ПОТЕНЦИОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЛАВА Al+0.05%Sr, ЛЕГИРОВАННОГО МАГНИЕМ В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА NACL

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
2007, том 50, №6
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 669.715.620.193
М.С.Махсудова, член-корреспондент АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев,
М.Т.Норова
ПОТЕНЦИОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЛАВА Al+0.05%Sr,
ЛЕГИРОВАННОГО МАГНИЕМ В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА NACL
Алюминий и его сплавы по сфере использования занимают второе место после стали
[1,2]. Широкое применение алюминия и его сплавов объясняется ценным комплексом химических, физических и механических свойств, а также большими природными запасами алюминия в земной коре. Алюминий и его сплавы обладают удовлетворительной коррозионной
стойкостью в различных средах. Однако, в связи с синтезом новых сплавов и внедрением их
в технику, а также расширением масштаба применения алюминия и сплавов на его основе,
особенно в агрессивных средах, вопросы коррозионной стойкости алюминия и его сплавов
требуют дополнительного изучения. Всѐ вышесказанное подчѐркивает важность изучения
механизма коррозии алюминиевых сплавов и поиска эффективных способов их защиты от
коррозии.
В качестве объектов исследования использовали алюминий марки А 99.5, магний марки Мг-90 (ГОСТ 804-72), кальций КМ1, стронций СтМ1, барий БМ1. Из указанных металлов
были получены сплавы в корундовых тиглях в печи сопротивления при температуре 750 0С
под слоем флюса состава: NaCl-32.5, LiCl-35, KCl-32.5.
Электрохимические исследования легированных алюминиево-магниевых сплавов
проводились на потенциостате ПИ-50-1 в потенциостатическом режиме со скоростью развѐртки потенциала 2 мВ/с, с выходом на программатор ПР-8 и самозписцу ЛКД-4. С помощью термостата МЛШ-8 в ячейке поддерживалась постоянна температура раствора 200С.
Электродом сравнения служил хлорсеребряный, вспомогательным – платиновый электрод.
Перед началом электрохимических измерений образцы выдерживали в электролите до достижения постоянного потенциала.
Ранее нами было показано, что малые добавки стронция положительно влияют на такие электрохимические характеристики алюминия, как потенциалы начала пассивации и питтингообразования, которые смещаются в положительную область. Добавки стронция до
0.1 масс.% значительно снижают плотность токов начала пассивации и полной пассивации на
потенциодинамических кривых в среде 3%-го NaCI [3-5]. Исследование сплавов системы
AI-Mg в среде 3%-го NaCI показало, что добавки магния до 0.5 масс.% снижают токи коррозии алюминия, дальнейший рост концентрации магния (до 1%) в алюминии практически не
изменяет первоначально полученный эффект улучшения коррозионной устойчивости алюминия [6].
521
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2007, том 50, №6
С учѐтом этого сплавы для исследования системы Al-Мg-Sr были получены вдоль разреза с постоянным количеством стронция – 0.05% по массе и содержанием магния от 0.1 до
1.0% по массе.
Результаты коррозионно-электрохимических исследований алюминиево-магниевых
сплавов, легированных стронцием, полученных из алюминия высокой чистоты (марки А
995), приведены в табл. 1-3, соответственно в средах электролита 3.0, 0.3 и 0.03% -го NaCl.
Все характеристики, представленные в таблицах, даны относительно хлорсеребряного электрода сравнения, снятые при скорости развѐртки потенциала 2 мВ/с.
Таблица 1
Влияние магния на электрохимические характеристики сплава А1+0.05% Sr
в среде электролита 3%-го NaCl
Содержание Mg в
сплаве, масс.%,
-Есв.корр.
0.2 исх.
0.1
0.2
0.4
0.7
1.0
0.910
0.826
0.830
0.840
0.867
0.867
Электрохимические свойства
-Екорр.
-Еп.о.
-Ереп.
В
1.235
0.725
0.800
1.220
0.680
0.775
1.210
0.670
0.740
1.208
0.660
0.740
1.220
0.610
0.730
1.225
0.660
0.730
Скорость коррозии
iкорр. 10-2
Kкорр. 10-3
2
А/м
г/м2.ч
0.016
5.40
0.014
4.70
0.015
5.03
0.013
4.36
0.014
4.70
0.015
5.03
Таблица 2
Влияние магния на электрохимические характеристики сплава А1+0.05% Sr
в среде электролита 0.3%-го NaCl
Содержание Mg в
сплаве, масс.%,
-Есв.корр.
0.2 исх.
0.1
0.2
0.4
0.7
1.0
0.850
0.800
0.790
0.795
0.722
0.725
Электрохимические свойства
-Екорр.
-Еп.о.
В
1.140
0.680
1.270
0.620
1.280
0.627
1.290
0.600
1.300
0.600
1.300
0.580
Скорость коррозии
iкорр. 10-2
Kкорр. 10-3
2
А/м
г/м2.ч
0.014
4.70
0.011
3.70
0.009
3.09
0.012
4.02
0.013
4.36
0.014
4.70
-Ереп.
0.750
0.725
0.710
0.070
0.650
0.650
Таблица 3
Влияние магния на электрохимические характеристики сплава А1+0.05% Sr
в среде электролита 0.03%-го NaCl
Содержание Mg в
сплаве, масс.%,
0.2исх.
0.1
0.2
0.4
0.7
1.0
Электрохимические свойства
-Есв..корр.
-Екорр.
-Еп.о.
В
0.800
1.110
0.620
0.720
1.250
0.600
0.730
1.200
0.590
0.780
1.150
0.600
0.800
1.170
0.595
0.800
1.230
0.515
522
-Ереп.
0.700
0.700
0.710
0.680
0.680
0.680
Скорость коррозии
iкорр. 10-2
Kкорр.10-3
А/м2
г/м2.ч
0.011
3.70
0.009
3.02
0.008
2.08
0.011
3.70
0.009
3.02
0.008
2.08
Физическая химия
М.С.Махсудова, И.Н.Ганиев, М.Т.Норова
Согласно диаграмме состояния системы Al-Mg при температуре эвтектики, в алюминии растворяется 18.6ат.% Mg. При понижении температуры растворимость резко снижается
и в области комнатных температур составляет примерно 1.1 ат.%. К тому же отрицательная
роль повышенного содержания магния в большой степени проявляется при изготовлении
прессованных изделий. В связи с этим нами изучались сплавы, содержащие магния в пределах от 0.1 до 1 масс.% при постоянном содержании стронция 0.05 масс.%.
А
1,16
1,12
1,08
-Е, В
1,04
1
0,96
0,92
1
0,88
2 3
6
0,84
4
5
0,8
0
10
20
30
40
50
60
t, мин.
Б
1,12
-Е, В
1,04
0,96
1
0,88
2
0,8
3
4
5
6
0,72
0
10
20
30
40
50
60
t, м ин.
Рис. Изменение потенциала свободной коррозии –Е, В во времени (t, мин.) сплава Al+0.05% Sr (1),
содержащего магний, масс.%: 0,1 (2); 0,2 (3); 0.4 (4); 0.7 (5); 1.0 (6)
Электролит – раствор А – 3% NaCl, Б – 0.3 %NaCl
523
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2007, том 50, №6
На рисунке представлена временная зависимость потенциала свободной коррозии от
времени в средах 3% и 0.3%-го NaCl. Исследования свидетельствуют, что в первые минуты
погружения сплава в раствор электролита происходит резкое смещение потенциала в положительную область. При этом, если у исходного сплава стабилизация потенциала коррозии
наблюдается в течение 40 мин, то у легированных сплавов происходит в два раза быстрее, то
есть в течение 20-25 мин, что свидетельствует об их относительно высокой пассивации под
воздействием добавок стронция.
Так, после одного часа выдержки в растворе электролита 3%-го NaCl потенциал свободной коррозии нелегированного сплава равнялся –0.910В, а у сплава, содержащего 1.0%,
составлял -0.867 В. Подобная тенденция имеет место во всех исследованных средах.
Из таблиц видно, что легирование сплава А1+0.05% Sr магнием постепенно смещает
потенциал свободной коррозии в более положительную область в трѐх исследуемых средах.
Так, если у алюминия электродный потенциал равен -0,950В, то у сплавов, легированных
1.0 масс.% магнием, он составляет -0,867В.
Потенциодинамические кривые данных сплавов имеют вид, аналогичный кривым
чистого алюминия, только расположены они ближе к оси абсцисс, то есть их плотность тока
растворения из пассивного состояния меньше, чем у алюминия.
Увеличение концентрации магния в сплавах системы Al+0.05% Sr в среде электролита
3%-го NaCl смещает потенциалы коррозии, репассивации и питтингообразования в более положительную область. С ростом концентрации магния до 0.4 масс.% плотность тока коррозии
уменьшается от 0.016 до 0.013 А/м2, а дальнейший еѐ рост до 1% приводит к повышению
плотности тока до 0.015 А/м2 (для сплава с 1% Мg).
Таблица 4
Зависимость скорости коррозии сплава Al+0.05% Sr от содержания магния
в среде электролита NaCl
Содержание Mg в
сплаве, масс.%
0.2 исх.
0.1
0.2
0.4
0.7
1.0
0.03% NaCl
i корр. ,
К.10-3,
2
А/м
г/м2.ч
0.011
3.70
0.009
3.02
0.008
2.68
0.011
3.70
0.009
3.02
0.009
3.02
Скорость коррозии
0.3% NaCl
i корр.
К.10-3,
2
А/м
г/м2.ч
0.014
4.20
0.011
3.70
0.009
3.02
0.012
4.02
0.013
4.36
0.014
4.70
3% NaCl
i кор,
А/м2
0.016
0.015
0.015
0.013
0.014
0.015
К.10-3, г/м2.ч
5.40
5.03
5.03
4.36
4.70
5.03
В целом добавки магния от 0.1 до 1.0 масс.% при постоянном содержании стронция
0.05 масс.% уменьшают скорость коррозии исходного сплава.
524
Физическая химия
М.С.Махсудова, И.Н.Ганиев, М.Т.Норова
Таблица 5
Изменение потенциала питтингобразования сплава AI+0.05%Sr, легированного магнием от
концентрации электролита NaCl
Cодержание Mg в сплаве,
масс.%
0.2 исх.
0.1
0.2
0.4
0.7
1.0
0.03% NaCl
0.620
0.600
0.590
0.600
0.595
0.515
-Еп.о.
0.3% NaCl
0.680
0.620
0.627
0.600
0.600
0.580
3% NaCl
0.725
0.680
0.670
0.660
0.610
0.660
В табл.5 обобщены значения зависимости потенциала питтингообразования сплавов
от концентрации электролита NaCl и легирующей добавки. С увеличением концентрации
хлор-ионов потенциал питтингообразования, как и потенциал коррозии сплавов, уменьшается, то есть смещается в отрицательную область. Добавки магния увеличивают потенциал
питтингообразования сплавов, делая их тем самым питтингоустойчивыми.
Институт химии им. В.И.Никитина
Поступило 11.11.2007 г.
АН Республики Т аджикистан
Л И Т Е РАТ У РА
1.
Юдкин В.С. Производство и литье сплавов цветных металлов. М., 1971.
2. Синявский В.С., Волков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1979, 640 с.
3.
Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах. Душанбе: Дониш, 2007, 258 с.
4. Ганиев И.Н. Шукроев М.Ш. – Изв. АН ТаджССР. Отд.физ.-мат., хим. и геол. наук, 1986, №1,
с.79-81.
5. Ганиев И.Н., Красноярский В.В., Жукова Т.И. – Журн. прикл. химии,1995, т.68, №7, с.1146-1149.
6. Ганиев И. Н., Баротов Р.О., Иноятов М.Б. – Журн. прикл. химии, 2004, т.77, №8, с.1303-1307.
М.С.Махсудова, И.Н.Ѓаниев, М.Т.Норова
ОМЎЗИШИ ХОСИЯТЊОИ ЭЛЕКТРОХИМИЯВИИ ХЎЛАЊОИ Al+ 0.05% Sr
БО УСУЛИ ПОТЕНСИОДИНАМИКЇ ДАР МУЊИТИ ЭЛЕКТРОЛИТИ NaCl
Бо усули потенсиодинамикї хосиятњои электрохимиявии хўлањои Al+0.05%Sr дар
муњити мањлули NaCl омўхта шуда , муќарар карда шудааст, ки бо илова кардани 0.1-1.0 %
Мg ба хўлаи Al+0.05% Sr суръати коррозияи он кам мешавад.
525
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2007, том 50, №6
М.С.Makhsudova, I.N.Ganiev, M.T.Norova
POTENSIODINAMICAL OYS OF SYSTEM Al+0.05%Sr
IN PRIZENT ELECTROLATE NACL
In the lump addition of in range of 0.1-1.0(w/w) to alloys system Al+0.05%Sr decrease the
corrosion rate, while addition of Sr in range of 0.05-0.5 lead to increase of corrosion.
526