Использование композитов для защиты от коррозионного воздействия

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2017 ISSN 2410-6070

Наука молодых - инновационному развитию АПК: материалы VI всероссийской науч. - практ. конф. молодых ученых. - Уфа. : Башкирский ГАУ, 2014. - С. 202 - 207.

© Запылихин Ю. С., Андрианова Л. П., 2017

УДК 620.197.6

М.М. Иванов

бакалавр конструк.-технол. обеспеч. машиностр. произв., студент УГАТУ,

г. Уфа, РФ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПОЗИТОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Аннотация

Актуальность темы обосновывается расширением областей применения композитных материалов. Целью статьи является показ важности данного вида материалов, разъяснение принципа действия и результатов применения композитов. Они нашли место практически во всех отраслях промышленности как в роли материала, являющегося основой всей детали, так и как покрытие, защищающее основной материал от воздействия агрессивных сред. В данной статье произведён обзор основных понятий, связанных с композиционными материалами в качестве защитного покрытия.

Ключевые слова

Покрытие, коррозия, композиты, пассиватор, смесь, композиция, полимеры.

Защитные покрытия на основе полимерных связующих различного состава в машиностроении используют для предотвращения или снижения интенсивности разрушения деталей и узлов машин, механизмов и технологического оборудования, подвергающихся воздействию эксплуатационных факторов. Эффективность действия и функциональное назначение покрытия обуславливаются определённой комбинацией компонентов, включающих высокомолекулярную основу, антиоксиданты, пигменты, наполнители и др. Принципиальными способами подхода к технологическим процессам нанесения покрытий являются использование растворителей или воздействие повышенной температурой с целью достижения необходимых реологических характеристик полуфабриката, являющегося основой формируемого покрытия.

Способность металла противостоять коррозии зависит от следующих показателей: механической изоляцией от агрессивной среды; адгезией покрытия к изделию, препятствующей образованию новой фазы (ржавчины) на границе раздела металл - покрытие; замедлением электродных реакций, обусловливающих коррозионный процесс, путём создания условий, при которых возможна пассивация металла; структурными превращениями, определяющими свойства покрытий. Все вышеперечисленные факторы имеются в алюмокерамическом покрытии. За счет композиционной структуры в условиях агрессивной среды в нем происходит образование множества микрогальванических элементов, стимулирующих течение химических реакций образования нерастворимого осадка, который плотно закупоривает поры и покрывает шероховатости. Данный осадок выполняет роль диффузнного барьера или пассиватора, предотвращающего достижение агрессивной средой металла. По это причине описанное покрытие - протекторное пассивирующее. Такая особенность делает его "самозалечивающимся", то есть область с механическим разрушением под влиянием агрессивной среды постепенно покрывается нерастворимым осадком, надежно изолирующим металлическую основу, а керамика в свою очередь является причиной повышенных механических характеристик.

Преимущества композитов:

• высокая удельная прочность

• высокая жёсткость

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2017 ISSN 2410-6070_

• высокая износостойкость

• высокая усталостная прочность

• из композиционных материалов возможно изготовить размеростабильные конструкции

• легкость

Композиционные покрытия могут иметь в составе как два так и более отдельных самостоятельных покрывающих материалов, нанесенных либо послойно, либо в виде смеси. К отдельной категории смешанных покрытий относятся так называемые керметы - смеси керамики и металла. Они обладают одновременно теплоемкостью и прочностью керамики в совокупности с пластичностью и теплопроводностью металлов. Существуют два наиболее перспективных метода производства специальных сплавов и керметов - это метод быстрого затвердевания и механическое легирование. Также возможно нанесение покрытия распылением, плазменным напылением или с помощью детонационной пушки.

Одним видом из всех разновидностей керметов является алюмокерамическое покрытие. Изначально оно изготавливалось для защиты корпусов ледоколов, нефтяных платформ и изделий, эксплуатируемых в сильно- и слабо- агрессивных средах (рН = 2.. .12) и растворах солей. В купе с обеспечением коррозионной стойкости, покрытие должно было иметь высокую износостойкость, способность сохранять свойства при гибке и холодной штамповке изделия, эффективно защищать сварные швы и на протяжении всего времени эксплуатации гарантировать защитные и декоративные показатели. Данное покрытие композиционное, хорошо сцепленое с основой, состоящее из алюминиевой матрицы с равномерно распределенными в ней металлургически связанными частицами керамики и интерметаллидов. Получено методом высокоэнергетического напыления расплавленных в плазменном сверхзвуковом потоке частиц алюминия и керамики на предварительно обработанную поверхность. Алюмокерамическое покрытие стоит наравне с лакокрасочными и гальваническими покрытиями, получаемыми окунанием в сплав, стеклоэмалевыми, битумными, битумно-резиновыми, полимерными и эпоксидными. Данное покрытие обладает высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред с водородным показателем рН=2-12. При эксплуатации изделия в различных условиях происходит действие совокупности факторов естественного старения (температуры, совместно температуры и влаги, агрессивных сред, электрических потенциалов). При этом алюмокерамическое покрытие не изменяет своих изначальных свойств и выполняет защитную функцию, выдерживая нагрев до 450°С. «При нанесении на сварные швы не только защищает шов от коррозии, но и придает сварному соединению повышенную сопротивляемость зарождению коррозионно-усталостных трещин, в том числе инициируемых в линии сплавления при повторно-статическом нагружении. Наличие алюмокерамического покрытия защищает также участки с частичными отслоениями покрытия. Зависимости защитных свойств от его толщины в пределах 150-400 мкм не выявлено. Алюмокерамическое покрытие не требует дополнительной пропитки и прокатки, превосходит алюминиевое по коррозионной стойкости более чем в 2 раза, а по износостойкости в 6-8 раз» [1, с. 2].

Также, на сегодняшний день инженеры в области строительства разработали продуктивный композит для защиты металлических поверхностей от коррозии - пермакор. Уникальность нового покрытия состоит в том что в его состав практически не входят растворители или акриловые и полиуретановые составляющие. Покрытие пермакор защищает металл не только от атмосферных воздействия, но также и поверхности емкостей и труб, находящиеся в непосредственном контакте с различными химическими веществами. Помимо того, новинка используется для обработки металлоконструкций, укладываемых в землю. Причем поверхности металла обрабатываются как снаружи, так и изнутри. Есть также еще одно преимущество пермакор: совместимость с катодными защитами. И это не единственное преимущество защитного материала. Покрытие пермакор имеет отличную адгезию, сопротивляемость механическим нагрузкам, экономично в расходовании. И еще одним из главных достоинств покрытия является его экологичность что подтверждается различными международными сертификатами.

Конкурентом для лакокрасочных, гальванических, а также стеклоэмалевых, битумных, битумно-резиновых, полимерных и эпоксидных покрытий и электрохимической защиты является металлизационно-лакокрасочное покрытие спрамет. Спрамет - это смесь, состоящая из комбинированных металлизационно-лакокрасочных покрытий, которые способны обеспечить защиту от коррозии сроком до 50 лет. Каждый слой

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2017 ISSN 2410-6070_

обладает определёнными свойствами — жаростойкостью, огнеупорность, теплостойкость и так далее. Смесь спрамет может быть нанесена как в условиях производства, так и при ремонте — по месту эксплуатации объекта. Противостояние спрамет механическим дефектам, отсутствие подслойной коррозии и цены сопоставимые с качественным нанесением краски делают эту смесь наиболее подходящей для долгосрочной защиты от коррозии особенно ответсвенных и уникальных объектов. Под влиянием типичных эксплуатационных факторов старения (времени, совместного действия температуры и влаги, неблагоприятных сред, разности электрохимических потенциалов) спрамет сохраняет свои первоначальные характеристики: способна выдержать нагрев до 650°С, обладает высокими механическими показателями такими как износостойкость, гибкость, а также отлично препятствует процессу коррозии. Особенно эффективно спрамет защищает сварные швы и на протяжении всего жизненного цикла изделия сохраняет защитные и декоративные свойства. Общие затраты на эксплуатацию изделий, на которых нанесенная защитная смесь спрамет в 2-4 раза меньше, если проводить сравнение с лакокрасочным или каким-либо другим известным на сегодняшний день покрытием.

Коррозионная стойкость смеси спрамет является следствием действия следующих факторов:

1) базовый металлизационный слой спрамет сам по себе обладает хорошей способностью противостояния коррозии;

2) пропитка пор металлической матрицы специальными связующими составами действует как усилитель антикоррозионных свойств системы в целом в широком спектре агрессивных сред и температур;

3) при возникновении дефекта композиции спрамет до поверхности детали в дело вступает дополнительный механизм защиты, а именно протектор, не позволяющий подслойной коррозии развиваться и затягивающий образовавшееся повреждение.

При повреждении металлической матрицы в агрессивной среде защищаемый металл и металл покрытия в присутствии воды вступают в реакцию, образуя при этом гальваническую пару. Разность значений потенциалов в получившейся цепи определяется местоположением металлов в электрохимическом ряду напряжений. Так как материалом, который необходимо защитить от воздействия вредных факторов, обычно, являются черные металлы, материал покрытия начинает расходоваться, защищая при этом металл основы и затягивая дефектную область. При этом скорость протекания реакции, приводящей к коррозии, находится в зависимости от разности электродных потенциалов пары. Также, если повреждение имеет лишь поверхностный характер (царапина), оно заполняется продуктами, образующимися в результате реакции окисления материала покрытия, при этом происходит или полная остановка процесса коррозии или существенное его замедление. К примеру, в морской и пресной водах алюминий и цинк реагируют со скоростью 3-10 микрон в год, обеспечивая до 25 лет стойкости к коррозии при толщине слоя равной 250 мкм.

Итак, подведём итог выше сказанным фактам. Высокая коррозионная стойкость, способность к восприятию ударных нагрузок, отличное качество поверхности, красивый внешний вид обусловили широкое применение композиционных материалов практически во всех отраслях промышленности. Другими словами, композит - это материал будущего.

Список использованной литературы:

1. ЗАО "Завод АКОР ЕЭЭК". Статья «Новое антикоррозийное алюмокерамическое покрытие на основе плазменного нанесения».

2.Чуппина С.В. диссертация «Физико-химические закономерности формирования и деградации органосиликатных покрытий в системах полиорганосилоксан-силикат-оксид» кандидата химических наук : 02.00.04 Санкт-Петербург 2000г.

3. Ледванов М.Ю., Стукова Н.Ю., Бизенкова М.Н. Журнал «Современные наукоемкие технологии». № 8, 2013. Часть 1.

4. Филимонов С.Ю. диссертация «Закономерности формирования структуры и свойств поверхностного слоя стали 45, модифицированной методами электровзрывного легирования и электронно-пучковой обработки» кандидата технических наук : 01.04.07 Томск 2012г.

5. Кайдриков Р.А. [и др.] ; Федеральное агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №12/2017 ISSN 2410-6070

проф. образования Казанский гос. технологический ун-т. Коррозия и защита металлов учебное пособие -Казань 2007г.

© Иванов М.М., 2017

УДК 004.912

П.Е. Дрягин

студент АНО ВО МОСИ г. Йошкар-Ола, РФ E-mail: mysic-pavel@live.com А.Г. Иванов студент АНО ВО МОСИ г. Йошкар-Ола, РФ E-mail: ivanof.me@gmail.com Научный руководитель: И.Б. Кондратенко канд. пед. наук, доцент АНО ВО МОСИ, г. Йошкар-Ола, РФ E-mail: kondratenkoib@yandex.ru

ЭЛЕКТРОННОЕ РАСПИСАНИЕ КАК НЕОБХОДИМАЯ ЧАСТЬ СОВРЕМЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА ВУЗА

Аннотация

В работе представлены аргументированные доказательства необходимости использования электронного расписания в работе образовательного учреждения.

Ключевые слова

Расписание, занятия, электронное, учебный процесс, ВУЗ, информатизация.

Современные технологии проникли во все сферы человеческой жизни, образование не является исключением. Сейчас трудно представить жизнь современного человека без таких устройств как смартфон, планшет или таких технологий как интернет, мессенджеры, электронная почта и социальные сети. На фоне всех этих технических инноваций, прочно закрепившихся в нашей жизни, традиционное расписание, обычно представленное в форме доски объявлений расположенной недалеко от входа в образовательную организацию, кажется неуместным архаизмом.

Каждая современная образовательная организация зачастую имеет своё информационно образовательное пространство, в которое входит сайт образовательного учреждения, электронно-образовательный портал, электронно-библиотечная система, внутренняя система взаимодействия сотрудников (корпоративный портал, мессенджер, электронная почта).

На фоне этого невозможность узнать своё расписание с применением современных гаджетов вызывает достаточно сильный дискомфорт.

Какие же преимущества несет с собой внедрение электронного расписания в образовательное пространство?

Нами, было создано и внедрено в работу электронно-образовательного пространства АНО ВО «МОСИ» электронное расписание для студентов. Это позволило любому студенту, находясь в любом месте, узнать какие занятия у него будут, в какое время и в какой именно аудитории. Так же представилась возможность мгновенно отслеживать изменения в графике учебного процесса.

Перед созданием нашей версии электронного расписания, были рассмотрены следующие программные