Коррозионно-электрохимическое поведение сплава Zn55Al, легированного элементами подгруппы церия

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________________________2010, том 53, №7_______________________________

ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

УДК 620.193

С.Дж.Алиханова , академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев, А.Б.Бадалов,

Т.Дж.Джураев, З.Р.Обидов КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА Zn55Al, ЛЕГИРОВАННОГО ЭЛЕМЕНТАМИ ПОДГРУППЫ ЦЕРИЯ

Таджикский технический университет им. М.Осими,

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

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

Ключевые слова: цинк-алюминиевый сплав - коррозионно-электрохимические свойства - потенцио-динамический метод - анодное поведение - редкоземельный металл - церий - празеодим - неодим.

Электрохимические, особенно потенциодинамические методы давно и плодотворно применяют для изучения коррозии металлов. Потенциодинамические методы позволяют оценить роль электродного потенциала в поведении металла (сплава) в различных средах. Зависимость скорости растворения от потенциала является важнейшей коррозионной характеристикой металла, которая может быть использована как для предсказания его коррозионной стойкости, так и для выбора способа защиты в заданных условиях [1].

В связи с синтезом новых сплавов и внедрением их в технику, а также расширением масштаба применения цинка, алюминия и сплавов на их основе, особенно в агрессивных средах, вопросы защиты от коррозии стойкости становятся актуальными [2].

Работа посвящена исследованию влияния добавок церия, празеодима и неодима на анодное поведение цинк-алюминиевого сплава Zn5Al (5 мас.% алюминия), предназначенного для нанесения защитных покрытий горячим методом.

В качестве объекта исследования использовали цинк марки ч.д.а., алюминий марки А7 и его лигатуры с церием, празеодимом и неодимом (10% Ce, Pr, Nd). Из указанных металлов были получены сплавы в тиглях из оксида алюминия в шахтной печи сопротивления типа СШОЛ в интервале температур 750...850°С. Сплавы отливали в графитовой изложнице, диаметром 8 и длиной 140 мм. Нерабочую поверхность образцов изолировали смолой из смеси канифоли и парафина в соотношении 50:50 (%). Рабочую торцевую часть электродов зачищали наждачной бумагой, полировали, обезжиривали, травили в 10%-ным раствором NaOH, тщательно промывали этиловым спиртом и затем погружали в раствор NaCI. Электродом сравнения служил насыщенный хлорсеребряный, вспомогательным - платиновый.

Адрес для корреспонденции: Обидов Зиёдулло Рахматович. 734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, пр.акад. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет. E-mail: z.r.obidov@rambler.ru

Потенциодинамические исследования цинк-алюминиевого сплава Zn5Al, легированного редкоземельными металлами цериевой подгруппы, проводились в среде электролита №0 различной концентрации на потенциостате ПИ-50.1.1 со скоростью развёртки потенциала 2 мВ-с"1 по методике, описанной в работе [3].

Механизм питтинговой коррозии цинк-алюминиевых сплавов заключается в нарушении пассивного состояния при достижении потенциала пробоя и дальнейшей коррозии в отдельных точках, которая автокаталически поддерживается вследствие изменения состава раствора в вершине питтин-га.

В этом отношении все цинк-алюминиевые сплавы имеют практически одинаковую чувствительность к питтинговой коррозии, поскольку значения потенциалов пробоя в идентичных средах у них мало различаются. Для цинка и алюминия высокой чистоты развитие питтинга преимущественно находится в полной зависимости от ориентации кристаллографических плоскостей [4].

Приведенные в табл. 1 и 2 результаты исследований свидетельствуют, что добавки РЗМ в незначительных количествах (0.005-0.05 мас.%) сдвигали потенциалы свободной коррозии (-Есв.корр.) исходного сплава Zn55Al в положительную сторону. Однако дальнейший рост содержания церия, празеодима и неодима в сплавах до 0.5 мас.% сдвигал Есв.корр. в отрицательную сторону. С ростом концентрации РЗМ питтингоустойчивость сплавов увеличивалась, о чем свидетельствует смещение потенциала питтингообразования (-Епо.) в более положительную область значений. Такая зависимость наблюдалась в трёх исследуемых средах.

Таблица 1

Зависимость потенциала свободной коррозии (-Есв.корр., В) сплава 2п55А1 от содержания РЗМ,

в среде электролита №С!

Содержание РЗМ в сплаве 2п55А1, мас.% 0.03% №С1 0.3% №С1 3% №С1

исходный сплав 0.970 1.000 1.020

0.005 Се 0.920 0.947 0.966

0.01 Се 0.940 0.970 0.990

0.05 Се 0.945 0.975 0.995

0.1 Се 0.961 0.988 1.013

0.5 Се 0.979 1.010 1.030

0.005 Рг 0.905 0.939 0.965

0.01 Рг 0.930 0.965 0.985

0.05 Рг 0.940 0.970 0.990

0.1 Рг 0.956 0.981 1.009

0.5 Рг 0.974 1.005 1.025

0.005 № 0.905 0.932 0.955

0.01 № 0.925 0.960 0.980

0.05 № 0.935 0.965 0.985

0.1 № 0.951 0.975 1.005

0.5 № 0.973 1.000 1.020

Таблица 2

Зависимость потенциала питтингообразования (-Епо., В) сплава 2п55А1 от содержания РЗМ,

в среде электролита №С1

Содержание РЗМ в сплаве 2п55А1, мас.% 0.03% №С1 0.3% №С1 3% №С1

исходный сплав 0.850 0.880 0.900

0.005 Се 0.790 0.810 0.830

0.01 Се 0.810 0.830 0.850

0.05 Се 0.820 0.840 0.860

0.1 Се 0.835 0.855 0.875

0.5 Се 0.855 0.880 0.900

0.005 Рг 0.785 0.805 0.825

0.01 Рг 0.805 0.825 0.845

0.05 Рг 0.815 0.835 0.855

0.1 Рг 0.830 0.850 0.870

0.5 Рг 0.850 0.875 0.895

0.005 № 0.780 0.800 0.820

0.01 № 0.800 0.820 0.840

0.05 № 0.810 0.830 0.850

0.1 № 0.825 0.845 0.865

0.5 № 0.845 0.870 0.890

Скорость коррозии исходных сплавов по мере увеличения концентрации РЗМ снижалась. С ростом концентрации №С1 в растворе электролита скорость электрохимической коррозии как исходного сплава, так и легированных сплавов увеличивалась. Среди редкоземельных металлов (Се, Рг, Nd) наиболее эффективным легирующим компонентом является церий (табл. 3).

Таблица 3

Зависимость скорости коррозии (К-10"3, г/м2 • ч) цинк-алюминиевого сплава 2п55А1 от содержания

РЗМ, в среде электролита №С1

Содержание РЗМ в сплаве 2п5А1, мас.% 0.03% №С1 0.3% №С1 3% №С1

исходный сплав 0.233 0.257 0.288

0.005 Се 0.155 0.163 0.171

0.01 Се 0.109 0.117 0.124

0.05 Се 0.117 0.124 0.140

0.1 Се 0.171 0.179 0.202

0.5 Се 0.187 0.194 0.218

0.005 Рг 0.163 0.171 0.178

0.01 Рг 0.116 0.124 0.132

0.05 Рг 0.124 0.132 0.147

0.1 Рг 0.178 0.186 0.210

0.5 Рг 0.186 0.202 0.225

0.005 № 0.186 0.194 0.202

0.01 № 0.124 0.132 0.140

0.05 № 0.108 0.116 0.124

0.1 № 0.194 0.202 0.225

0.5 № 0.210 0.217 0.241

В целом, легирование цинк-алюминиевого сплава 2п55А1 церием, празеодимом и неодимом в пределах концентрации 0.005-0.05 мас.% можно считать оптимальным, так как эти сплавы характеризуются минимальной скоростью коррозии (в 1.5-2 раза меньше, чем у исходного сплава 2п55А1) и

они могут использоваться в качестве антикоррозионного покрытия для защиты от коррозии стальных изделия и сооружений.

Поступило 2.03.2010 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Синявский В.С., Волков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1979, 640 с.

2. Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыксин И.Е. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите. Под ред. Я.М.Колотыркина. - Л.: Химия, 1972, 240 с.

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

4. Лившиц Б.Г. Металлография. - М.: Металлургия, 1971, 408 с.

С.Ч,.Алиханова*, И.Н.Ганиев, А.Б.Бадалов, Т.Ч,.Ч,ураев, З.Р.Обидов РАФТОРИ КОРРОЗИОНЙ-ЭЛЕКТРОХИМИЯВИИ ХУЛАИ Zn55Al,

КИ БО ЭЛЕМЕНТНОМ ЗЕРГУРУ^И СЕРИЙ ЦАВ^АРОНИДА ШУДААСТ

Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи акад. М.Осими,

*Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон

Бо усули потенсиодинамикй нишон дода шудааст, ки иловаи серий, празеодим ва неодим ба хулаи Zn55Al устувории онро дар мудити нейтралй ба коррозия баланд менамояд ва дамчун руйпуш барои мудофизати тачдизотдои пулодй аз коррозия, истифода шуда метавонад.

Калима^ои калиди: хулаи ру^-алюминий - хосиятуои коррозионй-электрохимиявй - усули потенсиодинамикй - рафтори анодй - металлуои нодирзаминй - серий - празеодим - неодим.

S.J.Alikhanova , I.N.Ganiev, A.B.Badalov, T.J.Juraev, Z.R.Obidov CORROSION-ELECTROCHEMICAL BEHAVIOUR OF Zn55Al ALLOY, ALLOYED WITH ELEMENTS SUBGROUP CERIUM

M.Osimi Tajik Technical University,

V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan Potentiodynamical method shoved, that the additives cerium, praseodymium and neodymium in structure of Zn55Al alloy raises it stainless property in medium of the NaCl electrolyte and intended as anode covering for protection from corrosion of the steel constructions.

Key words: zinc-aluminium alloys - corrosion-electrochemical characteristics - potentiodynamical method - anode behaviour - rare-earth metals - cerium - praseodymium - neodymium.