ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2025.255.336-356isplta-608Research ArticleТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСОЗАГОТОВОКTECHNOLOGY AND EQUIPMENT OF LOGGING INDUSTRIESАнализ коррозионной стойкости порошковых покрытий для защиты деталей лесных машинAnalysis of corrosion resistance of powder coatings for protection of forestry machine partsТрубниковВ. В.TrubnikovV. V.

Трубников Виктор Валерьевич – соискатель

191186, ул. Большая Морская, д. 18, Санкт-Петербург

Trubnikov Viktor V. – PhD candidate

191186. Bolshaya Morskaya str. 18. St. Petersburg

МарковВ. А.MarkovV. A.

Марков Виктор Александрович – доцент кафедры машин автоматизированных систем

191186, ул. Большая Морская, д. 18, Санкт-Петербург

Markov Viktor A. – PhD (Technical), Associate Professor of the Department of Machines and Automated Systems

191186. Bolshaya Morskaya str. 18. St. Petersburg

mactor85@mail.ruГанинС. В.GaninS. V.

Ганин Сергей Владимирович – директор Высшей школы физики и технологий материалов 

194021, ул. Политехническая, д. 19, Санкт-Петербург

Ganin Sergey V. – PhD (Technical), Director of the Higher School of Physics and Materials Technology

194021, Politekhnicheskaya str. 19. St. Petersburg

ganin_sv@spbstu.ruБлиновС. А.BlinovS. A.

Блинов Святослав Алексеевич – инженер

194021, ул. Политехническая, д. 19, Санкт-Петербург

Blinov Svyatoslav A. – engineer

194021, Politekhnicheskaya str. 19. St. Petersburg

blinov_sa@spbstu.ruЛевитскийА. М.LevitskyA. M.

Левитский Алексей Максимович – инженер

194021, ул. Политехническая, д. 19, Санкт-Петербург

Levitsky Alexey M. – engineer

194021, Politekhnicheskaya str. 19. St. Petersburg

levitskij_am@spbstu.ruТрофимовА. В.TrofimovA. V.

Трофимов Александр Викторович – доцент кафедры лесного машиностроения, сервиса и ремонта, кандидат технических наук, доцент

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

Trofimov Alexandr V. – PhD (Technical), Associate Professor of Forestry engineering, service and repair department

194021, Institute per. 5. St. Petersburg

agregat9@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8163-7489ЗверевИ. А.ZverevI. A.

Зверев Игорь Андреевич – доцент кафедры лесного машиностроения, сервиса и ремонта, кандидат технических наук

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

Zverev Igor A. – PhD (Technical), Associate Professor of Forestry engineering, service and repair department

194021, Institute per. 5. St. Petersburg

igorzv1997@gmail.comСанкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайнаРоссияSaint Petersburg State University of Industrial Technologies and DesignRussian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian Federation2025131220250255336356Copyright © Трубников В.В., Марков В.А., Ганин С.В., Блинов С.А., Левитский А.М., Трофимов А.В., Зверев И.А., 20252025Трубников В.В., Марков В.А., Ганин С.В., Блинов С.А., Левитский А.М., Трофимов А.В., Зверев И.А.Trubnikov V.V., Markov V.A., Ganin S.V., Blinov S.A., Levitsky A.M., Trofimov A.V., Zverev I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/608

В статье рассматривается эффективность использования защитных коррозионностойких порошковых покрытий, нанесенных на стальные элементы конструкции лесных машин методом холодного газодинамического напыления (ХГДН). Для нанесения защитных покрытий было изготовлено 32 образца размером 100×20×3 мм из стали марки Ст3сп. В качестве оборудования для напыления использовалась установка ХГДН с низким давлением «Димет-405». В исследовании были рассмотрены 4 вида покрытия: на основе меди – C-01-01; цинка – Z-00-11; никеля – N3-00-02; алюминия с добавлением цинка – A-80-13. Для каждого вида порошкового покрытия был произведен морфологический анализ частиц и определен гранулометрический состав. Полученные образцы испытывались в условиях: соляного тумана, соляного тумана и воздуха и морской воды. Продолжительность коррозионных испытаний составила 720 ч. По результатам испытаний определялись значения коррозионных потерь образцов. Была произведена статистическая обработка полученных данных. Кроме того, был проведен металлографический анализ образцов. Наилучшую коррозионную стойкость во всех испытаниях показали образцы с покрытиями на основе цинка (Z-00-11) и алюминия с цинком (A-80-13). Результаты металлографического анализа показали, что на образцах с покрытиями на основе цинка и алюминия с цинком не было выявлено очагов коррозии стали после завершения испытаний, а коррозионные потери были вызваны истончением защитных покрытий в результате воздействия агрессивной среды. При этом на остальных образцах присутствуют явные очаги коррозии стали. Результаты исследования показали, что для стальных элементов конструкции лесных машин наиболее предпочтительными являются композиционные покрытия на основе цинка и алюминия.

The article considers the efficiency of using protective corrosion-resistant powder coatings applied to steel structural elements of forestry machines by cold gas-dynamic spraying (CGDS). To apply the protective coatings, 32 samples measuring 100×20×3 mm were made of Ст3сп steel. A low-pressure CGDS unit «Dimet-405» was used for spraying. The study considered 4 types of coating: copper-based – C-01-01; zinc – Z-00- 11; nickel – N3-00-02; aluminum with added zinc – A-80-13. For each type of powder coating, a morphological analysis of the particles was performed and the granulometric composition was determined. The resulting samples were tested under the following conditions: salt fog, salt fog and air, and sea water. The duration of corrosion tests was 720 hours. Based on the test results, the values of corrosion losses of the samples were determined. The obtained data were statistically processed. In addition, a metallographic analysis of the samples was carried out. The best corrosion resistance in all tests was shown by samples with zinc-based (Z-00-11) and aluminum-zinc (A-80-13) coatings. The results of the metallographic analysis showed that no steel corrosion centers were detected on the samples with zinc-based and aluminum-zinc coatings after the tests were completed, and the corrosion losses were caused by the thinning of the protective coatings as a result of exposure to an aggressive environment. At the same time, obvious steel corrosion centers were present on the remaining samples. The results of the study showed that composite coatings based on zinc and aluminum are the most preferable for steel structural elements of forestry machines.

коррозиякоррозионные испытанияхолодное газодинамическое напылениекоррозионностойкие покрытиялесное машиностроениеcorrosioncorrosion testingcold gas dynamic sprayingcorrosion-resistant coatingsforestry engineeringReferencesАлхимов А.П., Гулидов А.И., Косарев В.Ф., Нестерович Н.И. Особенности деформирования микрочастиц при ударе о твердую преграду // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41, №1. С. 204–209.Alkhimov A.P., Gulidov A.I., Kosarev V.F., Nesterovich N.I. Features of microparticle deformation upon impact with a solid barrier. Applied Mechanics and Technical Physics, 2000, vol. 41, no. 1, pp. 204–209. (In Russ.)Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. М.: Физматлит, 2010. 536 с.Alkhimov A.P., Klinkov S.V., Kosarev V.F., Fomin V.M. Cold gas-dynamic spraying. Theory and practice. Moscow: Fizmatlit, 2010. 536 p. (In Russ.)Балданов К.П., Бураев М.К., Рязанов П.Г. К расчету параметров холодного газодинамического напыления деталей машин с использованием установки ДИ-МЕТ-405 // Вестник ВСГУТУ. 2019. № 1(72). С. 69–73.Assadi H., Gartner F., Stoltenhoff T., Kreye H. Bonding mechanism in cold gas spraying. Acta Materialia, 2003, vol. 51, no. 15, pp. 4379–4394.Геращенков Д.А. Износо-коррозионностойкий сплав на основе алюминия для наноструктурированных покрытий: пат. 2413024 Рос. Федерация; заявл. 16.11.09; опубл. 27.02.11.Baldanov K.P., Buraev M.K., Ryazanov P.G. On the calculation of parameters of cold gas-dynamic spraying of machine parts using the DIMET-405 installation. Bulletin of VSGUTU, 2019, no. 1(72), pp. 69–73. (In Russ.)Павлов И.С. Определение влияния технологических параметров режимов напыления на структуру и свойства функциональных покрытий на основе Al2O3 и Cu, полученных методом холодного газодинамического напыления низкого давления // Международный научно-исследовательский журнал. 2023. №4 (130). С. 1–15.Champagne V., Helfritch D. The unique abilities of cold spray deposition. International Materials Reviews, 2016, vol. 61 (7), pp. 437–455. DOI: 10.1080/09506608.2016.1194948.Assadi H., Gartner F., Stoltenhoff T., Kreye H. Bonding mechanism in cold gas spraying // Acta Materialia. 2003. Vol. 51, no. 15. P. 4379–4394.De Force B., Eden T., Potter J. Cold spray Al-5% Mg coatings for the corrosion protection of magnesium alloys. Journal of Thermal Spray Technology, 2011, vol. 20, no. 6, pp. 1352–1358.Champagne V., Helfritch D. The unique abilities of cold spray deposition // International Materials Reviews. 2016. Vol. 61 (7). P. 437–455. DOI: 10.1080/09506608.2016.1194948.Gerashchenkov D.A. Wear- and corrosion-resistant aluminum-based alloy for nanostructured coatings: patent 2413024 Russian Federation; decl. 11/16/09; publ. 02/27/11. (In Russ.)De Force B., Eden T., Potter J. Cold spray Al-5% Mg coatings for the corrosion protection of magnesium alloys // Journal of Thermal Spray Technology. 2011. Vol. 20, no. 6. P. 1352–1358.Ghelichi R., Bagherifard S., Guagliano M., Verani M. Numerical simulation of cold spray coating. Surface and Coatings Technology, 2011, vol. 205, pp. 5294–5301.Ghelichi R., Bagherifard S., Guagliano M., Verani M. Numerical simulation of cold spray coating // Surface and Coatings Technology. 2011. Vol. 205. P. 5294–5301. Jodoin B., Raletz F., Vardelle M. Cold spray modeling and validation using an optical diagnostic method // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 200, iss. 14–15. P. 4424–4432.Jodoin B., Raletz F., Vardelle M. Cold spray modeling and validation using an optical diagnostic method. Surface and Coatings Technology, 2006, vol. 200, iss. 14– 15, pp. 4424–4432.Katanoda H., Fukuhara M., Iino N. Numerical study of combination parameters for particle impact velocity and temperature in cold spray // Journal of Thermal Spray Technology. 2007. Vol. 16, no. 5–6. P. 627–633. DOI: 10.1007/s11666-007-9087-7.Katanoda H., Fukuhara M., Iino N. Numerical study of combination parameters for particle impact velocity and temperature in cold spray. Journal of Thermal Spray Technology, 2007, vol. 16, no. 5–6, pp. 627–633. DOI: 10.1007/s11666-007-9087-7.King P., Bae G., Zahiri S., Jahedi M., Lee C. An experimental and finite element study of cold spray copper impact onto two aluminum substrates // Journal of Thermal Spray Technology. 2010. Vol. 19, no. 3. P. 620–634.King P., Bae G., Zahiri S., Jahedi M., Lee C. An experimental and finite element study of cold spray copper impact onto two aluminum substrates. Journal of Thermal Spray Technology, 2010, vol. 19, no. 3, pp. 620–634.Koh P.K., Cheang P., Loke K., Yu S., Siao Ming Ang A. Deposition of amorphous aluminium powder using cold spray // Thermal Spray 2012: Proceedings from the Int. Thermal Spray Conf. and Exposition. Houston, 2012. P. 22–24.Koh P.K., Cheang P., Loke K., Yu S., Siao Ming Ang A. Deposition of amorphous aluminium powder using cold spray. Thermal Spray 2012: Proceedings from the Int. Thermal Spray Conf. and Exposition. Houston, 2012, pp. 22–24.Lee K.A., Jung D.J., Park D.Y., Kang W.G., Lee J.K., Kim H.J. Study on the fabrication and physical properties of cold sprayed, Cu-based amorphous coating // Journal of Physics: Conference Series. 2009. Vol. 144. P. 12–15.Lee K.A., Jung D.J., Park D.Y., Kang W.G., Lee J.K., Kim H.J. Study on the fabrication and physical properties of cold sprayed, Cu-based amorphous coating. Journal of Physics: Conference Series, 2009, vol. 144, pp. 12–15.Li C.-J., Yang G.-J., Gao P.-H., Ma J., Wang Y.-Y., Li C.-X. Characterization of nanostructured WC-codeposited by cold spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2007. Vol. 16, no. 5–6. P. 1011–1020.Li C.-J., Yang G.-J., Gao P.-H., Ma J., Wang Y.-Y., Li C.-X. Characterization of nanostructured WC-codeposited by cold spraying. Journal of Thermal Spray Technology, 2007, vol. 16, no. 5–6, pp. 1011–1020.Li W.Y., Zhang C., Li C.J., Liao H.L. Modelling aspects of high velocity impact of particles in cold spraying by explicit finite element analysis // Journal of Thermal Spray Technology. 2009. Vol. 18, no. 5–6. P. 921–933.Li W.Y., Zhang C., Li C.J., Liao H.L. Modelling aspects of high velocity impact of particles in cold spraying by explicit finite element analysis. Journal of Thermal Spray Technology, 2009, vol. 18, no. 5–6, pp. 921–933.Li W.Y., Zhang D.D., Huang C.J., Yin S., Yu M., Wang F.F., Liao H.L. Modelling of impact behaviour of cold spray particles: review // Surface Engineering. 2014. Vol. 30, no. 5. P. 299–308.Li W.Y., Zhang D.D., Huang C.J., Yin S., Yu M., Wang F.F., Liao H.L. Modelling of impact behaviour of cold spray particles: review. Surface Engineering, 2014, vol. 30, no. 5, pp. 299–308.Rahmati S., Ghaei A. The use of particle/substrate material models in simulation of cold-gas dynamic-spray process // Journal of Thermal Spray Technology. 2014. Vol. 23, no. 3. P. 530–540.Pavlov I.S. Determination of the influence of technological parameters of spraying modes on the structure and properties of functional coatings based on Al2O3 and Cu obtained by the method of cold gas-dynamic low-pressure spraying. International Research Journal, 2023, no. 4 (130), pp. 1–15. (In Russ.)Schmidt T., Assadi H., Gärtner F., Richter H., Stoltenhoff T., Kreye H., Klassen T. From particle acceleration to impact and bonding in cold spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2009. Vol. 18, no. 5–6. P. 794–808.Rahmati S., Ghaei A. The use of particle/substrate material models in simulation of cold-gas dynamic-spray process. Journal of Thermal Spray Technology, 2014, vol. 23, no. 3, pp. 530–540.Schmidt T., Assadi H., Gärtner F., Richter H., Stoltenhoff T., Kreye H., Klassen T. From particle acceleration to impact and bonding in cold spraying. Journal of Thermal Spray Technology, 2009, vol. 18, no. 5–6, pp. 794–808.Schmidt T., Assadi H., Gärtner F., Richter H., Stoltenhoff T., Kreye H., Klassen T. From particle acceleration to impact and bonding in cold spraying. Journal of Thermal Spray Technology, 2009, vol. 18, no. 5–6, pp. 794–808.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.