Исследование влияния скандия и лантана на электрохимическую коррозию сплава АМг3

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2018, том 61, №4_

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 620.193

П.Р.Пулотов, М.Т.Норова*, Б.Б.Эшов*, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКАНДИЯ И ЛАНТАНА НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКУЮ КОРРОЗИЮ СПЛАВА АМг3

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

Центр исследования инновационных технологий при АН Республики Таджикистан

Приведены результаты потенциостатического исследования сплава ЛМг3, легированного скандием и лантаном, в среде электролита НаС1 различной концентрации. Показано, что легирование сплава АМг3 РЗМуменьшает скорость коррозии исходного сплава в 1.4 раза.

Ключевые слова: сплав ЛМг3, скандий, лантан, потенциостатический метод, электролит НаС1, потенциал свободной коррозии, скорость коррозии.

Изучение диаграммы состояния алюминия с другими элементами периодической системы способствовало разработке целого ряда новых двухкомпонентных и многокомпонентных сплавов на основе алюминия. На сегодня известно о положительном влиянии щелочноземельных и редкоземельных металлов, а также некоторых переходных элементов периодической таблицы при определенных концентрациях. Однако новая техника, ухудшенияе общей и промышленной экологии требуют разработки новых сплавов алюминия, отвечающих современным требованиям. Последнее требует проведения комплексных исследований для разработки новых сплавов или улучшения свойств существующих сплавов.

В частности, вопрос коррозии алюминиевых сплавов заслуживает особого рассмотрения, так как коррозия является существенным конструкционным параметром, а в большинстве случаев главным наряду с механическими свойствами сплавов.

В данной работе для синтеза сплавов использованы алюминий марки А7 (табл.1), магний ХЧ, скандий и лантан в виде лигатур с содержанием последних до 2-10% по массе.

При синтезе сплавов учитывались имеющиеся в алюминии примеси и содержание алюминия в лигатуре. Исходя из этого, был получен сплав, состав которого (табл.2) соответствует среднему составу промышленного сплава АМг3.

Таблица 1

Химический состав алюминия марки А7

Al Fe Si Cu Zn Ti Примеси

99.7 0.16 0.15 0.01 0.04 0.01 0.3

Адрес для корреспонденции: Норова Муаттар Турдиевна. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: muattar_1975@mail.ru

Таблица 2

Химический состав АМг3

Мй Мп Si гп Ост. А1

3.0 0.3 0.2 0.1 0.15

Полученный сплав легирован скандием и лантаном в количестве 0.05, 0.1, 0.3, и 0.5% по массе.

Сплавы алюминия были получены в вакуумной печи сопротивления типа СНВЭ-1.3.1/16 ИЗ в атмосфере гелия под избыточным давлением 0.5 мПа. Шихтовка сплавов проводилась с учётом угара металла. Легирование сплавов лигатурой осуществляли в открытых шахтных печах типа СШОЛ.

Состав сплавов исследован методом атомно-эмиссионного спектрального анализа на дифракционном спектрографе ДФС-452 с многоканальной оптической регистрирующей системой МОРС-9.

Электрохимические исследования указанных алюминиевых сплавов проводились на потен-циостате ПИ-50-1.1 в потенциодинамическом режиме со скоростью развёртки 2 мВ/с, с выходом на программатор ПР-8 и самозаписью на ЛКД-4 по методикам, описанным в работах [2-7]. Температура раствора в ячейке поддерживалась постоянной (200С) с помощью термостата МЛТТТ-8 Электродом сравнения служил хлорсеребряный, вспомогательным - платиновый.

Таблица 3

Изменение потенциала свободной коррозии (-Есв.корр., В) сплава АМг3,

легированного скандием, во времени в среде электролита №С1

л ч Содержание скандия в Время, мин.

а О сплаве, мас% 1/3 2/3 1 5 15 30 40 60

[3 л £ - 0.784 0.746 0.686 0.616 0.589 0.574 0.566 0.564

0.05 0.774 0.736 0.676 0.610 0.578 0.566 0.558 0.556

0.1 0.752 0.724 0.660 0.598 0.562 0.553 0.549 0.548

СП о 0.3 0.740 0.713 0.657 0.589 0.559 0.548 0.542 0.540

о 0.5 0.730 0.703 0.650 0.579 0.548 0.540 0.534 0.532

^ - 0.890 0.838 0.804 0.736 0.710 0.682 0.670 0.670

О л Ъ 0.05 0.880 0.830 0.796 0.729 0.700 0.680 0.669 0.666

0.1 0.870 0.820 0.788 0.717 0.685 0.667 0.654 0.654

го 0.3 0.864 0.815 0.779 0.708 0,680 0.659 0.648 0.646

о 0.5 0.852 0.810 0.770 0.700 0.670 0.652 0.644 0.640

[3 л ъ ^ - 0.970 0.944 0.905 0.842 0.815 0.798 0.789 0.786

0.05 0.935 0.910 0.885 0.797 0.785 0.780 0.775 0.770

0.1 0.930 0.907 0.870 0.790 0.777 0.770 0.768 0.766

р го 0.3 0.916 0.896 0.866 0.788 0.767 0.760 0.758 0.758

0.5 0.904 0.889 0.850 0.785 0.762 0.755 0.752 0.750

0,67

10

20

30

т-

40

Рис.1.Зависимость изменения потенциала свободной коррозии сплава АМг3, (0) содержащего лантан от времени мас%: 1- 0.05; 2-0.1; 3-0.3; 4-0.5 в, 3(а), 0.3(б) и 0.03 %-ного раствора №С1.

Как видно из данных табл. 3 и рис. 1, при всех концентрациях электролита наблюдается отклонение потенциала свободной коррозии в положительную область. Изменения этого показателя от концентрации скандия и лантана во всех трех концентрациях раствора характеризуются также смещением в положительную область.

50 1 мнн 60

0

Таблица 4

Влияние скандия на электрохимические характеристики сплава АМг3

в среде электролита №С1

Среда №С1 мас. % Содержание скандия, мас% Электрохимические потенциалы (х.с.э.), В Скорость коррозии

-^св.кор -Е кор -Е рп ^ор. А/м2 к. 10-3 г/м2.ч

0.03 - 0.564 0.980 0.560 0.660 0.036 12.06

0.05 0.556 0.950 0.548 0.654 0.035 11.72

0.1 0.548 0.940 0.540 0.644 0.032 10.72

0.3 0.540 0.932 0.528 0636 0.030 10.05

0.5 0.532 0.920 0.520 0.630 0.027 9.045

0.3 - 0.670 1.010 0.654 0.724 0.056 18.76

0.05 0.666 0.976 0.575 0.720 0.053 17.75

0.1 0.654 0.962 0.566 0.712 0.050 16.75

0.3 0.646 0.954 0.552 0.700 0.047 15.74

0.5 0.640 0.944 0.540 0.686 0.044 14.74

3.0 - 0.786 1.020 0.700 0.770 0.072 24.12

0.05 0.770 0.980 0.612 0.760 0.070 23.45

0.1 0.766 0.976 0.600 0.748 0.067 22.44

0.3 0.758 0.970 0.592 0.740 0.063 21.10

0.5 0.750 0.964 0.584 0.740 0.060 20.10

Таблица 5

Коррозионно-электрохимические характеристики сплава АМг3,

легированного лантаном в среде 3%- ного №С1

Среда №С1 мас% Содержание лантана, мас% Электрохимические потенциалы (х.с.э.), В Скорость коррозии

-^св.кор -Е кор -Е рп ^ор. А/м2 к. 10-3 г/м2.ч

0.03 - 0.564 0.980 0.560 0.660 0.036 12.06

0.05 0.500 0.970 0.510 0.600 0.033 11.05

0.1 0.494 0.966 0.500 0.568 0.031 10.38

0.3 0.490 0.960 0.492 0.562 0.028 9.380

0.5 0.480 0.950 0.484 0.556 0.025 8.375

0.3 - 0.670 1.010 0.654 0.724 0.056 18.76

0.05 0.594 0.974 0.624 0.690 0.055 18.42

0.1 0.590 0.972 0.618 0.678 0.052 17.42

0.3 0.580 0.963 0.610 0.670 0.049 16.41

0.5 0.574 0.956 0.606 0.666 0.046 15.41

3.0 - 0.786 1.020 0.700 0.770 0.072 24.12

0.05 0.695 0.976 0.614 0.736 0.071 23.78

0.1 0.688 0.970 0.600 0.730 0.069 23.11

0.3 0.680 0.968 0.590 0.724 0.066 22.11

0.5 0.676 0.960 0.578 0.724 0.062 20.77

Результаты коррозионно-электрохимических исследований сплавов, представленные в табл. 4 и 5, свидетельствуют, что добавки скандия и лантана до 0.5 мас% к исходному сплаву АМг3 сдвигают потенциалы коррозии, репассивации и питтингообразования в положительную область значений и одновременно с этим повышается коррозионная стойкость исходного сплава. Потенциал репассива-ции (-Ереп.) сплава АМг3, легированного скандием, во всех исследованных средах электролита №С1 смещается также в положительную область значений, что ещё раз свидетельствует об улучшении

пассивируемости образующихся питтинговых коррозионных очагов в нейтральных средах. Подобное поведение сплавов характерно во всех исследованных средах.

Плотность тока коррозии исходного сплава АМг3 в среде 0.03 и 3.0% NaCl составляет 0.036 и

0.072. 10-2 А/м2 соответственно, а у сплава с добавкой 0.5 мас% скандия равна 0.027 и 0.060-10-2 А/м2 и у сплава, легированного 0.5 мас% лантаном, она составляет 0.025 и 0.062-10-2 А/м2 соответственно, в средах электролита 0.03 и 3.0% NaCl. Исследования свидетельствуют, что с ростом концентрации хлорида натрия, то есть с увеличением доли иона хлорида, наблюдается рост скорости коррозии сплавов на 40-50%.

Таким образом, можно заключить, что эффект легирования сплава АМг3 проявляется в пределах исследованных концентраций скандия и лантана, что позволяет считать данные составы наиболее устойчивыми к анодной коррозии.

Поступило 08.01.2018 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Махсудова М.С., Ганиев И.Н., Норова М.Т. Влияние добавок магния на коррозионно-электрохимическое поведения сплава AI+0.05% Ва в среде электролита NaCl. - ДАН РТ, 2007, т.50. №6, с.621-626.

2. Вазиров Н.Ш., Ганиев И.Н., Норова М.Т., Максудова М.С. Коррозионно-электрохимическое поведение сплава АМг6, легированного церием. - Изв. АН РТ. Отд. физ.-мат., хим., геол. и техн. н., 2013, №3(152), с. 91-98.

3. Ганиев И.Н., Норова М.Т., Обидов Ф.У. Влияние добавок стронция на коррозионно-электрохимическое поведение и высокотемпературное окисление сплава А1+6% Li. - ЖПХ, 2007, т.80, №1, с. 79-83.

4. Норова М.Т., Ганиев И.Н., Назаров Х.М. Повышение коррозионной стойкости алюминиево-литиевых сплавов микролегированием кальцием. - ЖПХ, 2002, т.76, вып. 4, с.567-569.

5. Назаров Ш.А., Ганиев И.Н., Норова М.Т., Ганиева Н.И., Irene C. Влияние лантана на анодное поведение сплава Al+6%Li. - Обработка сплошных и слоистых материалов, 2016, №1 (44), с. 49-53.

6. Норова М.Т., Ганиев И.Н., Ганиева Н.И. Коррозия алюминиево-литиевых сплавов с щелочноземельными металлами. - Германия, LAPLAMBERT Academic Publishing, 2012, 93 с.

П.Р.Пулотов, М.Т.Норова*, Б.Б.Эшов*, И.Н.Еаниев ОМУЗИШИ ТАЪСИРИ СКАНДИЙ ВА ЛАНТАН БА КОРРОЗИЯИ ЭЛЕКТРОХИМИЯВИИ ХУЛАИ АМг3

Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илм^ои Цумхурии Тоцикистон, *Маркази та^кцкрти технологиями инноватсионии назди Академияи илм^ои Цум^урии Точикистон

Дар макола натичадои тадкикоти потенсиостатикии хулаи АМг3, ки бо скандий ва лантан чавдаронида шудааст дар мудити электролити NaCl бо консентратсиядои гуногун оварда

шудааст. Нишон дода шудааст, ки чавхдронидани хулаи АМгЗ бо металлдои нодирзамин суръ-ати коррозияи хулаи авваларо 1.4 маротиба паст менамояд.

Калима^ои калиди: хулаи АМгЗ, скандий, лантан, усули потенсиостатики, электролити NaCl, потенсиали озоди коррозиони, суръати коррозия.

P.R.Pulotov, M.T.Norova*, B.B.Eshov*, I.N.Ganiev RESEARCH EFFECT OF SCANDIUM AND LANTHANUM ON ELECTROCHEMICAL CORROSION OF AMg3 ALLOY

V.I.Nikitin Chemistry Institute, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Center for Research of Innovative Technologies of the Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan

The results of a potentiostatic study of the AMg3 alloy doped with scandium and lanthanum in an NaCl electrolyte of various concentrations are presented. It is shown that doping of the AMg3 alloy of the REM reduces the corrosion rate of the initial alloy by a factor of 1.4.

Key words: AMg3, alloy-scandium, lanthanum, potentiostatic method, electrolyte NaCl, potential of free corrosion, corrosion rate.