Коррозионная стойкость композитного никель-фосфорного покрытия в различных агрессивных средах

Исследована коррозионная стойкость химически осажденных композитных никель-фосфорных покрытий в особо агрессивных средах после изотермических отжигов при различных температурах, сопровождающихся кристаллизацией. Произведен анализ фазового состава покрытия с частицами карбида кремния SiC дисперсностью 0,5-1,2 мкм. Гравиметрическим методом определена потеря массы образцов в результате выдержки в различных концентрированных кислотах в течение 1 сут, а также в растворе азотной кислоты концентрацией от 5 до 65%. При каждой термической обработке использовали стальные образцы-свидетели для определения микротвердости методом Виккерса при нагрузке 100 г.

Установлена зависимость параметров коррозионного процесса от наличия дисперсной добавки и фазового состава покрытия. При непродолжительных выдержках SiC проявляет барьерный эффект, снижаются интенсивность образования при отжиге кристаллического фосфида Ni₃P и коррозионная стойкость, тогда как продолжительные выдержки при более низких температурах формируют порядка 70%Ni₃P, способствуют стабильно высокой твердости и улучшенным показателям коррозионной стойкости. Снижение температуры обработки при одновременном увеличении выдержки уменьшает интенсивность выгорания фосфора с поверхности и деградации свойств покрытия. Концентрация азотной кислоты в растворе на уровне 5-15% является критической и способствует растворению всех покрытий вне зависимости от их состава.

Проведенные исследования и выявленные закономерности позволили установить влияние фазового состава и наличия присадки SiC на формирование основных служебных характеристик никель-фосфорных покрытий - микротвердости и стойкости к воздействию агрессивной среды, а также определить технологические режимы обработки, позволяющие сформировать оптимальные свойства изделий, применяемых в нефтяной и газовой промышленности.

1. Гойхенберг Ю. Н., Полухин Д. С. Структура, свойства и качество композитного никельфосфорного покрытия, наносимого на стальные подложки различного состава // Черные металлы. - 2022. - № 4. - С. 46-49.

2. Полухин Д. С., Гойхенберг Ю. Н. Стойкость Ni-P покрытия, прошедшего кристаллизационный отжиг по различным режимам, при воздействии крайне агрессивных сред // Сб. материалов международной научно-практической конференции «Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2022 (ICMSSTE 2022)», Симферополь. - 2022. - С. 147-156.

3. Логинова О. Ю. Разработка сульфатно-глицинатно-хлоридного электролита и условий электроосаждения сплава никель-фосфор // Дис. ... канд. хим. наук. - Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева. - М., 2016. - 148 с.

4. Abdel Gawad S. A., Baraka A. M., Morsi M. S., Ali Eltoum M. S. Development of Electroless Ni-P-Al2O3 and Ni-P-TiO2 Composite Coatings from Alkaline Hypophosphite Gluconate Baths and their Properties // International Journal of Electrochemical Science. - 2013. - N 8. - Р. 1722-1734.

5. Bahgat Radwan A., Kamran Ali, Shakoor R. A., Himyan Mohammed, Taif Al-salama, Ramazan Kahraman, Moinuddin M. Yusuf, Aboubakr M., Fatima Montemor M., Mohamed Helal Abdullah. Properties enhancement of Ni-P electrodeposited coatings by the incorporation of nanoscale Y2O3 particles // Applied surface science. - 2018. - V. 457, N 1. - P. 956-967.

6. Alexis J., Etcheverry B., Beguin J. D., Bonino J. P. Structure, morphology and mechanical properties of electrodeposited composite coatings Ni-P/SiC // Materials Chemistry and Physics. - 2010. -V. 120, N 2-3. - Р. 244-250.

7. Franco M., Sha W., Aldic G., Malinov S., Cimenoglu H. Effect of reinforcement and heat treatment on elevated temperature sliding of electroless Ni-P/SiC composite coatings // Tribology international. - 2016. - V. 97. - P. 265-271

8. Makarov A. V., Korobov Yu. S., Soboleva N. N., Khudorozhkova Yu. V., Vopneruk A. A., Balu P., Barbosa M. V., Malygina I. Yu, Burov S. V., Stepchenkov A. K. Wear resistant nickel-based laser clad coatings for high-temperature applications // Letters on materials. - 2019. -V. 9, N 4. - P. 470-474. DOI 10.22226/2410-3535-2019-4-470-474.

9. Макаров А. В., Соболева Н. Н., Малыгина И. Ю., Осинцева А. Л. Формирование композиционного покрытия NiCrBSi-TiC с повышенной абразивной износостойкостью методом газопорошковой лазерной наплавки // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2013. - № 11. - С. 38-44.

10. Саврай Р. А., Соболева Н. Н., Малыгина И. Ю., Осинцева А. Л. Контактная выносливость NiCrBSi покрытий, полученных методом газопорошковой лазерной наплавки // Обработка металлов. - 2014. - № 4 (65). - С. 43-51.

11. Ahmadkhaniha D., Eriksson F., Leisner P., Zanella C. Effect of SiC particle size and heattreatment on microhardness and corrosion resistance of NiP electrodeposited coatings // Journal of Alloys and Compounds. - 2002. - V. 769, N 1080-1087. - P. 1-29.

12. Перевозников С. С., Позняк С. К., Цыбульская Л. С., Кукаренко В. А., Кононов А. Г. Структура, механические свойства и электрохимическое поведение электроосажденных сплавов Ni-P // Свиридовские чтения. - 2012. - № 8. - С. 124-130.

13. Mafi R. I., Dehghanian C. Comparsion of the coating properties and corrosion rates in electroless Ni-P/PTFE composites prepared by different types of surfactans // Applied Surface Science. - 2011. -V. 257. - P. 8653-8658

14. Osama F., Bahgat Radwan A., Mostafa H. Sliem, Aboubakr M. Abdullah, Anwarul H. Shakoor R.A. Investigating the Properties of Electrodeposited of Ni-P-ZrC Nanocomposite Coatings // ACS Omega. - 2021. - V. 6. - P. 33310-33324.

15. Пахомов В. С. Коррозия металлов и сплавов. Кн. 1: Справочник. - М.: Наука и технологии, 2013. - 447 с.