матеріалознавство»
всіх форм навчання
Затверджено
редакційно-видавничою
радою університету
Протокол № 2 від 25.052001 р.
Суми Вид-во СумДУ 2001
Укладач О.Й.Любич
Кафедра «Прикладне матеріалознавство і ТКМ»
1 Мета роботи
Вивчити особливості при оксидуванні металів.
2 Прилади та матеріали
2.1 Муфельна піч.
2.2 Розчинник.
2.3 Абразивна шкурка (ГОСТ 5009-82).
2.4 Щітка (ганчірка).
2.5 Масло машинне (рослинна олія).
2.6. Заготовки із сталі 20.
3 Теоретична частина
Оброблення металевої поверхні хімічним або електрохімічним шляхом дає можливість отримати захисні плівки, які мають порівняно високу корозійну стійкість в атмосферних умовах, у воді та в деяких інших слабоагресивних середовищах. До числа такого покриття належить оксидування (вороніння). Суть процесу оксидування полягає у створенні на поверхні металу шару окислів, що мають більшу корозійну стійкість від основного металу.
Оксидування виконують хімічним та гальванічним методами.
Хімічний метод оксидування сталі (лужне оксидування) виконується переважно у такому розчині: 800 кг/м3 NaOH, 50 кг/м3 NaNO3, 200 кг/м3 NaNO2; щільність розчину 1,45. Розчин нагрівають до кипіння (135-145оС). Тривалість процесу коливається (залежно від вимог, які ставляться до захисної окисної плівки) від 20 до 90 хв. Захисна плівка, що утворюється при луговому оксидуванні, здебільшого має магнітний окис заліза Fe3O4. Механізм утворення плівки Fe3O4 на поверхні заліза спочатку має електрохімічний характер, згідно з реакцією
Fe + 2OН Fe (OН)2 + 2е
з послідовним переведенням Fe (OН)2 окислювачем середовища в магнітний окисел заліза за реакцією
12 Fe (OН)2 + NaNO3 = 4Fe3O4 + 10Н2) + NaOН + NН3.
Крім лужного оксидування, відоме безлужне (кисле) оксидування. Розчин для кислого оксидування утримує азотнокислий барій 40-50 г на 1 дм3 води. Оксидування виконують при температурі розчину 98-100оС протягом 30 хв. Корозійна стійкість плівки із кислого розчину та інші її властивості вищі, ніж у плівки, отриманої при лужному методі.
При оксидуванні утворюється плівка, яка захищає метали від корозії, а також надає виробу декоративного вигляду. Після оксидування плівка може бути різного кольору (чорний, синій, голубий, світло-синій, темно-червоний та синьо-червоний). У чорний колір сталь оксидують так. Приготовлений розчин (табл.1) нагрівають в емальованому або скляному посуді, занурюють в нього виріб і продовжують нагрівати. Леговані та високолеговані сталі витримують довше у півтора рази. Щоб оксидна плівка на виробі складної форми була однакової товщини, її через кожні 25-30 хв. виймають, промивають водою і занурюють знову іншим боком. Після оксидування деталі промивають гарячою водою і занурюють на 1-2 хв. у розчин хромпіку (100-120 г/л), нагрітий до температури 60-70оС. Можна також її промити проточною водою, а потім прокип’ятити протягом 3-5 хв. у розчині господарського мила (20-30 г/л). Після цього виріб висушують, змащують машинним маслом і витирають.
Сталь оксидують у різні кольори в розчинах, склад яких наведено в табл. 2.
Розчин № 4 спочатку готують з двох частин: у половині води розчиняють гіпосульфіт, а в іншій - оцтовий свинець. Розчини змішують, нагрівають до кипіння, опускають підготовлені до покриття вироби і знову кип’ятять до появи синього чи темно-синього кольору.
У розчині № 5 виріб не занурюють, а м’якою щіточкою змочують всю її поверхню і дають висохнути. Так повторюють декілька разів, поки поверхня не набуде бажаного червоного
кольору. Якщо при цьому з’являться ржаві плями, їх обережно витирають вогкою щіточкою і знову наносять розчин.
Розчин № 6 - це електроліт, тобто оксидування в ньому проводять під дією струму густиною 1,0 -1,5 н/дм2, напругою 6-8 В. Як анод використовують свинцеву пластину, площа якої в 1,5 рази більша від площі деталі. Закінчивши оксидування будь-яким розчином, крім № 6, вироби обробляють як і після оксидування в чорний колір, а після електролітичного оксидування (№ 6) їх просушують при температурі 100-110оС.
Повітряно-температурне оксидування називається воронінням. Вороніння сталі відбувається при рівномірному нагріванні деталі до 220-325оС. При цьому на поверхні металу з’являються кольори мінливості - фіолетовий, волошково-синій, ясно-синій, сірий.
Коли виріб набере бажаного кольору, припиняють нагрівати і протирають його ганчіркою, змоченою рослинною олією, краще конопляною, яка надає поверхні синюватості та блиску.
Для вороніння в коричневий колір знежирений виріб змочують у 10-процентному розчині хромпіку і нагрівають при температурі 400оС протягом 10 хв. Іноді змочування і нагрівання слід проводити тричі.