Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Были исследованы триботехнические характеристики покрытий карбида тантала TaC. При комнатной температуре и нагрузках до 40 МПа коэффициент трения находился в пределах 0,05-0,11. После выработки приблизительно 400 циклов на поверхности покрытия не было обнаружено задиров, т. е. покрытие карбида тантала TaC имеет высокие эксплуатационные характеристики. Скорость коррозии карбидов тугоплавких металлов NbC и TaC на стали в концентрированных минеральных кислотахHCl, HNO3, H 2 SO 4 и H 3 PO 4 была определена по измерению потери массы образцов. Установлено, что покрытия значительно повышают коррозионную стойкость стальных изделий в концентрированных кислотах. Коррозионные свойства стали без покрытия и с покрытием карбида тантала TaC также измеряли методом электрохимической импеданс-спектроскопии в интервале частот от 10 кГц до 10 мГц и с амплитудой 40 мВ. Были определены значения сопротивления переноса заряда Rct для стали У10 без покрытия и с покрытием TaC, которые равны 0,82 и 6,62 кОм/см 2 соответственно. Была рассчитана емкость двойного электрического слоя: для стали она составляет 6,4710-5Ф/см2, для стали с покрытием — 1,20 •10 -5 Ф/см2. Найквист-кривые для образца из стали У10 с покрытием TaC и без него представлены на рис. 4. Этот анализ подтверждает, что покрытие карбида тантала значительно повышает коррозионную стойкость стальных изделий. Z , кОм/см2 Г ' Рис. 4. Графики Найквиста зависимости мнимой части сопротивления Zi от вещественной Zr в 3,5 %-м водном растворе NaCl: а — образец из стали марки «У10» без покрытия; б — образец из стали марки «У10» с покрытием карбида тантала TaC. Покрытия получены бестоковым переносом в расплаве NaCl — KCl — K 2 TaF 7 — Ta при температуре 1123 K в течение 7 ч Важным требованием, предъявляемым к защитным покрытиям, является отсутствие пор. В настоящей работе был осуществлен подбор электролита и условий испытания для определения методом Эрхардта пористости покрытий карбида тантала TaC и карбида ниобия NbC на стальных изделиях. Метод Эрхардта основан на измерении тока растворения подложки при определенном потенциале, при котором материал покрытия пассивен, а подложка растворяется. В качестве электролита использовался водный 5 %-й раствор серной кислоты. Измерения проводили с помощью потенциостата “AUTOLAB PGSTAT 20”, а также с помощью потенциостата “VoltaLab40”. На образец подавали определенный положительный потенциал, и фиксировали ток растворения стали через поры. Для определения величины пористости был построен калибровочный график по значениям предельного тока образцов с известной площадью пор. Такими образцами служили микроэлектроды из стали марки «У9». Съемкой вольтамперных кривых на стальном электроде было установлено, что сталь начинает растворяться в 5 %-м растворе серной кислоты при потенциале, близком к -0,05 В, и при потенциалах 0,70-0,75 В ток растворения имеет предельное значение. Карбиды тантала и ниобия пассивны в этом растворе при гораздо более положительных потенциалах. В качестве противоэлектрода и электрода сравнения использовали танталовую пластину общей площадью ~ 5 см2. Используя значения тока растворения стальных образцов с покрытием карбида тантала и образцов с покрытием карбида ниобия и калибровочный график, определяли пористость (в процентах) как отношение площади пор к площади изделия, находящегося в растворе. Экспериментальные данные показали, что пористость покрытий карбида тантала на стальных изделиях не превышает 0,03 %, карбида ниобия — не более 0,02 %. Благодаря высокой коррозионной стойкости и износостойкости покрытия NbC и TaC на сталях могут быть использованы в агрессивных средах в условиях абразивного износа. Проведенные испытания показали, что осаждение покрытий NbC и TaC на деталях и узлах насосов для перекачки агрессивных жидкостей значительно повышает время «жизни» изделий. 402