ГОСТ Р 9.317-2010 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические. Методы измерения пластичности.

Коррозия.

Коррозия (К) – процесс самопроизвольного разрушения металлов в результате взаимодействия с окружающей средой. Результат коррозии – ржавчина.

Опасность коррозии заключается в разрушении верхних слоев поверхности металла, что приводит к снижению его прочности и выходу из строя.

Принято различать четыре типа коррозии:

• Электрохимическая (возникает при взаимодействии с коррозионной средой гальванических элементов);
• Химическая (появляется под воздействием пара либо активных жидкостей);
• Водородная (возникает во влажных местах);
• Кислородная (разновидность водородной, образуется при тесном контакте с водой).

Методы борьбы с коррозией.

Каждый сталкивался с вредными последствиями коррозии металла. Особенно хорошо это знакомо автолюбителям.

В настоящее время для борьбы с К металла используются четыре наиболее действенных метода:

• Нанесение защитных поверхностных атмосферостойких покрытий;
• Поверхностная металлизация;
• Легирование металлов;
• Изменение состава окружающей среды.

Широкое распространение получил метод механического поверхностного покрытия. В первую очередь здесь используется окрашивание изделий различными красками и эмалями.

Образовавшаяся поверхностная пленка краски препятствует проникновению кислорода к окрашенной поверхности. Следовательно, ликвидирует условия возникновения коррозии. Недостаток этого метода защиты заключается в его недолговечности – со временем слой краски по различным причинам разрушается, но дешевизна несколько аннулирует недостаток.

Поверхностная металлизация подразделяется на два вида – химическое поверхностное покрытие и механическое. К химической защите металла относится создание защитной пленки на поверхности изделия методом фосфатирования (обработка солями марганца и цинка) или оксалатирования (обработка солями щавелевой кислоты).

Метод наиболее надежный в сравнении с покраской, но трудоемкий и дорогостоящий.

Механическая защита заключается в нанесении на поверхность металла защитных покрытий. Например, напыление графита на юбки поршней двигателей внутреннего сгорания, цинкование, никелирование или хромирование трубопроводов и т. д.

Легирование металла считается современным и надежным методом борьбы с коррозией. Введение различных добавок (хром, ванадий, титан) не только изменяют свойства металла, но и надежно защищают его от К.

Добавки выбираются в зависимости от будущих условий эксплуатации изделия. Так, вольфрам и молибден повышают твердость и жаропрочность металла, а кобальт увеличивает магнитные свойства и термическую устойчивость.

Наглядным примером легирования служат изделия из нержавеющей стали – медицинские инструменты, шарикоподшипники, кухонная утварь.

Добавки легирующих элементов вводятся в процессе выплавки металла.

Изменение состава окружающей среды позволяет существенно снизить факторы возникновения коррозии. Сюда относится работа изделий в среде инертных газов (аргон) или в вакуумных камерах.

Метод действенный, но в широких масштабах не применяется. В первую очередь это связано с высокими материальными затратами. Используется на опытных производствах и в научно-исследовательских лабораториях.

Контроль качества покрытий поверхности металлов и их сплавов с целью защиты от коррозии производится согласно требованиям ГОСТ Р 9.317-2010.

Методы измерения пластичности.

Указанный стандарт определяет методы испытаний пластичности металлических покрытий на свободных покрытиях и покрытий на подложках.

Методы испытаний свободных покрытий.

Испытание на растяжение.

Оборудование для испытаний выбирается по ГОСТ 11701-84. Разрывные и универсальные испытательные машины должны соответствовать требованиям ГОСТ 7855-84, измерительный инструмент (штангенциркули и микрометры) – ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 10388-81, тензометры – ГОСТ 1497-84.

Образцы изготавливаются из металлической фольги с размерами из таблицы 1:

Таблица 1.

Перед испытаниями на образец наносятся метки (см. рис. 1).

Рисунок 1.

Испытания. Образец фиксируется в захватах испытательной машины и растягивается с заданной скоростью до его разрушения. После этого замеряется расстояние между соседними метками в районе разрыва.

Далее, математическим путем определяется пластичность покрытия.

Испытание на изгиб.

Этим методом испытывают металлические покрытия с низкой пластичностью.

Испытательное оборудование подбирается: микрометр по ГОСТ 1497-84, толщиномер по ГОСТ 9.302-88.

Образцы готовятся так же, как и при испытании на растяжение. При этом толщина покрытия должна находиться в пределах 25-40 мкм, а испытательная полоска иметь размер 0,5*7,5 см.

Проведение испытаний. Образец сгибается до U-образной формы и вставляется между губками микрометра, как на рис. 2, где: 1 – микрометр; 2 – образец.

Рисунок 2.

Подвижный шток медленно вращают до разрушения образца. Значения показаний микрометра и толщины покрытия подставляются в специальную формулу, по которой рассчитывается пластичность испытываемого материала.

Испытание на гиб с перегибом.

Из лабораторного оборудования используются только машинные тиски, оснащенные двумя губками.

Образцы вырезаются из фольги полосками размером 1*5 см.

Процесс испытания. Образец зажимают в тисках и резко отгибают сначала в одну сторону, затем в другую на 90° и 180° соответственно (см. рис. 3, где: 1 – тиски; 2 – губки для зажима образца; 3 – образец; 4 – изгибающий рычаг).

Испытания проводят до разрушения образца. Количество изгибаний, предшествующих разрушению, принимается за меру пластичности.

Испытания на гидравлическое либо механическое выдавливание.

Испытание на гидравлическое выдавливание подходит для определения пластичности тонких покрытий. Суть метода заключается в приложении постоянно увеличивающегося давления воды на образец с выдавливанием его поверхности до прорыва.

Метод испытания на механическое выдавливание отличается природой создаваемого давления – выдавливание поверхности образуется за счет воздействия механической нагрузки.

Пластичность в случае а) высчитывается по объему вытесненной воды или по величине давления в момент прорыва образца, а в случае б) – по приложенному усилию и размерам выдавленного конуса.

Методы испытаний покрытий на подложках.

Испытания на растяжение.

Здесь лабораторное оборудование, подбор образцов, процесс испытания и обработка результатов идентичны испытаниям на растяжение, описанным в Методе испытаний свободных покрытий.

Отличие лишь в подготовке образца – его края должны быть отполированы для предотвращения растрескивания кромок.

Испытания проводятся до начала растрескивания образца.

Во время испытания иногда практически невозможно определить момент зарождения трещины визуально. В таком случае используется метод регистрации электрического сопротивления покрытия (см. рис. 4, где: 1 – покрытие; 2 – подложка; 3 – трещины; 4 – милливольтметр; 5 – резистор 1000 Ом).

Рисунок 4.

Испытание на одноугловой изгиб.

При этом методе силы к образцу прикладываются в поперечном направлении в месте изгиба (см. рис. 5).

Рисунок 5.

Оборудование для испытаний – универсальная испытательная машина для испытания на изгиб. Выбирается по ГОСТ 14019-2003.

Образцы подготавливаются так же, как описано в Методе испытаний свободных покрытий. Их края полируются.

Проведение испытаний. Образец устанавливают в захват испытательной машины и прикладывают нагрузку до появления первой трещины. Скорость перемещения опор или оправки не должна превышать 15 мм/мин. С появлением первой трещины испытания прекращаются.

Момент появления трещины фиксируется визуально. Угол изгиба измеряется без снятия нагрузки на образец.

Пластичность образца высчитывается по специальной формуле на основании полученных результатов испытания.

Испытания на двухугловой изгиб.

Метод не отличается от предыдущего, за исключением крепления образца в захватах испытательной машины и приложения нагрузок (их две). На рис. 6 показана схема их приложения.

Рисунок 6.

Кроме перечисленных методов испытаний образцы могут испытываться на цилиндрической, спиралевидной и конической оправках.

Ниже приводится сравнительная характеристика методов испытаний.