Коррозионно-электрохимическое поведение сплава Zn55Al, легированного эрбием

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2010, том 53, №6_________________________________

ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

УДК 620.193

А.В.Амонова , член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.О.Одинаев, В.Дж.Абулхаев,

З.Р.Обидов, А.Б.Бадалов КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА Zn55Al, ЛЕГИРОВАННОГО ЭРБИЕМ

Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан,

Таджикский технический университет им. акад. М. Осими

Приведены результаты исследования анодного поведения сплава Zn55Al, легированного эрбием, предназначенного в качестве анодного покрытия для защиты от коррозии стальных сооружений.

Ключевые слова: цинк-алюминиевый сплав - электрохимические свойства - потенциодинамический метод - анодное поведение - эрбий.

В настоящее время для защиты от коррозии изделий из стали и чугуна применяются металлические покрытия, наносимые на поверхность изделий различными методами. Выбор покрытия и методы нанесения определяются условиями эксплуатации, требованиями надежности и долговечности конструкций.

Наиболее универсальными и распространенными являются цинк-алюминиевые покрытия типа «Гальфан» (сплав цинка с 55 мас.% алюминия) с высокими защитными свойствами, которые можно наносить горячим методом путем погружения стальных конструкций в расплав электролита [1, 2].

Настоящая работа посвящена исследованию влияния добавок эрбия на анодное поведение сплава Zn55Al, предназначенного для нанесения защитных покрытий горячим методом.

В качестве объекта исследования использовали цинк марки ч.д.а., алюминий марки А7 и его лигатуры с эрбием (7% Бг). Из указанных металлов были получены сплавы в тиглях из оксида алюминия в шахтной печи сопротивления типа СШОЛ в интервале температур 750...800°С. Из полученных сплавов отливали в графитовую изложницу стержни диаметром 8 мм и длиной 140 мм, нижняя часть которых покрывалась смесью 50% канифоли + 50% парафина, что позволяло во всех образцах исследовать одинаково подготовленную площадь поверхности сплавов. Перед погружением образца в рабочий раствор его торцевую часть зачищали наждачной бумагой, полировали, обезжиривали, травили в 10%-ом растворе NaOH, тщательно промывали спиртом и затем погружали в раствор NaCl для исследования. В ячейке поддерживалась постоянная температура раствора (20°С) с помощью термостата МЬШ-8. Электродом сравнения служил насыщенный хлорсеребряный, вспомогательным - платиновый электрод.

Коррозионно-электрохимические исследования анодного поведения сплава Zn55Al, легированного эрбием, проводились в средах электролита NaCl с концентрациями 0.03, 0.3 и 3% на потен-

Адрес для корреспонденции: Обидов Зиёдулло Рахматович. 734063, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Айни, 299/2, Институт химии АНРТ. E-mail: z.r.obidov@mail.ru

циостате ПИ-50.1.1 со скоростью развёртки потенциала 2 мВ/сек по методике, описанной в работе

[3].

При электрохимических исследованиях образцы потенциодинамически поляризовали в положительном направлении от стационарного потенциала, установившегося при погружении, до резкого возрастания тока в результате питтингообразования. Затем образцы поляризовали в обратном направлении до потенциала - 1600 мВ, в результате чего происходило подщелачивание приэлектродно-го слоя поверхности сплава. Наконец, образцы поляризовали в положительном направлении, получив потенциодинамические поляризационные кривые вышеуказанных сплавов, далее определяли электрохимические параметры сплава Zn55Al, легированного эрбием (см. табл. 1 и 2).

В табл. 1 представлены результаты исследования установившегося потенциала свободной коррозии во времени для цинк-алюминиевого сплава от концентрации эрбия в трех исследуемых средах электролита №0, которые фиксировались в течение часа. Наблюдается незначительное смещение потенциала в положительную область значений. Видно, что к 45 мин процесс формирования защитной оксидной пленки завершается.

Таблица 1

Изменение потенциала свободной коррозии (-Есв.корр., В) сплава Zn55Al, легированного эрбием,

во времени в среде электролита №0

Среда Содержание эрбия в сплаве, мас.% Время, мин

1/3 2/3 1 5 15 30 45 60

0.03% ша - 0.992 0.991 0.990 0.988 0.982 0.975 0.972 0.970

0.005 0.934 0.933 0.928 0.921 0.918 0.913 0.910 0.910

0.01 0.950 0.948 0.944 0.938 0.935 0.933 0.930 0.930

0.05 0.961 0.960 0.956 0.950 0.945 0.942 0.940 0.940

0.1 0.970 0.969 0.965 0.963 0.962 0.960 0.958 0.957

0.5 0.998 0.996 0.989 0.985 0.983 0.980 0.978 0.978

0.3% ша - 1.022 1.022 1.020 1.016 1.009 1.002 1.001 1.000

0.005 0.955 0.953 0.948 0.944 0.943 0.942 0.939 0.939

0.01 0.980 0.977 0.974 0.973 0.971 0.968 0.965 0.965

0.05 0.985 0.984 0.982 0.975 0.973 0.972 0.970 0.970

0.1 0.994 0.992 0.990 0.988 0.987 0.985 0.984 0.983

0.5 1.020 1.017 1.015 1.011 1.009 1.008 1.005 1.005

3% ша - 1.041 1.040 1.037 1.032 1.027 1.021 1.020 1.020

0.005 0.975 0.974 0.971 0.965 0.963 0.961 0.960 0.960

0.01 0.998 0.996 0.994 0.993 0.990 0.987 0.985 0.985

0.05 1.005 1.003 1.000 0.997 0.995 0.993 0.990 0.990

0.1 1.028 1.026 1.020 1.017 1.014 1.011 1.010 1.008

0.5 1.040 1.037 1.035 1.030 1.028 1.027 1.025 1.025

Результаты коррозионно-электрохимических исследований сплава Zn55Al, легированного эрбием, представленные в табл. 2, показывают, что добавки эрбия в незначительных количествах (0.005-0.05 мас.%) сдвигают потенциал свободной коррозии (-Есв.корр., В) в положительную область, а дальнейшее увеличение концентрации эрбия последовательно смещает потенциал Есв.корр. в отрицательную область значений. Подобная зависимость характерна и для потенциалов коррозии (-Екорр.), питтингообразования (-Ет.) и репассивации (-Ереп). С ростом концентрации хлор-ионов потенциал

свободной коррозии сплава 2и55Л1, легированного эрбием, уменьшается, что свидетельствует о снижении коррозионной стойкости сплавов под воздействием хлор-ионов. Подобная тенденция имеет место во всех исследованных средах (табл. 2).

Таблица 2

Коррозионно-электрохимические свойства цинк-алюминиевого сплава 2и55Л1,

легированного эрбием, в среде электролита NaCl

Среда Содержание эрбия в сплаве, мас.% Электрохимические свойства Скорость коррозии

-F -^св.корр. -F корр. -F Fno. -F -^реп. і •ІО-2 корр. K-ІО-3

В А/м2 г/м2 • ч

0.03% NaCI - 0.970 0.990 0.850 0.870 0.030 0.233

0.005 0.910 0.915 0.785 0.829 0.020 0.155

0.01 0.930 0.945 0.805 0.866 0.014 0.108

0.05 0.940 0.955 0.815 0.871 0.017 0.132

0.1 0.957 0.975 0.830 0.863 0.021 0.163

0.5 0.978 0.995 0.850 0.887 0.023 0.178

0.3% NaCI - 1.000 1.020 0.880 0.890 0.033 0.257

0.005 0.939 0.945 0.805 0.848 0.021 0.163

0.01 0.965 0.975 0.825 0.881 0.015 0.116

0.05 0.970 0.985 0.835 0.893 0.018 0.140

0.1 0.983 1.000 0.850 0.886 0.022 0.171

0.5 1.005 1.015 0.875 0.904 0.024 0.186

3% NaCI - 1.020 1.040 0.900 0.920 0.037 0.288

0.005 0.960 0.970 0.825 0.879 0.022 0.186

0.01 0.985 0.995 0.845 0.918 0.016 0.124

0.05 0.990 1.005 0.855 0.920 0.019 0.147

0.1 1.008 1.020 0.870 0.914 0.025 0.194

0.5 1.025 1.045 0.895 0.936 0.027 0.210

Выполненные потенциодинамические исследования сплава Zn55Al с эрбием показали, что незначительные его количества (0.005-0.05 мас.%) улучшают коррозионную стойкость исходного сплава в два раза. Предложенные составы цинк-алюминиевых сплавов, содержащих добавки эрбия, могут использоваться в качестве анодного покрытия для защиты от коррозии стальных изделий и сооружений.

Поступило 15.03.2010 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы. - М.: Металлургия, 1981, 560 с.

2. Шлугер А.М., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. - М.: Металлургия, 1981, 216 с.

3. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Анодные сплавы алюминия с марганцем, железом и редкоземельными металлами. - Душанбе: Дониш, 2009, 232 с.

А.В.Амонова*, ^.О.Одинаев, В.Ч,.Абулх,аев, З.Р.Обидов, А.Б.Бадалов РАФТОРИ КОРРОЗИОНЙ-ЭЛЕКТРОХИМИЯВИИ ХУЛАИ Zn55Al,

КИ БО ЭРБИЙ чав^аронида ШУДААСТ

Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон, *Донишго%и техникии Тоцикистон ба номи акад. М.Осими

Бо усули потенсиодинамикй нишон дода шудааст, ки иловаи эрбий ба хулаи Zn55Al ус-тувории онро дар мудити нейтралй ба коррозия баланд менамояд.

Калима^ои калиди: хулаи ру^-алюминий - хосиятуои электрохимиявй - усули потенсиодинамикй -рафтори анодй - эрбий.

A.V.Amonova*, H.O.Odinaev, V.J.Abulhaev, Z.R.Obidov, A.B.Badalov CORROSION-ELECTROCHEMICAL BEHAVIOUR OF Zn55Al ALLOY,

ALLOYED WITH ERBIUM

V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, *M.S.Osimy Tajik Technical University

Potentiodynamical method shoved, that the additive erbium in structure of Zn55Al alloy raises it stainless property in a neutral medium.

Key words: zinc-aluminium alloy - electrochemical characteristics - potentiodynamical method - anode behaviour - erbium.