книги из ГПНТБ / Коган, З. А. Консервация и упаковка машиностроительной продукции

3—5%-ным раствором кальцинированной соды, промыть в горячей воде и просушить очищенным сухим воздухом. Для удаления продуктов коррозии с изделий из алюминие­

Растворы № 2, 3 и 4 применяются только для промывки деталей, не ограниченных жесткими размерными допу­ сками.

После обработки деталей из алюминиевых сплавов в указанных растворах следует промыть их в холодной и горячей воде. После обработки деталей в растворе № 3 следует произвести осветление в 15—20%-ной азотной кислоте. Детали выдерживаются в этом растворе до пол­ ного осветления поверхности, после чего их следует про­ мыть в холодной и горячей воде.

Для удаления продуктов коррозии с деталей из медных сплавов (кроме свинцовистой бронзы БРАЖМ) приме­ няется раствор № 5 без подогрева следующего состава: раствор № 5 •— а) 100 мл серной кислоты (плотность 1,84 г/см3 ), 900 мл воды; б) 100 г бисульфата натрия, 1 л воды.

После обработки деталей в одном из указанных рас­ творов следует произвести промывку их в холодной и горя­ чей воде.

После удаления продуктов коррозии с деталей из мед­ ных сплавов рекомендуется производить пассивирование деталей в растворе № 6 следующего состава: 30 мл серной кислоты (плотность 1,84 г/см3 ), 90 г хромового ангидрида, 1 г хлористого натрия, 1 л воды. Затем детали следует про­ мыть в холодной воде и высушить.

Для удаления с поверхности деталей краски и пятен органического происхождения следует применять спе­ циальную смывку СД. После удаления продуктов корро­ зии и соответствующего промывания детали тщательно просушивают. Нарушенные защитные покрытия (оксиди­ рование, смазка, гальванические и лакокрасочные покры­ тия и др.) возобновляются по соответствующим заводским инструкциям.

В случае единичных, незначительных по площади по­ ражений коррозией, а также когда невозможно применить химический метод (коррозии в конструкции, в деталях

50

Г л а ё а V

СМАЗКИ И МАСЛА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ХРАНЕНИИ

Защита от коррозии и разрушения металлических дета­ лей машиностроительной продукции осуществляется сле­ дующими основными способами: покрытием поверхности защитными смазками и маслами; применением летучих и контактных ингибиторов; нанесением тонкопленочных защитных покрытий; изоляцией от воздействия внешней среды — частичной или полной герметизацией, обертыва­ нием различными материалами (бумага, полимерные пленки) или герметизацией в металлические или пластмас­ совые футляры.

Выбор того или иного способа защиты при консервации машиностроительной продукции для длительного хранения зависит от условий и сроков хранения, конфигурации и габаритов изделий и деталей, технико-экономических рас­ четов и др.

1. МЕХАНИЗМ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ СМАЗОК И МАСЕЛ

Атмосферная коррозия является одним из видов элек­ трохимического процесса, протекающего в весьма тонкой пленке влаги, которая образуется при адсорбции воды из атмосферы.

Экспериментальными работами по исследованию кор­ розии металлов установлено, что атмосферная коррозия протекает с небольшой скоростью или совсем не начи­ нается, если относительная влажность атмосферы не пре­ вышает некоторого критического значения. Различные примеси в атмосфере, являющиеся коррозионно-агрессив- ными компонентами, снижают пределы критического зна­ чения относительной влажности. Если на металлическую поверхность изделия нанесено защитное покрытие лаком, краской или смазкой, то скорость коррозии будет опреде-

53

ляться скоростью проникновения через защитное покры­ тие паров воды, кислорода и коррозионно-агрессивных

ной на поверхности металла, можно определить на осно­ вании работ В. М. Мартынова по скорости диффузии в том случае, если диффундирующее вещество химически не взаимодействует со смазкой [58].

В реальных условиях существуют два предельных слу­ чая проникновения газообразующих веществ через за­ щитные слои смазки: когда все"вещество, прошедшее через смазку, прочно связывается с поверхностью металла или расходуется полностью на образование новых продуктов; когда вещество накапливается по другую сторону пленки смазки; часть вещества при этом может находиться в паро­ образном состоянии, а часть конденсироваться или адсор­ бироваться поверхностью металла.

В первом случае количество газа т, которое проникло за период времени t через смазку с поверхностью F, опре­ деляется по формуле

где Я — коэффициент, определяемый по формуле Я = Dy (здесь D — коэффициент диффузии через смазку; у — рас­ творимость газов в смазке); Р0 и Р <—. давление паров диф­ фундирующего вещества по одну и другую стороны пленки смазки; б — толщина слоя смазки.

Во втором случае образуется адсорбционная пленка влаги, являющаяся причиной начала и последующего раз­ вития коррозии.

Если объем пространства, образующийся между слоем смазки и поверхностью металла, незначителен, а адсорб­ ция паров воды протекает по закону Лангмюра, получается следующее соотношение:

влажности воздуха, упругость паров воды над поверх­ ностью металла под слоем смазки не может равняться Р0. Вследствие этого адсорбционный слой влаги на идеально гладкой поверхности металла не может превышать молеку-

54

лярной толщины. Такой слой имеет высокое омическое сопротивление, из-за чего затрудняется или совсем ис­ ключается возможность возникновения или развития коррозии. Идеально гладкая металлическая поверхность надежно защищается от атмосферной коррозии тонким слоем смазки при относительной влажности воздуха выше критической и температуре, превышающей точку росы.

На практике идеально гладкие поверхности отсутст­ вуют. На поверхностях всегда имеются шероховатости, в которых происходят поверхностная адсорбция паров воды и их капиллярная конденсация. Сконденсированная влага при наличии растворенных в ней электролитов соз­ дает условия для начала и последующего развития кор­ розии. Атмосферная коррозия начинается при относи­ тельной влажности ниже 98% в сконденсированной в ка­ пиллярах (шероховатостях) воде, а не в мономолекуляр­ ной пленке влаги, обладающей высоким омическим сопро­ тивлением.

Можно определить минимальную толщину пленки влаги, при которой начинается атмосферная коррозия металла, по критической влажности. При этом допускают, что толщина пленки определяется при прочих равных ус­ ловиях некоторым минимально допустимым омическим сопротивлением. Рассчитано, что наименьшая толщина пленки влаги при коррозии железа равна 7,44 - Ю - 7 см. Экспериментальным путем установлено, что минимальная толщина пленки равна 25—30 молекулярным слоям.

Если же принять размер молекул воды равным 2,9 X X 10"8 см, то будет полное совпадение расчетных и экс­ периментальных данных. Проникновение паров воды через толщу смазки и через адсорбционный слой поверхностноактивных веществ будет затруднено тем, что диффунди­ рующим парам необходимо преодолеть силы взаимодей­ ствия между адсорбирующими молекулами и адсорбентом, вытеснить эти молекулы с поверхности металла и самим занять их место.

В том случае, если энергия адсорбции поверхностноактивных веществ, имеющихся в смазке, нанесенной на поверхность металла, превосходит энергию связи паров воды с той же адсорбирующей поверхностью, то самопроиз­ вольной диффузии через адсорбционный слой не будет, чем будет обеспечена надежная защита поверхности изделия от атмосферной коррозии.

55

Диффузия паров воды через адсорбционный слой за­ труднена, так как адсорбционные молекулы находятся под воздействием сил аттракции, давление достигает при этом нескольких тысяч атмосфер. Поэтому адсорбционный слой имеет повышенную плотность и более упорядоченную структуру, чем структура смазки из-за ориентации адсор­ бированных молекул на участках с более толстым слоем смазки, чем на участках с более тонким слоем. Это создает условия для возникновения токов дифференциальной аэрации.

Величину силы коррозионного тока /, обусловленного дифференциальной аэрацией, определяют по формуле

наружная и внутренняя толщина слоя смазки.

Скорость коррозии, обусловленная большой силой кор­ розионного тока, будет иметь значение только при большой разнице состояния поверхности металла. Скорость диффу­ зии паров воды, кислорода и других газов при этом умень­ шается, вследствие чего скорость процесса коррозии за­ медляется.

При различной концентрации кислорода на разных участках поверхности металла (железа) и наличии пленки электролита возникает электрический ток. Участок поверх­ ности с большей концентрацией кислорода является като­ дом. Сила тока и соответственно скорость коррозии металла больше в том случае, если разница в концентрации кисло­ рода выше. В условиях непродолжительного хранения изделий при небольшом различии толщины слоев смазки коррозию от дифференциальной аэрации не следует при­ нимать во внимание.

Гигроскопические смазки, способные поглощать значи­ тельное количество влаги, являются электролитом, повы­ шающим электропроводность защитного слоя.

При длительном хранении электролитом служат капли воды, сконденсировавшейся на поверхности слоя смазки, покрывающей поверхность изделия. Скорость коррозии в этом случае будет ограничена диффузией ионов корроди­ рующего металла сквозь слой смазки, в каплях воды будут накапливаться гидроокиси металла.

56

При*длительном хранении изделий смазки нанесен­ ные на металлическую поверхность изделий, окисляются под каталитическим воздействием металла. Как правило, окисленные смазки своей коррозионной агрессивности не увеличивают. Образующиеся при окислении свободные кислоты в обычных условиях хранения на складах в уме­ ренном климате коррозии металлов не вызывают. При этом изменяются лишь защитные свойства окисленных смазок из-за увеличения влаго- и воздухопроницаемости, а также изменения электропроводности слоя смазки.

В результате изложенного защитные смазки, нанесен­ ные тонким слоем, должны обладать наименьшей влаго- и воздухопроницаемостью, минимальной электропровод­ ностью и гигроскопичностью, плохой проницаемостью для ионов металла. Кроме того, они должны быть химически стойкими и не содержать компонентов, способных раство­ ряться в адсорбционной пленке влаги, повышающих элек­ тропроводность слоя; содержать компоненты, которые не адсорбируются на поверхности защищаемого металла с вы­ делением максимального количества тепла и ухудшают смачивание защищаемой поверхности водой.

Неингибированные консистентные защитные смазки (пушечная, технический вазелин, ПП-95/5 и др.) защищают металл от коррозии благодаря механической изоляции поверхности металла от контакта с влагой и кислородом воздуха. По мере диффузии влаги и кислорода через слой смазки на поверхности металла начинает развиваться кор­ розия. Защитная эффективность неингибированных сма­ зок определяется величиной их влаго- и газопроницае­ мости. Таким образом, для смазок, обладающих высокой влагопроницаемостью, защитная эффективность опреде­ ляется скоростью диффузии через смазку деполяризатора— кислорода, т. е. газопроницаемостью смазок.

Факторы, характеризующие проницаемость неингиби­ рованных смазок, различны для мыльных и углеводород­ ных смазок. Так, проницаемость углеводородных смазок определяется их набухаемостью с последующим проникно­ вением электролита и кислорода к поверхности металла по дефектам и микрокапиллярным каналам в слое смазки.

Процесс проницаемости мыльных смазок осложняется из-за взаимодействия слоя смазки со средой, с процессами гидролиза, диссоциации, гидратации, использования ми­ целла, вследствие чего происходит изменение свойств смазок, выражающееся в их набухании.

57

Если перед нанесением неингибированных смазок на ' поверхности металла имелась вода, то они от коррозии металл не защищают. Коррозия развивается под слоем смазки и лимитируется диффузией кислорода. Паро-, водо- и газопроницаемость консистентных смазок значи­ тельно больше, чем у пленочных покрытий на пластмассо­ вой основе. Это подтверждается следующими данными влагопроницаемости (мг/см2 ) консистентных смазок и тон­ копленочных покрытий за сутки при толщине пленки от 1—3 мм:

ванных пленочных покрытий позволяет увеличить гаран­ тийный срок хранения машиностроительной продукции. При нарушении слоя покрытия (сползание смазки с ме­ талла «шубкой» под воздействием высокой температуры, разрыв пленки, механическое удаление смазки с отдель­ ных участков, расконсервация и др.) неингибированные смазки и пленочные покрытия не защищают металлическую поверхность от коррозии.

При введении в консистентные смазки и пленочные покрытия маслорастворимых ингибиторов коррозии меха­ низм защитного действия качественно изменяется не только за счет модификации структуры (снижения паро-, газо- и влагопроницаемости), но и в результате активного физико-химического взаимодействия с поверхностным слоем металла.

Маслорастворимые ингибиторы коррозии, введенные в смазки и пленочные покрытия, увеличивают смачивае­ мость металла нефтепродуктами, образуя на металле ги­ дрофобные пленки. В отличие от остальных поверхностноактивных веществ и присадок, растворяющихся в маслах, •маслорастворимые ингибиторы коррозии снижают поверх­ ностное натяжение на границе раздела масла и воды, а также маслоадсорбционной пленки воды и металла, уве­ личивают краевой угол капли масла на воде и капли воды на масляной пленке. При этом происходит вытеснение ад­ сорбционной воды с поверхности металла, на котором об­ разуются не пропускающие воду и не десорбирующиеся водой пленки [82].

58

Введение маслорастворимых ингибиторов в консистент­ ные смазки и тонкопленочные покрытия приводит к тому, что решающими в определении защитной эффективности становятся поверхностные эффекты. Компоненты конси­ стентных смазок имеют ярко выраженную полярность, поэтому маслорастворимые ингибиторы и мыла можно рас­ сматривать как ингибиторы анодного действия.

Среднемолекулярные нефтяные сульфонаты, нитро­ ванные масла, нитрованный окисленный петролатум яв­ ляются ингибиторами анодного действия. Защита анода уменьшает силу тока, увеличивает омическое сопротивле­ ние и приводит к уменьшению или прекращению процесса коррозии.

Кислородсодержащие ингибиторы коррозии, какими и являются окисленный петролатум и жирные кислоты, обладают в той же концентрации более общим экранирую­ щим действием на анодных и катодных участках корроди­ рующего металла. При защите металла ингибированными консистентными смазками, если на металле электрохими­ ческая коррозия не развивается, полярность, ингибиторов может и не проявляться. В этом случае начало коррозии будет зависеть только от влаго- и паропроницаемости слоя смазки.

Таким образом, при защите металлов ингибиторами происходят следующие физико-химические процессы:

а) вытеснение с поверхности защищаемого металла адсорбционной воды;

б) образование хемосорбционных соединений с тормо­ жением-анодной или катодной составляющей коррозии; в) образование адсорбционных гидрофобных пленок,

не пропускающих воду и не разрушающихся от нее; г) образование структурированных коллоидных систем,

связанных с адсорбционной пленкой.

2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ СМАЗКИ И МАСЛА

Смазочные материалы, применяемые для консервации изделий, предназначенных для длительного хранения, должны обладать высокой влагостойкостью, высокой адге­ зией к металлам, химической стабильностью, повышен­ ными защитными свойствами, устойчивостью к -обраста­

69