Исследования покрытия Si-VD

Покрытие Si-VD — бездефектно, характеризуется взаимным диффузионным проникновением элементов в подложку и покрытие, с элементным составом — SiOCN.

Коррозионные свойства покрытия Si-VD

Покрытие Si-VD обеспечивает повышенную коррозионную стойкость сталей и практически отсутствие прохождения гальванических токов в заведомо жестких испытаниях.

При наличии активных веществ в пробе может происходить разрушение металлических поверхностей вследствие химической и электрохимической коррозии.

Исследование коррозионной стойкости методом анодной поляризации

Материал образцов – не коррозионностойкие стали У8 и Р6М5 с покрытием и без покрытия Si-VD. Рабочий раствор: 0,1 нормальный раствор Na2SO4.

Анодные поляризационные кривые: 1 — сталь Р6М5 без покрытия, 2 и 3 — сталь Р6М5 с покрытием Si-VD толщиной 0,7 мкм, 4 – сталь У8 без покрытия

Чем выше скорость окисления металла, тем больше угол наклона поляризационной кривой к оси абсцисс, следовательно, тем сильнее исследуемый металл подвержен коррозии.

Покрытие Si-VD против сульфидной коррозии и износа от пульпы экстракционной фосфорной кислоты

Покрытие Si-VD уменьшает скорость коррозии стали 10 в условиях сульфидной коррозии в 2,2 раза, а износ сталей при воздействии пульпы фосфорной кислоты в 2 раза.

Скорость коррозии(г/м2·ч)

испытательный раствор – 5%-й раствор NaCl + 0,5%-й раствор CH3COOH, насыщенный сероводородом, рН ≤ 3,5; температура – 297 К; время коррозионного воздействия – 96 ч; материал образца – сталь 10

• испытательный раствор – 5%-й раствор NaCl + 0,5%-й раствор CH3COOH, насыщенный сероводородом, рН ≤ 3,5;
• температура – 297 К;
• время коррозионного воздействия – 96 ч;
• материал образца – сталь 10

Износ образцов(г)

испытательный раствор – 39% раствор 5% фосфорной кислоты + 0,5 л раствор серной кислоты концентрацией 80% + 18% апатита + 42% вода; время коррозионного воздействия – 280 ч для стали 06ХН28МДТ и 3 ч для стали 3пс; материал образца – сталь 3пс, 06ХН28МДТ.

• испытательный раствор – 39% раствор 5% фосфорной кислоты + 0,5 л раствор серной кислоты концентрацией 80% + 18% апатита + 42% вода;
• время коррозионного воздействия – 280 ч для стали 06ХН28МДТ и 3 ч для стали 3пс;
• материал образца – сталь 3пс, 06ХН28МДТ.

[Клевцов Г.В., Валиев Р.З., Клевцова Н.А. и др. Коррозионная стойкость наноструктурированной стали 10 с алмазоподобным покрытием. Фундаментальные исследования. 2012. № 6. – С. 441-443] [Федосеев Е.В., Лагуткин М.Л., Рюмин Ю.А. и др. Испытания на коррозионно-эрозионный износ лопастей турбинных мешалок в условиях воздействия пульпы экстракционной фосфорной кислоты. Ремонт, восстановление, модернизация. 2013. № 9. – С. 23-27]

Оценка хемосорбции покрытия Si-VD

Оценка хемосорбции серосодержащих соединений в инжекторе бесшприцевого ввода с покрытием Si-VD

Корпуса инжекторов из стали AISI304 с покрытием Si-VD

Корпус в разрезе, покрытие Si-VD имеет равномерный вид на всей внутренней поверхности.

Хроматограммы (Хроматэк-Кристалл 5000), пробы — серосодержащие под давлением в конденсате газовом нестабильном, концентрация по приготовлению 3 ppm, температура 100 °С.

После нанесения покрытия Si-VD существенно выросла высота пика COS (сероуглерод), пик H₂S стал более четкий, что характеризует повышенную чувствительность анализа.

Оценка остаточных пиков после ввода конденсата в тракт с покрытием Si-VD

Проба — серосодержащая под давлением в конденсате газовом нестабильном, концентрация по приготовлению 3 ppm, температура инжектора бесшприцевого ввода — 350 °С, покрытие тракта – Si-VD.

Для исследуемого активного аналита с низкой концентрацией пики узкие и симметричные, что характеризует высокое качество количественного анализа и показывает важность наличия инертного покрытия по всему тракту.

Стабильность газовой серосодержащей смеси в баллоне с покрытием Si-VD

Хроматограф — Хроматек. Кристалл 5000.2 с масс-спектрометрическим детектором.

Содержание сероводорода в баллоне с покрытием Si-VD за 7 дней падает на 10 % (с 0,07 до 0,063), для аналогичного покрытия SilcoNert2000 от компании SilcoTek падение составляет 8 % [www.silcotek.com/hubfs/SilcoNert2000-Data-Sheet_4-8-2016.pdf?t=1511886253442]

Микросодержание H₂S в пробоотборнике от вида покрытия и времени

Жёлтый-нержавеющая сталь без покрытия

Красный-покрытие SilcoNert 2000 (USA)

Чёрный-покрытие Dursan (USA)

Синий-Si-VD Россия

Покрытие Si-VD имеет практически одинаковую зависимость изменения микросодержания H₂S от времени, как и покрытия SilcoNert 2000 и Dursan, наносимые компанией SilcoTek (USA).

Снижение сорбции воды методом Si-VD

Покрытие Si-VD снижает степень сорбции молекул воды на внутренних поверхностях сосудов и арматуры в среднем в 7 раз.

Аналитические испытания проводились с пламегасителями HygroTrace

Цель испытаний- определение сорбции молекул воды внутренней поверхностью пламегасителя как без, так и с покрытием Si-VD.

Испытательное оборудование

• Анализатор следов влаги HygroTrace
• Вторичный эталон объемной доли влаги 2.ГЭХ.0003.2019
• Паяльная станция

Условия испытаний

T окр.ср = 20,2 °С, Р = 745 мм.рт.ст.

Значение объемной доли газа в эталоне – 0,1 ppm.

Длительность продувки анализатора осушенным газом – 2 суток.

Длительность нагрева пламегасителей термофеном паяльной станции – 5 мин.

Гидрофильность покрытия Si-VD

Покрытие Si-VD имеет более высокие гидрофильные свойства по сравнению с металлической поверхностью без покрытия и, соответственно, оно обладает повышенной энергией адгезионного взаимодействия.

Гидрофильность определяется углом, образуемым между касательной к капле жидкости и смачиваемой поверхностью.

Прибор для измерения угла смачивания OCA 15EC (DataPhysics Instruments GmbH, Германия)

Условия измерения: Жидкость – глицерин;Температура – 25°;Влажность – 35%

Гидрофобное взаимодействие

Гидрофильное взаимодействие

Сталь 12Х18Н10Т без покрытия,угол смачивания 58°

Сталь 12Х18Н10Т с покрытием Si-VD,угол смачивания 36°. Поверхность становится более гидрофильной.

Меньший угол смачивания соответствует более высокой энергии адгезионного взаимодействия W адг.

Электроизоляционные свойства покрытия Si-VD

В связи с высоким значением удельного электрического сопротивления покрытие Si-VD может эффективно противостоять прохождению электрохимических процессов

Измерения производились с использованием прибора УФПУ-П20-03 при измерении микротока в цепи: внешний источник напряжения — анод плазмотрона — плазменная струя — деталь.

Износостойкость покрытия Si-VD при микроабразивном изнашивании

Измеренный коэффициент износа – 4,6 х10ˉ¹³м³Н-¹м-¹

Испытания по EN 1071-6:2007. Микроабразивное изнашивание осуществляется при точечном контакте свободно вращающегося стального шара и неподвижного плоского образца с покрытием при наличии в зоне трения абразивосодержащей суспензии.

Tribotester 103

Исходные данные:

• покрытие — Si-VD;
• основа — 12Х18Н10Т;
• контртело – шар ШХ15;
• нагрузка – 0,25 Н;
• путь — 5 м;
• скорость — 100 об/мин;
• смазка – алмазная суспензия.

Трибологические свойства покрытия Si-VD

Измеренный коэффициент трения – 0,1

Tribometer (CSM, Швейцария)

Испытания по ISO 20808:2016. Получение кривой изменения коэффициента трения со временем с учетом постоянных параметров — нагрузки, скорости, длины пути и сертифицированного контртела.

Исходные данные:

• покрытие — Si-VD;
• основа — 12Х18Н10Т;
• контртело — Si₃N4;
• нагрузка — 5 Н;
• путь — 80 м;
• скорость — 10 см/с;
• смазка — SAE 5W 40.

Исследование покрытия Si-VD методом УФ-флуоресценции

Анализ содержания серы (анализатор элементный СПЕКТРОСКАН МЕТА- S, п роба — сера в изооктане — пр. CONOSTAN с содержанием 10 ppm ).

Отклики детектора на серу в газообразной пробе: 1 – при прохождении через спираль с покрытием и без спирали; 2 – при прохождении пробы через спираль без покрытия.

Исследуемые спирали из нержавеющей трубки без покрытия (справа) и с покрытием Si-VD (слева)

Покрытие Si-VD эффективно препятствует взаимодействию серы со сталью 12Х18Н10Т, уменьшение измеренного содержания серы в пробе практически не наблюдается.

Фото и чертежи