|
Materiały inżynierskie
|
2008/2009 |
Wykonał: Adam Kocięcki ZOD Nowa Sól |
Temat: Powłoki ochronne |
Studia zaoczne inżynierskie II rok |
Ocena: |
Data: |
Podpis: |
WPROWADZENIE
Korozja - stopniowe niszczenie tworzyw (przede wszystkim metali) wskutek chemicznego lub elekrochemicznego oddziaływania środowiska. Skutkiem korozji mogą być:
wżery, pęknięcia, zmatowienie oraz kruchość korozyjna.
Ważną rolę w zapewnieniu długotrwałego użytkowania urządzeń i ich elementów jest oprócz dokładnego wykonania, także odpowiednie zabezpieczenie antykorozyjne tych powierzchni które nie współpracują ze sobą bezpośrednio.
Powłoka ochronna - warstwa materiału nałożona na powierzchnię części metalowej lub niemetalowej w celu zabezpieczenia jej przed korozją lub uszkodzeniami Powłoka metalowa powłoka z metalu na powierzchni chronionego tworzywa; w zależności od sposobu nakładania powłoki rozróżnia się powłoki: elektrolityczne, metalizacyjne, platerowe, kontaktowe.
Powłoka tlenkowa - powłoka wytworzona w sposób naturalny lub sztuczny na metalu lub stopie, w skład której wchodzą tlenki metali podłoża
Powłoka malarska - powłoka wytworzona wskutek zestalania się ciekłego powłoko twórczego materiału malarskiego (farby olejnej,1akieru itp.), rozprowadzonego na powierzchni pokrywanego materiału (np. metalu) w postaci przylegającej do niej warstewki.
Powłoka anodowa - powłoka z metalu, który w określonym środowisku korozyjnym jest mniej szlachetny niż metal podłoża, a więc jego potencjał elektrochemiczny jest bardziej ujemny niż potencjał chronionego metalu. Powłoka chroni metal podłoża nie tylko w sposób mechaniczny,1ecz i elektrochemiczny.
Powłoka katodowa - powłoka z metalu, który w określonym środowisku korozyjnym jest bardziej szlachetny niż chroniony metal, a więc wykazuje potencjał elektrodowy bardziej dodatni niż potencjał chronionego metalu. Powłoka chroni metal tylko mechanicznie i zapewnia ochronę tylko wówczas, gdy jest całkowicie szczelna.
Powłoka chemiczna - powłoka z metalu lub stopu wytworzona w wyniku redukcji chemicznej, najczęściej stosowanym reduktorem jest podfosforyn sodowy, a najczęściej osadzaną powłoką jest powłoka niklowa.
Powłoka galwaniczna - powłoka elektrolityczna z metalu lub stopu nałożona na inny metal lub stop, powstająca w wyniku redukcji prądem elektrycznym (na katodzie) jonów metali do metalu
Powłoka konwersyjna - powłoka niemetalowa wytworzona na powierzchni metalu w wyniku obróbki chemicznej,1ub elektrochemicznej, stanowiąca dodatkową warstewkę, w skład której wchodzą związki metalu Takimi powłokami są np.: powłoki chromianowe na cynku, kadmie, srebrze, powłoki tlenkowe na stali.
Powłoka ceramiczna - powłoka z materiału ceramicznego. Powłokę uzyskuje się przez nałożenie sproszkowanego szkliwa na wytrawioną lub w inny sposób przygotowaną powierzchnię metalu a następnie ogrzanie tego metalu w piecu do takiej temperatury, w której szkliwo mięknie i wiąże się z podłożem.
1. Pojęcia podstawowe
Podczas eksploatacji maszyn, urządzeń, instalacji, materiały, z których zostały one
wytworzone ulegają zużyciu. Proces zużycia jest spowodowany przez oddziaływanie
wymuszeń zewnętrznych - mechanicznych, cieplnych, chemicznych, elektrochemicznych,
mikrobiologicznych, elektrycznych lub promieniowania. W rzeczywistości zużycie jest
najczęściej wynikiem współdziałania różnych czynników.
Procesy zużycia przebiegają od powierzchni ciała stałego w głąb, prowadząc do zmian
właściwości i uszkodzeń, a zasięg oddziaływania wymuszeń zewnętrznych, stanowiących
przyczyny zużycia eksploatacyjnego wyznacza tzw. eksploatacyjną warstwę wierzchnią.
Warstwa wierzchnia to część materiału, z jednej strony ograniczona rzeczywistą
powierzchnią ciała stałego, a z drugiej materiałem rdzenia, składająca się z kilku stref
przechodzących płynnie jedna w drugą, o zróżnicowanych rozmiarach, odmiennych cechach
fizycznych i niekiedy chemicznych, w stosunku do cech materiału rdzenia (rys. 1).
Rys. 1 Schemat budowy metalu w przekroju od powierzchni
Najpowszechniej występującymi procesami powierzchniowego niszczenia materiałów są:
− korozja,
− zużycie przez tarcie.
Biorąc pod uwagę skutki, zużycie może przebiegać z szybkością adekwatną do założonej
trwałości obiektu. Niezależnie od skutków, należy zawsze przeciwdziałać zużyciu mając na uwadze zwiększenie trwałości elementów maszyn i ich niezawodność. Straty wywołane procesami zużycia są ogromne i trudne do oszacowania, ponieważ dotyczą strat materiałów, robocizny, energii, remontów i in.
Podstawową funkcją warstw powierzchniowych jest odizolowanie chronionego metalu od
środowiska oraz zastosowanie pokrycia z materiału, który posiada większą odporność np. na
korozję, zużycie ścierne, czy własności antyadhezyjne, bądź nadanie lepszych własności
warstwie wierzchniej chronionego metalu przez wprowadzenie zmiany składu chemicznego, a
także struktury. W wypadku ochrony metali przed korozją przy pomocy powłok metalowych występuje jeszcze poza funkcją izolacji od środowiska bardzo ważny mechanizm ochrony - ochrona elektrochemiczna. Polega ona na pokrywaniu metalu powłoką metalu o bardziej
elektroujemnym potencjale, który sam ulegając korozji tworzy bardziej szczelne produkty
korozji, które także wypełniają uszkodzenia powłoki nie dopuszczając do korozji chronionego
podłoża. Taki rodzaj powłok nazywa się powłokami anodowymi, przykładem ich jest
powłoka cynku na stali, której mechanizm działania przedstawiono na rys. 1.3a. Jeżeli zaś
metal powłoki posiada potencjał elektrochemiczny wyższy niż posiada metal podłoża, to ten
rodzaj powłoki nazywa się powłoką katodową, a jej ochrona sprowadza się do odizolowania
chronionego podłoża od środowiska korozyjnego. Ten rodzaj zabezpieczenia wymaga
całkowitej szczelności powłoki, w przeciwnym razie podłoże ulega silnej korozji wżerowej,
jak w wypadku powłoki cynowej na stali przedstawiony na rys. 1.3b.