Структурные особенности химических покрытий ni-p-cu

представлен на рисунке. В основу методики оценки технического состояния РГСЗ положено последовательное применение современных средств неразрушающего контроля для выявления и описания параметров существующих дефектов с последующей оценкой критериев их технического состояния. Прогнозирование остаточного ресурса осуществлено на основе достоверных моделей прогноза развития выявляемых дефектов. В основу моделей прогнозирования положены результаты дополнительных исследований дефектов коррозионного повреждения.

Таким образом, разработка методики оценки технического состояния РГСЗ с применением современных методов неразрушающего контроля по-

зволяет достоверно решать проблему технического мониторинга РГСЗ и прогнозировать остаточный срок эксплуатации.

Список литературы

1. СТО 00220256-005-2005. Швы стыковых, угловых и тавровых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля.

2. РД РОСЭК 001-96. Машины подъемные, конструкции металлические, контроль ультразвуковой. Основные положения.

3. ГОСТ 23118-99. Конструкции стальные, строительные, общие технические условия.

4. ВСП 34-01-03. Руководство по расчету и конструированию металлических резервуаров и трубопроводов на складах горючего МО РФ.

УДК.631.3-77.004 С.И. Бабяк, аспирант

ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства»

СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ №-Р-Си

В течение последних лет появились разработки химических методов получения металлических покрытий различными сплавами из жидких сред. С переходом от электролиза к химическому осаждению исключается потребность в источниках постоянного тока, отпадает необходимость сообщать электрическую проводимость поверхности изделий из неметаллических материалов и появляется возможность нанесения равномерного по толщине при условии равнодоступности раствора ко всей покрываемой поверхности изделия.

При восстановлении размеров деталей с небольшим износом представляют интерес химические покрытия №-Р с добавлением до 1,5 % меди, обладающие высокой износостойкостью, микротвердостью и адгезией.

Сущность метода химического осаждения заключается в восстановлении металлов из растворов их солей. При этом наряду с исходными солями в раствор вводят восстановители и различные добавки, стабилизирующие свойства растворов и регулирующие скорость и механизм процесса осаждения.

Для химического осаждения металлов используют различные восстановители: гипофосфит, гидразин, формальдегид, борогидрид, боразины, гидра-зинборан, а также ионы металлов в низшей степени окисления (Бе2 + 8п2 +, Т13 +, Сг2+, Со2 +). Выбор восстановителя определяется главным образом природой осаждаемого металла.

Наибольшее применение для химического никелирования получили растворы, содержащие в качестве восстановителя гипофосфит натрия, которые

используют для получения никелевых и кобальтовых покрытий, так как именно эти металлы обладают в достаточной степени автокаталитическими свойствами.

Фосфор в химически восстановленном никеле находится не в виде фосфида, т. е. производного фосфористого водорода, а в виде твердого раствора фосфора в никеле. Подобное строение осадка существенным образом определяет физико-механические свойства покрытия.

Установлено, что помимо фазы твердого раствора фосфора в никеле (гексагональная плотная упаковка) существует ряд химических соединений состава №3Р, №5Р2, №2Р. При нагревании аморфный осадок переходит в кристаллическое состояние, и этот процесс необратим. Так, в процессе нагрева в вакууме при температуре свыше 300 °С происходит превращение исходной структуры в двухфазную, состоящую из фазы №3Р и фазы твердого раствора (внедрения) фосфора в Р-№ с гранецентриро-ванной кубической решеткой (ГПК). С увеличением температуры нагрева количество фазы №3Р возрастает за счет распада твердого раствора [1, 2]. Сплав №-Р-Си в исходном состоянии представляет собой твердый раствор замещения меди и фосфора в решетке кубического гранецентрированного Р-никеля. Кроме того, введение в раствор ионов более электроположительного металла сдвигает потенциал выделения сплава в более положительную сторону. Стационарный потенциал при осаждении №-Р-сплава из щелочного раствора на углеродистые стали составляет 750 мВ; №-Р-Си — 640.. .660 мВ.

89

а б

Микроструктура химического покрытия никель-фосфор-медь до термообработки (а) и после термообработки при 400 °С 1 ч (б) *500

Одна из основных особенностей покрытия — его слоистость, которая выявляется в результате анодного травления шлифа в 10 %о-м растворе хромовой кислоты при напряжении на элетродах 12 В и продолжительности 5 с. Обычные травите-ли, рекомендуемые для никелевых сплавов, применительно к химически восстановленному никелю оказываются непригодными. Но после термической обработки химически восстановленный никель удовлетворительно реагирует со стандартными тра-вителями никелевых сплавов. Периодичность содержания фосфора подтверждается изменением потенциала осадка, измеряемого во время травления в азотной кислоте.

Покрытия никель-фосфор-медь, осажденные из разработанного раствора, в исходном состоянии имеют слоистую структуру с отдельными крупными сфероидами, которые, в свою очередь, состоят из очень мелких зерен округлой формы. Во время термообработки при 300 °С в течение 1 ч размер зерен выравнивается и наблюдается незначительный их рост (см. рисунок).

Сравнение покрытий №-Р-Си до и после термообработки показало, что термообработка устраняет слоистость в сплаве и способствует образованию более мелкокристаллической равномерной структуры.

После нагрева слоистость в осадках исчезает, происходит дальнейшее укрупнение размеров частиц №3Р. При нагреве покрытий фосфор диффундирует из них в основной металл, на границе которого образуется новая фаза, вероятно, фосфида железа Бе3Р.

Осадок химически восстановленного никеля непосредственно после его получения характеризуется аморфной структурой со случайным распределением в ней фосфора, является метастабильным в отношении как «кристалличности», так и «равновесности» системы смеси твердого раствора фосфора в никеле и соединения №3Р. При нагревании химически восстановленного никеля аморфный

90

осадок превращается в кристаллический, который соответствует двум фазам — фазе никеля (точнее, твердого раствора фосфора в никеле) и фазе интерметаллического соединения №3Р. С увеличением температуры нагрева количество фазы №3Р возрастает за счет распада твердого раствора.

Условия формирования никелевых покрытий и их структурные особенности оказывают решающее влияние на эксплуатационные характеристики покрытий.

Термическая обработка детали с покрытием никель-фосфор-медь, полученным химическим путем, в значительной степени увеличивает его сцепление с основным металлом. Одновременно с этим растет и твердость сплава, достигающая твердости хрома. Деталь с покрытием №-Р-Си нагревают до 350.500 °С и выдерживают ее при этой температуре не менее 1 ч.

Выводы

Сплав №-Р-Си, полученный химическим способом, представляет собой твердый раствор замещения меди и фосфора в решетке кубического гра-нецентрированного Р-никеля.

Покрытия никель-фосфор-медь в исходном состоянии имеют слоистую структуру с отдельными крупными сфероидами, которые, в свою очередь, состоят из очень мелких зерен округлой формы. Термообработка при 300 °С в течение 1 ч приводит к выравниванию размеров зерен и незначительному их росту.

Термическая обработка деталей с покрытием никель-фосфор-медь повышает сцепление покрытия с основным металлом и увеличивает его твердость.

Список литературы

1. Кельман, Е.Я. Химическое никелирование / Е.Я. Кель-ман. — М.: 1958. — Сб. № 3. — С. 41.

2. Зильберфарб, М.И. Химическое никелирование / М.И. Зильберфарб, М.П. Гаретовская. — М., 1958. — Сб. № 1. — С. 31.