Влияние легирования на коррозионную стойкость олова в 3%-ном растворе NaCl

ЛИТЕРАТУРА

1. Панченко Ю.М., Шувахина Л.А., Михайловский Ю.Н. Зависимость скорости атмосферной коррозии металлов от климатических условий районов Дальнего Востока //Защита металлов. 1986. Т. 20. №6. С. 851-863.

2. Стрекалов П.В. Нахождение корреляционных связей между ветровым режимом и количеством выносимых морских аэрозолей //Защита металлов. 1988. Т. 24. №6. С. 976-980.

3. Жирнов А.Д., Стрекалов П.В., Каримова С.А., Жиликов В.П., Тарараева Т.И., Мищен-ков E.H. Сезонная динамика процесса коррозии металлов на береговой зоне Черного моря //Коррозия: материалы, защита. 2007. №8. С. 23-29.

4. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Антипов В.В., Каримова С.А., Рудаков А.Г., Оглодков М.С. Влияние коррозионной среды на скорость роста трещины усталости в алюминиевых сплавах //Авиационные материалы и технологии. 2011. №1. С. 16-20.

5. Панченко P.M., Стрекалов П.В., Жиликов В.П., Каримова С.А., Березина Л.Г. Зависимость коррозионной стойкости сплава Д16 от закаленности и метеопараметров приморской атмосферы //Коррозия: материалы, защита. 2011. №8. С. 1-12.

6. Михайлов A.A., Жирнов А.Д., Жиликов В.П., Сулуева М.Н., Каримова С.А., Тарараева Т.Н., Чесноков Д.В., Андрющенко Т.А. Коррозивность приморских атмосфер /В сб. докладов 7-й науч. конф. по гидроавиации «Гидроавиасалон-2008». Ч. 1. С. 299-306.

УДК 620.193

В.П. Жиликов, B.C. Рылъников

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ОЛОВА В 3%-ном РАСТВОРЕ NaCl

Исследовано влияние на коррозионную стойкость олова различных легирующих элементов в 3%-ном растворе NaCl. Положительное влияние оказывают добавки висмута, сурьмы, меди, отрицательное - свинца, цинка, индия и кадмия.

Ключевые слова: коррозионная стойкость олова, легирующие элементы, висмут, сурьма, медь.

Олово широко применяется в различных отраслях промышленности для лужения стальных и медных деталей. В качестве припоя в чистом виде оно применяется значительно реже, так как не отвечает необходимому сочетанию технологических и физико-механических свойств. Кроме того, чистому олову присуще так называемое явление «оловянной чумы», когда при низкой температуре происходит его разрушение путем перехода из аллотропической модификации Р в модификацию а с увеличением объема [1]. Поэтому для пайки применяются оловянно-свинцовые припои (ПОССу 61-05, ПОС-90 и др.) или припои, дополнительно легированные медью, серебром, сурьмой и другими элементами (ВПр6, ВПр9, ВПр35 и др.). Все эти припои имеют различную коррозионную стойкость в зависимости от состава легирующих элементов.

Наибольшей коррозии металлические материалы подвержены в приморской атмосфере, где наличие хлоридов является мощным стимулирующим фактором [2, 3], поэтому исследования проводились в 3%-ном растворе NaCl.

На рис. 1 приведены кривые изменения во времени стационарных потенциалов бинарных сплавов в 3%-ном растворе NaCl. Металлы, кривые которых расположены выше кривой олова, должны «разблагораживать», ниже - облагораживать олово. Однако это влияние проявляется только при определенном, чаще всего при сравнительно

большом, содержании легирующего элемента. При введении в олово меди, серебра и висмута - до 8%, никеля - до 4%, титана - до 2%, значение стационарного потенциала олова практически не меняется. С увеличением содержания указанных элементов стационарный потенциал олова постепенно смещается в положительную сторону. Наибольший эффект наблюдается при введении серебра и титана. Отрицательное влияние на стационарный потенциал олова оказывают кадмий, индий и особенно цинк, даже в небольшом количестве (1-2%).

Ф, мВ -800

-600

-400

-200

+200

\гп

ч са

РО-

1м-1 1_ Бп / 1 1- \1п РЬ —

п -С \Со

В ' 1

\

^— \№ АЕ

л

&

§

и о Н

АЕ-

Ал ^^ 1п ^- БЬ - Бп

3 -1

КС' \Б1

6 7 х, сут

Рис. 1. Влияние легирующих элементов на стационарный потенциал олова в бинарных сплавах Sn-Me в 3%-ном растворе №С1

0 2 4 6 8

Содержание элементов в сплаве олова, %

Рис. 2. Влияние легирующих элементов на ток коррозии олова в 3%-ном растворе №С1

Как известно, коррозионная стойкость металла определяется не только значением стационарного потенциала, но и степенью его поляризации [4]. В связи с этим была проведена оценка скорости коррозии бинарных сплавов Бп-Ме путем снятия поляризационных кривых с определением тока коррозии по пересечению с ними значений стационарных потенциалов. Полученные результаты представлены на рис. 2. При введении в олово меди, никеля, висмута в количестве по 0,2%, ток коррозии в первых двух случаях снизился в 1,5 раза, в последнем - в 2 раза и затем мало менялся с увеличением содержания элементов до 2,3 и 5% соответственно. Легирование олова кадмием привело к постепенному, а титаном - к резкому возрастанию тока коррозии. При введении титана в структуре сплава образуется интерметаллическое соединение Т16Бп5 [5], в котором олово является анодом и быстро растворяется. Введение в олово серебра (до 0,5%) вначале несколько снижает ток коррозии, затем, с повышением его содержания, ток коррозии быстро возрастает. Это связано с появлением в структуре 8-фазы, содержащей большое количество серебра [6], которая является эффективным катодом.

Данные по скорости коррозии бинарных сплавов Бп-Ме, полученные по потере массы образцов после испытаний в 3%-ном растворе №С1 в течение 6 мес, в основном подтверждают выводы, сделанные из анализа данных по определению тока коррозии при снятии поляризационных кривых. При введении в олово меди от 0,1 до 3%, скорость коррозии снизилась в 3-4 раза. Аналогичное влияние отмечено при легировании олова висмутом или сурьмой в количестве от 1 до 5%.

Легирование олова свинцом до 20% не оказывает заметного влияния на его коррозионную стойкость. При более высоком содержании свинца скорость коррозии воз-

14

о

W s s

со О ft ft О

w

л

H о о ft о w о

10

2

к.

3-^ ?—0 " о/ О j

0

Sn

20

40

60 % Pb

80

100 Pb

Рис. 3. Влияние свинца на коррозионную стойкость олова в 3%-ном растворе №С1

растает экспоненциально (рис. 3). При содержании в олове индия от 2 до 5%, скорость коррозии возрастает в 1,5 раза, при содержании 10% - в 2,5 раза.

Малые добавки никеля - до 2%, индия -до 1%, кадмия - до 3%, цинка - до 0,5% практически не оказывают влияния на стойкость олова. С повышением содержания кадмия, цинка, индия коррозионная стойкость олова быстро снижается. Особенно сильное влияние оказывает введение 20% цинка (в 20 раз), 35% кадмия (в 25 раз).

Таким образом, полученные результаты показывают, что повышение коррозионной стойкости олова может быть достигнуто введением висмута, сурьмы или меди в количестве от 1 до 5%, от 0,5 до 5% и от 0,1 до 3% соответственно. Кадмий, индий, цинк и свинец могут быть введены в олово для снижения температуры пайки или для каких-либо других целей в количестве не более 1-2% каждого.

ЛИТЕРАТУРА

1. Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: ГНТИ. 1956. 559 с.

2. Панченко Ю.М., Стрекалов П.В., Жиликов В.П., Каримова С.А., Березина Л.Г. Зависимость коррозионной стойкости сплава Д16 от засоленности и метеопараметров приморской атмосферы //Коррозия: материалы, защита. 2011. №8. С. 1-12.

3. Жирнов А. Д., Стрекалов П.В., Каримова С.А., Жиликов В.П., Тарараева Т.И., Мищенков E.H. Сезонная динамика процесса коррозии металлов на береговой зоне Черного моря //Коррозия: материалы, защита. 2007. №8. С. 23-29.

4. Жиликов В.П., Рыльников B.C. Особенности коррозии паяных соединений // Коррозия: материалы, защита. 2012. №7. С. 7-8.

5. Петраков И.Е., Маркова И.Ю., Екатова A.C. Металловедение пайки. М.: Металлургия. 1976. 302 с.

6. Лашко Н.Ф. Контактные металлургические процессы при пайке. М.: Металлургия. 1974. 425 с.

6