DOI 10.33267/2072-9642-2020-3-37-42

УДК 541.138.2

Ю.А. Ивашкин, канд. физ.-мат. наук, доц., Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А.А. Обозов, ст. преподаватель, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С.П. Симохин, ст. преподаватель, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
(ФГБОУ ВО БГИТУ)

Аннотация. Приведены результаты электрохимических исследований состояния поверхности углеродистых сталей перед нанесением гальванических железных покрытий с целью определения оптимальных режимов анодной обработки, позволяющих обеспечить максимально возможную величину адгезии. Изучена возможность проведения финишной анодной обработки углеродистых сталей непосредственно в проточном хлористом электролите железнения с дисперсными частицами электрокорунда. Выявлены особенности процесса анодной обработки стали в хлористом электролите.

Ключевые слова: углеродистая сталь, анодная обработка, хлористый электролит, пассивация, ремонт, восстановление, адгезия электролитических покрытий.

Список использованных источников:
1. Кисель Ю.Е., Гурьянов Г.В. Структура и некоторые прочностные свойства электролитических сплавов на основе железа // Упрочняющие технологии и покрытия. 2009. № 7 (55). С. 25-29.
2. Лазерная обработка износостойких композиционных электрохимических покрытий / Г.В. Гурьянов [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. № 9 (69). С. 32-37.
3. Кисель Ю.Е., Гурьянов Г.В. Влияние дисперсной фазы на коэффициент вариации микротвердости композиционных электрохимических покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. 2009. № 3 (51). С. 18-20.
4. Ивашкин Ю.А. Особенности анодной обработки стали 40Х в 35%-ной серной кислоте, содержащей ионы хлора // Электрохимия. 2005. Т. 41. № 3. С. 357-360.
5. Ивашкин Ю.А. Влияние технологических примесей в электролите предварительной анодной обработки на качество восстановленных деталей // Ремонт, восстановление и модернизация. 2006. № 7. С. 44-49.
6. Ивашкин Ю.А., Голубчик Е.М. Анодная обработка стали 40Х в 35%-ной серной кислоте, содержащей ионы железа // Коррозия: материалы, защита. 2006. № 10. С. 1-7.
7. Ивашкин Ю.А., Быхалова А.Ю., Гусарова Е.С. Анодная обработка углеродистых сталей перед нанесением гальванических покрытий // Ремонт, восстановление и модернизация. 2011. № 6. С. 8-12.
8. Макаричев Ю.А., Иванников Ю.Н. Методы планирование эксперимента и обработки данных: учеб. пособие. Самара: СГТУ, 2016. 131 с.

Investigation of the Process of Anodic Treatment of Carbon Steels in a Flowing Chloride Electrolyte with Dispersed Particles of Fused Alumina

Yu.A. Ivashkin, А.А. Obozov, S.P. Simokhin
(Bryansk State Technical University)

Summary. The results of electrochemical studies of the state of the surface of carbon steels before applying galvanic iron plating coatings in order to determine the optimal anode treatment conditions allowing to ensure the maximum possible adhesion value are presented. The possibility of finishing anode treatment of carbon steels directly in the flowing iron plating chloride electrolyte containing dispersed particles of fused alumina has been studied. The features of the process of anode treatment of steel in a chloride electrolyte are identified.

Keywords: carbon steel, anode treatment, electrolyte chloride, passivation, repair, restoration, adhesion of electrolytic coatings.

Реферат. Цель исследований – определение режимов анодной обработки в проточном хлористом электролите железнения с дисперсными частицами электрокорунда с целью получения максимальной адгезии покрытий. Использовались различные марки углеродистых сталей, из которых изготавливалось по 3-5 цилиндрических образцов ∅2±0,01 мм и длиной 20 мм. К одному торцу образца припаивался гибкий провод с клеммой для подключения к потенциостату. Другой торец служил анодом. Образцы, помещенные в стеклянные трубки с внутренним диаметром 3 мм, заливались эпоксидной смолой. Торец трубки шлифовался и обезжиривался спиртом. Катод – электрод из платины (площадь поверхности 2 см2), электрод сравнения – хлоридсеребряный электрод в растворе КСl. Электрохимическая ячейка заполнялась электролитом и соединялась с электродом сравнения солевым мостиком. Поляризационные кривые регистрировались потенциостатом «IPC-compact» и отображались на экране ноутбука. Исследования проводились при температуре 20- 50 °С. Анализировалась экспериментальная зависимость плотности анодного тока от потенциала образца в интервале (–0,5)-(+2) В при линейной развертке со скоростью 10 мВ/с. Поляризационные кривые достоверны при кратности воспроизведения для каждого образца 3-5 раз с точностью 5-10%. Потенциал, соответствующий критическому току пассивации для углеродистых сталей, увеличивается в интервале (–0,15)-(+0,1) В при травлении в алюмосульфатном электролите и уменьшается в интервале (+0,18)-(+0,12) В при травлении в хлористом электролите (температура 20-50°С). Пассивация сталей проводится при температуре 20-50 °С и потен циалах 0,2-0,4 В. Ток в пассивной области увеличивают в 2,5-4 раза по сравнению со значениями алюмосульфатного электролита в области потенциалов 0,7-1,3 В. Установлено, что максимальная адгезия при анодной обработке и железнении стали 45 в проточном хлористом электролите при давлении 230-260 МПа достигается при концентрации частиц электрокорунда 40-80 г/л, скорости протока электролита 1,5-2,5 м/с и плотности анодного тока 15-25 кА/м2. При анодной обработке стали 45 в алюмосульфатном электролите величина адгезии железных покрытий составляет (460±40) МПа.

Abstract. The purpose of the research is to determine the conditions of anode treatment in flowing iron plating chloride electrolyte containing dispersed particles of fused alumina in order to obtain maximum adhesion of coatings. Various grades of carbon steels were used, of which 3-5 cylindrical samples 2.00 +/- 0.01 mm in diameter and 20 mm long were made. A flexible wire with a terminal for connection to a potentiostat was soldered to one end of the sample. The other wire end served as the anode. The samples placed in glass tubes having an inner diameter of 3 mm were filled with epoxy. The end of the tube was ground and degreased with alcohol. The cathode was an electrode made of platinum (a surface area was two square centimeters); the reference electrode was a silver chloride electrode in a KCl solution. The electrochemical cell was filled with electrolyte and connected to the reference electrode with a salt bridge. Polarization curves were recorded with an IPC-compact potentiostat and displayed on a laptop screen. Studies were performed at a temperature of 20-50 Centigrade. The experimental dependence of the anode current density on the sample potential in the interval of ((0.5) - (+ 2) V was analyzed with a linear sweep at a speed of 10 mV/s. Polarization curves were reliable when the reproduction multiplicity was 3-5 times for each sample at an accuracy of 5-10 %. The potential corresponding to the critical passivation current for carbon steels increased in the range of (–0.15) - (+ 0.1) V during etching in aluminosulfate electrolyte and decreased in the range of (+0.18) - (+ 0.12) V when etched in chloride electrolyte (at a temperature of 20- 50 Centigrade). The passivation of steels was performed at a temperature of 20-50 Centigrade and potentials of 0.2-0.4 V. The current in the passive region was increased 2.5-4 times in comparison with the values for aluminosulfate electrolyte in the potential range of 0.7- 1.3 V. It was found that the maximum adhesion during the anodic treatment and iron plating of steel 45 grade (0.45 % carbon) in a flowing electrolyte chloride at a pressure of 230- 260 MPa was achieved at a concentration of fused alumina particles of 40-80 g/l, at an electrolyte flow velocity of 1.5-2.5 m/s and at a anode current density of 15-25 kA/sqm. Durin