Електрохімічне формування оксидних покриттів на сплаві цирконію Е110

Abstract

Вирішення важливих питань захисту конструкційних матеріалів обладнання атомної енергетики від різних типів корозійного руйнування є пріоритетним завданням, яке обумовлює необхідність розробки нових способів отримання високоефективних та надійних покриттів. В роботі проаналізовано, що одним з результативних методів одержання на поверхні металів оксидних покриттів з необхідним набором функціональних властивостей є метод мікродугового оксидування. Метою роботи є дослідження впливу концентрації пірофосфату калію на процес формування та морфологію оксидних покриттів на сплаві цирконію Е110. Представлені результати експериментальних досліджень свідчать про те, що варіювання концентрації компоненту електроліту істотно не впливає на характер формувальних залежностей, яким характерно три ділянки процесу МДО: доіскрова, іскрова та мікродугова області. Показано, що ділянки залежностей, які відповідають доіскровій області одержання покриття, є лінійними, що свідчить про ріст товщини плівки. Встановлено час до початку іскріння при варіювання концентрації пірофосфату калію при густинах струму 4-10 А/м2. З′ясовано, що збільшення концентрації вмісту компоненту в електроліті призводить до зниження напруги формування оксидних покриттів. Встановлено, що оксидні покриття на цирконієвому сплаві Е110, які сформовані при концентрацією 0,5 та 0,75 моль/л, мають білий колір, проте збільшення вмісту компоненту до 1 моль/л змінює колір покриття на світло-сірий та підвищує суцільність. На підставі вивчення морфології поверхні сплаву цирконію Е110 після МДО в пірофосфаті калію в діапазоні концентрації 0,5…1 моль/л зроблено спостереження, що при підвищені вмісту компоненту електроліту розмір комірок значно збільшується.

Addressing important issues of protection of structural materials of nuclear power equipment from various types of corrosion destruction is a priority, which necessitates the development of new ways to obtain highly efficient and reliable coatings. The paper analyzes that one of the effective methods of obtaining oxide coatings on the surface of metals with the required set of functional properties is the method of microarc oxidation. The aim of the work is to study the influence of potassium pyrophosphate concentration on the formation process and morphology of oxide coatings on E110 zirconium alloy. The presented results of experimental studies indicate that the variation in the concentration of the electrolyte component does not significantly affect the nature of the formation dependences, which are characterized by three parts of the MDO process: pre-spark, spark and microarc regions. It is shown that the areas of dependences that correspond to the pre-spark region of the coating are linear, which indicates an increase in the film thickness. The time to the beginning of sparking at variation of concentration of potassium pyrophosphate at current densities of 4-10 A/m2 is established. It was found that increasing the concentration of the component content in the electrolyte leads to a decrease in the stress of oxide coating formation. It was found that oxide coatings on zirconium alloy E110, which are formed at a concentration of 0.5 and 0.75 mol/L, have a white color, but increasing the component content to 1 mol/L changes the color of the coating to graywhite and increases continuity. Based on the study of the surface morphology of the zirconium alloy E110 after MDO in potassium pyrophosphate in the concentration range of 0.5…1 mol/L, it was observed that with increasing content of the electrolyte component, the cell size increases significantly.