Спосіб визначення інтенсивності зношування матеріалів, що пасивують, за струмами поляризації в умовах трибокорозії

Реферат: В способі визначення інтенсивності зношування матеріалів, що пасивують, за струмами поляризації в умовах трибокорозії визначають характер зміни коефіцієнта тертя та густини струму поляризації матеріалу в умовах трибокорозії та їх величини при потенціалі поляризації рівному корозійному. При цьому використовують схему «кулька-площина», при якій матеріал кульки має суттєво вищу зносостійкість в порівнянні із матеріалом зразка і експериментально будують графік залежності струму поляризації в часі та визначають за профілографами або за допомогою мікроскопа геометричні розміри доріжки тертя при одному із навантажень. Встановлюють кореляції між електрохімічними параметрами пари тертя в корозивно-активному середовищі і величинами зносу матеріалу для комплексної оцінки процесів контактної взаємодії. UA 120878 U (12) UA 120878 U UA 120878 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до методичних аспектів трибологічних та механічних випробувань матеріалів і призначена для оцінки процесів тертя металів та сплавів у робочих корозивних середовищах із врахуванням їх електрохімічних параметрів. Традиційно, при дослідженні трибокорозійної поведінки металів використовують ті ж методики, що і для корозії та тертя. Відомими аналогами є методики вимірювання електродного потенціалу, електрохімічного імпедансу, потенціостатичний та потенціодинамічний методи, вимірювання коефіцієнта тертя та ін. [1, 2, 3]. Недоліком використання цих методик є відсутність кількісної кореляції між вимірювальними електрохімічними та трибологічними параметрами. Найближчою до корисної моделі, що заявляється, є спосіб оцінки характеру тертя трибопар у корозивно-активних середовищах за відповідними коливаннями електродного потенціалу, частота і амплітуда яких корелює з коливаннями коефіцієнта тертя [4]. Трибокорозійна поведінка матеріалів стосуються переважно дослідження змін компромісного потенціалу і є якісною. Однак не надає достатньої інформації про поведінку матеріалу в зоні контакту. Суттєвою відмінністю способу оцінки трибокорозійних властивостей матеріалу є можливість встановити орієнтовну площу контактування між спряженими деталями при трибокорозійних дослідженнях матеріалів за схемами, при яких зона контакту зразка з контртілом протягом певного часу змінюється, наприклад кулька-площина, конус-площина, кулька-кулька та інші. Методика полягає в аналізі характеру зміни густини струму поляризації матеріалу (і пол) [5] в умовах трибокорозії, та його величини при потенціалі поляризації, рівному корозійному (Епол=Екор) (фіг. 1). Це зумовлено, в першу чергу, тим, що за відсутності механічних навантажень його значення рівні нулю, а значить поява струму буде зумовлена лише роботою деформаційних гальванопар: деформована доріжка тертя (анод) - недеформована (катод) поверхня, яка не бере участі у терті. Розглянемо схему кулька-площина, при якому кулька поступово заглиблюється в зразок матеріал якої має суттєво вищу зносостійкість в порівнянні з матеріалом зразка. Експериментально будуємо графік залежності стуму поляризації в часі (фіг. 2) і визначаємо за профілограмами (фіг. 3) або за допомогою мікроскопа (рис. 4) геометричні розміри доріжки тертя при одному з навантажень. Отримуємо зв'язок між максимальним струмом поляризації Іпол і складовою геометричних розмірів доріжки тертя сформованої в процесі зношування, наприклад шириною доріжки В. Для навантаження 1Н максимальний струм складає 0,0156 А (фіг. 2) і ширина доріжки 0,21 мм (фіг. 4), отримаємо залежність: В=α·Іпол, де α - коефіцієнт. Коефіцієнт α рівний 13,4 і розраховується, як відношення ширини доріжки тертя до струму поляризації, для пари тертя Д16Т-кулька Аl2O3 (d=9 мм) у кислому дощі. Отримаємо наступну залежність: В=13,4 Іпол. Для перевірки коректності взаємозв'язку між струмами корозії і геометричними параметрами перевіримо залежність для навантаження 2,5 Н на індентор, для якого максимальний струм складає 0,024 А (фіг. 2) і перемноживши на коефіцієнт 13,4 отримаємо ширину доріжки 0,316 мм. Згідно з експериментальними дослідженнями дана величина складає 0,32 мм (фіг. 4), і похибка становить менше 2 %. Коректність співвідношення було перевірено при інших навантаженнях. Таким чином, можна судити, що між струмом поляризації та геометричними параметрами доріжки тертя для однієї і тієї ж пари тертя в певному корозивному середовищі при різних навантаженнях існує визначена кореляція. Це дає можливість оцінювати величину зносу матеріалу за струмами поляризації. Така ж кореляція між струмами поляризації та геометрією доріжки тертя спостерігається при однакових навантаженнях, проте для різних середовищ. Для сплаву Д16Т у кислому дощі при навантаженні 1Н значення максимального струму поляризації є у 3,5 рази більше, ніж у фосфаті (фіг. 5), а величина відносного зносу знаходиться в такій самій пропорції, що і струми поляризації (фіг. 6). Проаналізувавши характер зміни струму поляризації та інтегрального значення коефіцієнту тертя сплаву Д16Т в дистильованій воді протягом певного часу досліджень (фіг. 7), встановлено, що між даними параметрами існує певний зв'язок у характері зміни. Так у період від початку процесу тертя (100 с) до 300-320 с проходить постійне зростання обох параметрів, оскільки відбувається мікрорізання керамічною кулькою поверхні сплаву, а отже і швидке збільшення площі доріжки тертя та зростання струму поляризації. При цьому 1 UA 120878 U 5 10 15 20 25 30 руйнується природна оксидна плівка, і тертя починає проходити по ювенільній поверхні металу, коефіцієнт тертя якого вищий, ніж оксиду алюмінію. Отже, струми поляризації є інформативним параметром при дослідженні трибокорозії металів і за його допомогою, на відміну від електродних потенціалів, можна покращити кількісну оцінку процесу. Джерела інформації: 1. Mischler S. Triboelectrochemical techniques and interpretation methods in tribocorrosion: A comparative evaluation // Tribology international. - 2008. - 41. - P. 573-583. 2. Favero M, Stadelmann P., and Mischler S. Effect of the applied potential of the near surface microstructure of a 316 steel submitted to tribocorrosion in sulfuric acid // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. - 39. - P. 3175-3183. 3. Landolt D. Electrochemical and materials aspects of tribocorrosion systems // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2006. - 39. - P. 3121-3127. 4. Прейс Г.А. О природе коррозионно-механического изнашивания металлов // Трение и износ. - 1987. - 8, № 5. - С. 792-797. 5. Pokhmurskii V., Khoma V., Vynar V. Criterion of stainless steels inclination to corrosion fatigue // The European Corrosion Congres. Progress by Corrrosion Control. "EURO-CORR-2007" (Sept. 913 2007). - Freiburg, Germany. - 2007. - CD-ROM-P. 7. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб визначення інтенсивності зношування матеріалів, що пасивують, за струмами поляризації в умовах трибокорозії, який характеризується тим, що визначають характер зміни коефіцієнта тертя та густини струму поляризації матеріалу в умовах трибокорозії та їх величини при потенціалі поляризації рівному корозійному, при цьому використовують схему «кулькаплощина», при якій матеріал кульки має суттєво вищу зносостійкість в порівнянні із матеріалом зразка і експериментально будують графік залежності струму поляризації в часі та визначають за профілографами або за допомогою мікроскопа геометричні розміри доріжки тертя при одному із навантажень, встановлюють кореляції між електрохімічними параметрами пари тертя в корозивно-активному середовищі і величинами зносу матеріалу для комплексної оцінки процесів контактної взаємодії. 2 UA 120878 U 3 UA 120878 U 4 UA 120878 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5