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. Всё вышесказанное подчёркивает 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 7500С 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 развёртки 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 пит-тингообразования, 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].

С учётом этого сплавы для исследования системы Л1-М£-Бг 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 №С1. Все характеристики, представленные в таблицах, даны относительно хлорсеребряного электрода сравнения, снятые при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с.

Таблица 1

Влияние магния на электрохимические характеристики сплава А1+0.05% Бг

в среде электролита 3%-го №С1

Содержание Mg в сплаве, масс.%, Электрохимические свойства Скорость коррозии

-Р -^св.корр. -Р корр. -Р Рп.о. -Р -^реп. ікорр. 10-2 1 А"3 Ккорр. 10

В А/м2 г/м2.ч

0.2 исх. 0.910 1.235 0.725 0.800 0.016 5.40

0.1 0.826 1.220 0.680 0.775 0.014 4.70

0.2 0.830 1.210 0.670 0.740 0.015 5.03

0.4 0.840 1.208 0.660 0.740 0.013 4.36

0.7 0.867 1.220 0.610 0.730 0.014 4.70

1.0 0.867 1.225 0.660 0.730 0.015 5.03

Таблица 2

Влияние магния на электрохимические характеристики сплава А1+0.05% Бг

в среде электролита 0.3%-го №С1

Содержание Mg в сплаве, масс.%, Электрохимические свойства Скорость коррозии

-Р -^св.корр. -Р корр. -Р -Рп.о. -Р реп. ікорр. 10-2 1 А'3 Ккорр. 10

В А/м2 г/м2.ч

0.2 исх. 0.850 1.140 0.680 0.750 0.014 4.70

0.1 0.800 1.270 0.620 0.725 0.011 3.70

0.2 0.790 1.280 0.627 0.710 0.009 3.09

0.4 0.795 1.290 0.600 0.070 0.012 4.02

0.7 0.722 1.300 0.600 0.650 0.013 4.36

1.0 0.725 1.300 0.580 0.650 0.014 4.70

Таблица 3

Влияние магния на электрохимические характеристики сплава А1+0.05% Бг

в среде электролита 0.03%-го №С1

Содержание Mg в сплаве, масс.%, Электрохимические свойства Скорость коррозии

-Рсв..корр. -Ркорр. -Р -Рп.о. -Р реп. ікорр. 10-2 1 п_3 Ккорр.10

В А/м2 г/м2.ч

0.2исх. 0.800 1.110 0.620 0.700 0.011 3.70

0.1 0.720 1.250 0.600 0.700 0.009 3.02

0.2 0.730 1.200 0.590 0.710 0.008 2.08

0.4 0.780 1.150 0.600 0.680 0.011 3.70

0.7 0.800 1.170 0.595 0.680 0.009 3.02

1.0 0.800 1.230 0.515 0.680 0.008 2.08

Согласно диаграмме состояния системы A1-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.%.

В

р-Г

-

мин.

В

р-Г

-

Б

м ин.

Рис. Изменение потенциала свободной коррозии -Е, В во времени

Электролит - раствор А - 3% №С1, Б - 0.3 %№С1

На рисунке представлена временная зависимость потенциала свободной коррозии от времени в средах 3% и 0.3%-го №С1. 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 №С1 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% Бг магнием постепенно смещает потенциал свободной коррозии в более положительную область в трёх 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 А1+0.05% Бг в среде электролита 3%-го №С1 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/м , а дальнейший её рост до 1% приводит к повышению плотности тока до 0.015 А/м (для сплава с 1% М§).

Таблица 4

Зависимость скорости коррозии сплава А1+0.05% Бг от содержания магния

в среде электролита №С1

Содержание Мд в сплаве, масс.% Скорость коррозии

0.03% ЫаС! 0.3% МаСІ 3% ЫаС!

1 корр. 1 А/м2 К.10-3, г/м2.ч 1 корр. А/м2 К.10-3, г/м2.ч і кор, А/м2 К.10-3, г/м2.ч

0.2 исх. 0.011 3.70 0.014 4.20 0.016 5.40

0.1 0.009 3.02 0.011 3.70 0.015 5.03

0.2 0.008 2.68 0.009 3.02 0.015 5.03

0.4 0.011 3.70 0.012 4.02 0.013 4.36

0.7 0.009 3.02 0.013 4.36 0.014 4.70

1.0 0.009 3.02 0.014 4.70 0.015 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.

Таблица 5

Изменение потенциала питтингобразования сплава А1+0.05%Бг, легированного магнием от

концентрации электролита №С1

Содержание Mg в сплаве, масс.% -Еп.о.

0.03% NaCl 0.3% NaCl 3% NaCl

0.2 исх. 0.620 0.680 0.725

0.1 0.600 0.620 0.680

0.2 0.590 0.627 0.670

0.4 0.600 0.600 0.660

0.7 0.595 0.600 0.610

1.0 0.515 0.580 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

ЛИТЕРАТУРА

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.Ганиев, М.Т.Норова ОМУЗИШИ ХОСИЯТ^ОИ ЭЛЕКТРОХИМИЯВИИ ХУЛАХ,ОИ Al+ 0.05% Sr БО УСУЛИ ПОТЕНСИОДИНАМИКЙ ДАР МУСИТИ ЭЛЕКТРОЛИТИ NaCl

Бо усули потенсиодинамикй хосиятхои электрохимиявии хулахои Al+0.05%Sr дар мусити махлули NaCl омухта шуда , мукдрар карда шудааст, ки бо илова кардани 0.1-1.0 % Mg ба хулаи Al+0.05% Sr суръати коррозияи он кам мешавад.

M.C.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.