INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ PŁ LABORATORIUM TECHNOLOGII POWŁOK OCHRONNYCH ĆWICZENIE 2 BADANIA ODPORNOŚCI NA KOROZJĘ ELEKTROCHEMICZNĄ SYSTEMÓW POWŁOKOWYCH
1. WSTĘP TEORETYCZNY Odporność na korozję jest przyczyną powstawania powłok galwanicznych oraz właściwością decydującą o przydatności powstałej już powłoki. Powłoki są narażone na działanie czynników środowiska korozyjnego. Wymienić tu należy: temperaturę, wilgotność, jakościowy i ilościowy skład chemiczny środowiska korozyjnego. Również czynniki wynikające z właściwości charakterystycznych metali mają wpływ na występowanie i przebieg korozji. Mowa o rodzaju metalu lub powłoki, dodatkowej obróbce powierzchniowej, chropowatości powierzchni, naprężeniach własnych, rodzaju i kształcie badanych próbek lub wyrobów oraz sposobie przygotowania podłoża przed osadzeniem powłoki. Badania odporności korozyjnej prowadzone są przede wszystkim w celu uzyskania danych o zachowaniu się metalu lub powłoki ochronnej oraz oznaczeniu ich odporności dla określonego środowiska korozyjnego. Badania służą również porównaniu odporności korozyjnej dwóch lub więcej metali lub powłok ochronnych na metalach w określonych warunkach korozyjnych. Ocenę zmian korozyjnych na próbkach dokonuje się zazwyczaj na podstawie pewnych kryteriów i za pomocą określonych metod. Najczęściej i najszybciej stosuje się oględziny mikro- i makroskopowe. Trzecia metoda to określenie procentu skorodowanej powierzchni. Kolejna polega na pomiarze wzrostu lub ubytku masy pod wpływem korozji. Piąta metoda związana jest z określeniem wielkości zmian właściwości mechanicznych, czyli wytrzymałości na rozciąganie, zginanie czy zmianę wymiarów. Szósta metoda związana jest z określeniem wielkości zmian właściwości elektrycznych. Kolejny sposób to określenie wielkości zmian optycznych czyli połysku. Ostatnia metoda związana jest z połączeniem metod fizycznych, czyli możliwość korzystania z ultradźwięków, elektromagnesów, radiomagnesów czy prądów wielkiej częstotliwości. W przypadku większości metod, kryteria ocen to zmiany wartości liczbowych badanych właściwości. Jednak dosyć często stosowane są również kryteria takie jak czas, po którym powstają pierwsze zmiany, stopień skorodowania powierzchni w procentach czy zmiany masy próbki po ustalonym czasie badań. W przypadku przeprowadzania typowych badań właściwości ochronnych i odporności korozyjnej najważniejsza ocena jest związana z określeniem procentu skorodowanej powierzchni. Wskaźnik zmian korozyjnych podaje tabela:
W skali tej stopień 10 oznacza powierzchnię bez zmian korozyjnych, a stopień 0 powierzchnię skorodowaną powyżej 50%. Ocenie podlegają zarówno zdolność powłoki do zabezpieczania podłoża przez korozją, jak i zdolność powłoki do zachowania wyglądu powierzchni. Badania korozyjne są najczęściej związane z poddawaniem próbek działaniu mniej lub bardziej złożonym, naturalnym lub sztucznym środowiskom korozyjnym. Przygotowane do badań próbki powinny mieć postać prostokątnych płytek o wymiarach nie mniejszych niż 40 x 50 x 1 mm. Próbki powinny być równe, a ich powierzchnia gładka. Liczba próbek jednego rodzaju pobranych do badania nie powinna być mniejsza niż trzy. Przeprowadzanie badań powinno być poprzedzone jednakowym przygotowaniem wszystkich próbek. Z ich powierzchni powinny być więc usunięte smary oraz inne zanieczyszczenia, a krawędzie i otwory zabezpieczone. Koniecznym warunkiem jest całkowite odizolowanie od siebie próbek poddawanych badaniu. Również powierzchnia zetknięcia próbek z zawieszką mocującą powinna być jak najmniejsza, a tworzywa, stosowane jako materiały na uchwyty, nie mogą wpływać korozyjnie na badane metale i powłoki. Produkty korozji nie mogą spływać z jednych próbek na inne. Kąt pochylenia przy trwałym zamocowaniu musi być zgodny z wymaganiami warunków prowadzenia badań. Badania wymagają również prowadzenia systematycznej kontroli czynników korozyjnych. Rodzaje czynników korozyjnych podaje tabela: Znormalizowane metody badań korozyjnych powłok Ogólne zasady badań korozyjnych oraz ocena ich wyników znajdują się w normach: PN-EN ISO 4543:2000 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne. Zasady ogólne badań korozyjnych stosowanych w warunkach magazynowania. PN-67/H-04633 Badanie powłok galwanicznych. Ocena wyników badań korozyjnych.
Próby korozyjne opisują mn. normy: PN-EN ISO 4536:2000 Powłoki metalowe i nieorganiczne na podłożach metalowych. Solankowa kropelkowa próba korozyjna (SD). PN-EN ISO 4541:2000 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne. Próba korozyjna Corrodkote (CORR). PN-EN ISO 4538:2001 Powłoki metalowe. Tioacetamidowa próba korozyjna (TAA). PN-EN ISO 6988:2000 Powłoki metalowe i inne nieorganiczne. Próba z SO 2 i ogólną kondensacją wilgoci. Próba SD polega na natryskiwaniu próbek roztworem obojętnej soli i przetrzymywaniu ich w warunkach wysokiej wilgotności. W próbie CORR na próbki nakładamy pastę zawierającą sole wywołujące korozję, a po jej wyschnięciu, podobnie jak w poprzednim przypadku, umieszczamy próbki w wilgotnej atmosferze. Badane próbki w próbie TAA poddaje się działaniu par wydzielanych przez tioacetamid w atmosferze o wilgotności względnej 75 % utrzymywanej dzięki obecności nasyconego roztworu octanu sodu. PRZEBIEG ĆWICZENIA Oceny odporności korozyjnej próbek stalowych z powłoką cynkową dokonać na podstawie oceny stopnia skorodowania powierzchni znormalizowanych próbek płaskich po przyspieszonych badaniach korozyjnych w obojętnej mgle solnej. Stan i stopień skorodowania próbek po przyspieszonych próbach korozyjnych ocenić na podstawie: obserwacji makroskopowych powierzchni wyrobów w trzech stadiach: o po badaniach w atmosferze obojętnej mgły solnej i spłukaniu wstępnym osadów, o po usunięciu osadów chlorku sodu oraz produktów korozji drogą mycia połączonego z mechanicznym oczyszczeniem z produktów korozji luźno związanych z o po chemicznym usunięciu powłoki cynkowej wraz z produktami korozji powłoki i/lub podłoża (dla próbek z powłoką, dla których stwierdzono możliwość korozji podłoża) obserwacji mikroskopowych szlifów poprzecznych Wyniki badań odporności korozyjnej w/w elementów przedstawić w postaci dokumentacji fotograficznej wraz z opisem stanu badanych próbek wg schematu podanego poniżej:
po wstępnym spłukaniu osadów Po myciu połączonym z mechanicznym oczyszczeniem z produktów korozji luźno związanych z podłożem po chemicznym usunięciu powłoki cynkowej wraz z produktami korozji powłoki i/lub podłoża Znormalizowana płaska próbka kwadratowa, stal z powłoka cynkową, czas kondycjonowania 48 h. Zniszczenia i ubytki powłoki cynkowej przy widocznym zniszczeniu korozyjnym podłoża stalowego Do oceny stopnia odporności na korozję próbek korzystać z wzorców zawartych w normie PN-EN ISO 10289.