Способ консервации поверхности металлического образца

 

Изобретение относится к исследованию антикоррозионных свойств материалов, точнее к способам анализа состояния поверхности корродирующего металла в реальных условиях жидкой фазы. С целью расширения круга исследуемых материалов , после выдержки образца заданное время в химически активной среде на его поверхности формирует пленку непосредственно в этой среде путем замораживания капли среды на исследуемой поверхности с последующим размораживанием этой пленки в спирте и намораживанием на поверхности пленки спирта. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТОКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 .G 01 N 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

"7709(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814561/28 (22) 16.04.90 (46)15.07,92; Бюл. N 26 (71) Ленинградское научно-производственное объединение по разработке и внедрению нефтехимических процессов (72) M À.ØòàðêìàH, Л.Н.Горчаков, А.B.Øóкарев, Н.,И,Сгибневэ и Л,Г,Горина (53) 620.199(088,8) (56) D.Aberdam, R.Durund, R.Faure, F.EL0mar, Surface science, 171, ¹ 2, р. 303, 1986.

N.S.Ncintyre, S.Sunder, 0.Ч.Shoesmtth, F.Ð!.Stanchell. Journal of vacuum Science . and Technology, v. 18, ¹ 3, р, 714, 1981, Сухотин А,M. Шлепаков M.Н. Костиков Ю.П. Стрыкалов B.Ñ. Электрохимия, т.

18, вып.2, 1982 с. 285-287 прототип.

Изобретение относится к анализу состава поверхности металла, находящегося в жидкой агрессивной среде, для последующей оценки и прогнозирования его коррозионной стойкости в этой агрессивной среде.

Известен способ защиты поверхности исследуемого образца в момент переноса последнего из электрохимической ячейки в спектрометр, основанный на исключении контакта образца с атмосферой при использовании ячеек специальной <онструкции, непосредственно соединенных с электронным спектрометром, Укаэанные ячейки серийно не выпускаются, сложны в изготовлении, гак как соединены с вакуумной, "èñòåìîé и, следовательно, имеются жесткие требования к их конструкции, связанные с недопу.„.. Ж„„1748Î23 А1 (54) СПОСОБ КОНСЕРВАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА (57) Изобретение относится к исследованию антикоррозион ных свойств материалов, точнее к способам анализа состояния поверхности корродирующего металла в реальных условиях жидкой фазы. С целью расширения круга исследуемых материалов, после выдержки образца заданное время в химически активной среде на его поверхности формирует пленку непосредственно в этой среде путем замораживания капли среды на исследуемой поверхности с последующим размораживанием этой пленки в спирте и намораживанием на поверхности пленки спирта. 2 табл. стимостью попадания жидкой фазы в спектрометр со сверхвысоким вакуумом, Кроме того, для электронных спектрометров разных форм такие электрохимические ячейки должны иметь индивидуальную конструкцию, связанную с конструкцией устройства ввода образца в спектрометр.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является метод, основанный на использовании раствора гидразина для защиты поверхности образца от взаимодействия с кислородом воздуха во время переноса из электрохимической ячейки в спектрометр раСтвора гидразина.

Сущность способа-прототипа заключается в следующем: после проведения электрохимических испытаний электролит

1748023 замещают обескислороженной водой, а затем — жидким гидрази нам (образец при этом не соприкасается с воздухом), Далее образец извлекают на воздух и избыток жидкости снимают с него фильтровальной бумагой. После этого образец, поверхность которого остается смоченной тонкой пленкой гидразина, помещают в камеру спектрометра, где остаток гидразина быстро испаряется в высоком вакууме.

Гидразин быстро количественно реагирует с кислородом воздуха, вследствии этого наличие пленки гидразина практически предотвращает взаимодействие металлической поверхности с кислородбм воздуха за время переноса образца, -Известный способ имеет ряд ограничений при выборе материалов исследования, электролитов, области изучаемых температур и режимов электрохимической обработки;

В качестве образцов нельзя использовать материалы соединения которых на поверхности могут вступать в реакцию с ги,.разином; продукты коррозии которь1х высокопаристы, так как в поры попадает гидразин и на спектрах появляются пики азота; продукты коррозии которых coqepжат 02 и Ng, так как количество этих продуктов при использовании гидразинного способа нельзя определить; продукты коррозии и состав поверхности которых претерпевают значительные изменения на стадии медленного охлаждения при погружении в гидразин образца из горячега раствора электролита; поверхностный слой которых, сформированный под напряжением, может измениться при отключении напряжения, которое необходимо осуществлять при погружении .образца в гидразин.

Целью изобретения является расширение номенклатуры исследуемых материалов.

Поставленная цель достигается тем, что после выдержки образца заданное время в химически активной среде на его поверхности формируют пленку непосредственно в этой среде путем замора>кивания капли среды на исследуемой поверхности с последующим размораживанием.этой пленки в спирте и намораживанием на поверхности пленки спирта. Таким образом, образец подготовлен к исследовани,о поверхностночувствител ьн ыми методами.

Пример 1. Образцы стали 12Х18Н1ОТ размером 8х8х2 мм перед опытом защищали шлифовальнай бумагой, промывали водой и этиловым спиртом, К нерабочей стороне образца приклеивали стеклянную трубочку диаметром 7 мм и длиной 150 мм.

Трубочку с образцом вставили в крышку рабочей ячейки так, чтобы во время предварительной продувки раствора аргоном сталь не была погружена в раствор. После продувки аргоном и удаления кислорода из установки образец опускали, Опыт проводили в

30 -ной муравьиной кислоте при комнатной температуре, Сталь 12Х18Н10Т в этих условиях активна растворяется.

Через 1 трубочку приподнимали, при этом на поверхности образца оставалась капля раствора. Сверху в трубочку заливали жидкий азот, В течение 1-2 мин капля "aмерзала. Затем всю крышку рабочей ячейки переносили в соседнюю ячейку, заполненную деаэрированным этилавым спиртам.

Трубочку с образцом опускали в спирт, после чего капля таяла, образец промывали для того, чтобы удалить с поверхности стали избыток кислоты. Затем образец поднимали нац спиртам и вторично заливали в трубочку жидкий азот. На поверхности образца на25 мерзала капля спирта. После этага образец вынимали на воздух, погру>кали в дыаар с жидким азотом (для более глубоко о замараживания), отделяли пинцеам ат трубочки, помещали a дер>катель и на нем — в электронный спектрометр, Камеру ввода, предварительно заполненную аргонам, вакуумировали и таким образом каплю спирта испаряли, после чего поверхность стали в камере анализатора исследовалась методом РсрЭС, Для получения полученных результатов параллельна проводили аналогичную подготовку испытание образца беэ применения жидкого азота. Полученные данные приведены я таблице 1

Из данных таблицы видно, что в поверхностном слое образца, не замороженного жидким азотом, соотношение металлической фазы (Fe и Cr к окисленной (Fe и о а, «з+ . з+

Сг ) значительна меньше, чем в поверхностном слое, законсервированном предлагаемым способом, Известно, что при растворении в активном состоянии на поверхности должны находится в большом количестве элементы в нулевой степени окисления, что и смогли мы показать, ис-. пользуя способ консервации, Пример ". Известно, что поверхность алк>миния часта.покрыта оксидом А!20з, который мгновенно образуется при контакте металла с воздухом, Также, как и в примере

1, были проведены испытания металлического образца в агрессивной среде. Алюминий выдерживался в ЗОД-ной соляной кислоте. При использовании предлагаемого

17л 8023 способа консервации на поверхности алюминия оксид практически не образуется.

Приведенный пример с консервацией поверхности алюминия особенно хорошо демонстрирует достоинства предлагаемого способа, поскольку хорошо известны большле трудности, связанные с проблемой сохранения неокисленной поверхности алюминия, Обычно на практике для достижения такого эффекта (предотвращения окисления поверхности алюминия) требуются сложные технологические операции (например — амальгамирование или работа в бескислородной атмосфере), Пример 3, Известно, что на поверхности стали железо присутствует в виде окислов, Аналогично примеру 1 нами была проведена 5-часовая выдержка образцов стали 08Х17Т в 4;4-ной НСООН при температуре раствора 40 С. При этом для создания пасcèBíîé пленки на образце поддерживался потенциал +0,3 В (НВЭ), Количественное отношение металличеГе нет ского железа к окисленному (), подJ Е ох считанное из максимума Fe2P для образца, 55 замороженного по методике, оказалась—

45, А pfl5l образца II )OI18 oflbIT3 flpOOTo промытого в спиРте () оказалось 70, т.е. е мет 30 ."е ох окисленного железа (находящегося в окисле

Fe203) в неэамороженном образце значительно больше, что мам<но объяснить окислением некоторого количества металлического железа при контакте образца с воздухом, На большую достоверность результата, полученного при замораживании образца, указывает и близкое положение максимумов Металлического железа.и образца, замороженного азота, Пример 4. Было проведено сопоставление состава поверхности стали

12Х18Н10Т после выдержки ее в агрессивном растворе (муравьиной кислоте) и затем защищенной пленкой раствора гидразингидрата при перенесении образца в камеру спектрометра и поверхности, защищенной при помощи способа консервации.

Атомные отношения окисленных и нео5 кисленных компонентов и состав поверхности стали 12Х18Н10Т после выдержки в

30;ь-ной НСООН и обработкой различными способами приведены в табл. 2, Из аналлза полученных результатов

10 следует, что гидразин-гидрат не предохраняет от окисления на воздухе поверхность образца, поскольку железо, хром и никель в металлическом состоянии отсутствует на поверхности, Железо и хром обнаружены

15 лишь в окисленном состоянии, Способ консервации замораживанием предохраняет от окисления поверхность стали — на поверхности присутствуют железо, хром и никель в металлическом состоянии, 20 В следствие отсутствия Nl на поверхности при использовании гидразин-гидрата (никель не обнаружен, так как вероятно покрыт толстым слоем окислов хрома и железа) искажастся и количественный

25 элементный состав поверхностной пленки стали — отношение Fe;Cf Nt, Формула лзобретения

Способ консервации поверхности ме30 таллического образца, обработанной в химически активном растворе и предназначенной для последующего ее исследования поверхностно-чувствительными методами, по которому на поверхности

35 образца после выдержки его заданное время в химически акт|лвной среде формируют пленку, предотвращающую окисление поверхности образца кислородом воздуха, и удаляют пленку непосредственно перед ис40 следованием, î-,л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения номенклатуры испытуемых материалов, пленку формируют непосредственно в среде путем замораживания капли среды на исследуемой поверхности, 45 последующего размораживания этой пленки в спирте и намора>кивании на поверхности пленки спирта, Таблица 1

1748023

Таблица 2

Редактор M.Áîêàðåâà Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M,Êåðåöìàí

Заказ 2499 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул, Гагарина, 101