CC BY
12
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №3-4_
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
УДК 669.715:541.127
А.Г.Сафаров, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев*, К.К.Кабутов, Ф.Р.Одинаев,
Н.Нуров, Б.Чунайдов АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ СИЛУМИНА АК8, МОДИФИЦИРОВАННОГО СУРЬМОЙ, В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА ШО
Физико-технический институт им. С.У.Умарова АН Республики Таджикистан, Институт химии им. ВИ.Никитина АН Республики Таджикистан
Потенциостатическим методом исследовано анодное поведение сплава АК8 с сурьмой в среде электролита NaCl с концентрацией 0.03, 0.3, 3.0% (по массе). Выявлены коррозионно-электрохимические характеристики сплавов с содержанием сурьмы 0.01, 0.05, 0.1, 0.5% (по массе). Показано, что наименьшей скоростью коррозии обладает сплав АК8 с содержанием сурьмы 0.010.05% (по массе) в среде электролита ^^ концентрацией 0.03% (по массе).
Ключевые слова: силумин АК8, сурьма, потенциостатический метод, коррозия, электрохимические характеристики, анодное поведение.
В литературе имеется ряд работ [1-4], посвященных исследованию коррозионного поведения алюминиевых сплавов в различных средах. Однако данные по влиянию сурьмы на коррозионно-электрохимические характеристики сплава АК8 в среде электролита №С1 в литературе ограничены. Цель данной работы заключалась в исследовании анодного поведения сплава АК8, модифицированного сурьмой, в среде электролита №С1 различной концентрации.
Сплавы были получены в печи сопротивления типа СШОЛ. Состав полученных сплавов выборочно контролировался химическим анализом, а также взвешиванием образцов до и после сплавления. В дальнейшем исследованию подвергались сплавы, у которых разница в весе до и после
сплавления не превешала 2% (отн.). Из полученного расплава для исследования коррозионно-
• ^
электрохимических свойств отливались цилиндрические образцы диаметром 8-10 мм и длиной 100140 мм, боковая часть которых изолировалась смолой. Рабочей частью служил торец электрода. Каждый образец предварительно отшлифовывали, обезжиривали спиртом и погружали в исследуемый раствор №С1 марки чд
а (ГОСТ 4233 -77) для установления анодных характеристик сплавов. Электрохимические исследования сплава АК8 с сурьмой проводились потенциодинамическим методом на
1а (ЮС!
ния спла
потенциостате ПИ-50-1.1 в потенциодинамическом режиме со скоростью развёртки потенциала 2 мВ/с с выходом на программатор ПР-8 и самописец ЛКД-4. Температура раствора в ячейке поддерживалась постоянно (200С) с помощью термостата МЛТТТ-8 Рабочим электродом служили образцы сплавов. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, вспомогательным - платиновый. Потенциалы приведены относительно хлорсеребряного электрода. Подробно методики исследования электрохимических свойств сплавов приведены в работах [5-13].
Адрес для корреспонденции: Сафаров Амиршо Гаибович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299\1, Физико-технический институт АНРТ. Е- mail: [email protected]
Исследования проводились в нейтральной среде 0.03, 0.3 и 3.0%-ного электролита №С1 согласно ГОСТу 9.017-74, то есть в имитате морской воды, с учетом влияния хлорид-иона на коррози-онно-электрохимическое поведение сплава АК8, легированного сурьмой.
При электрохимических испытаниях образцы потенциодинамически поляризовали в положительном направлении от потенциала, установившегося при погружении, до резкого возрастания тока в результате питтингообразования. Затем образцы поляризовали в обратном направлении до потенциала (-1800 мВ), в результате чего происходило растворение плёнки оксида. Наконец, образцы поляризовали снова в положительном направлении, получив анодные поляризационные кривые сплавов.
По ходу прохождения полной поляризационной кривой определяли следующие электрохимические параметры:
—Е„
уГ •
ые поляр
ой определ ой определ ой определ
или Есв к — стационарный потенциал или потенциал свободной коррозии.^* - Ерп — потенциал репассивации; V. у • А V,
—Еп о — потенциал питтингообразования; —Екор — потенциал коррозии;
—1кор — ток коррозии.
Учитывая, что в нейтральных средах процесс коррозии алюминия и его сплавов контролиру-
ется катодной реакцией ионизации кислорода [5], расчёт тока коррозии проводили из катодной ветви потенциодинамических кривых с учётом тафелевской константы, равной 0.12 В.
Скорость коррозии К определяли по току коррозии (¡кор ) по формуле К = /кор ■ k, где
& = 0,335 г/А■ ч для алюминия [6].
На рисунке приведены анодные ветви потенциодинамических кривых сплава АК8 с добавкой сурьмы в среде электролита №С1 различной концентрации. Как видно из рисунка, характер изменения кривых идентичен и условно состоит из трёх участков:
I - участок активного растворения образцов при анодной поляризации; II - участок полной
пассивации (круто идёт вниз); III - участок транспассивации, сопровождается интенсивным выделением кислорода (питтингообразования).
Рассчитанные значения коррозионно-электрохимических характеристик сплава АК8, легир-ванного сурьмой, в среде №С1 различной концентрации приведены в таблице.
Как видно, наименьшей скоростью коррозии обладает сплав АК8 с добавкой сурьмы в пределах 0.01-0.5% (по массе) в среде электролита №С1 с концентрацией 0.03% (по массе), которая равняется 3.01-3.63 г/м2час. При этом плотность тока коррозии составляет 0.009-0.011 А/м2.
ри этом пл ри этом пл
Рис. Потенциодинамические (2 мВ/с) анод 0.03% (а), 0.3% (б) и 3%-ного NaCl, содерж;
трохим
зационные кривые сплава АК8 (1) в среде электролита ьму, мас.%: 0.01% (2), 0.05% (3), 0.1%(4), 0.5% (5).
Таблица
Коррозионно-электрохимические характеристики (х.с.э.) сплава АК8, модифицированного сурьмой,
в среде электрол
элита №С1
Содержание Sb, Электрохимические потенциалы, В Скорость коррозии
Среда мас.% -^св.кор. -^п.о. -^рп ^ор., А/м2 К10-3, г/м2час
о - ^ 0.610 0.672 0.360 0.625 0.011 3.68
л £ 0.01 0.633 0.510 0.340 0.625 0.010 3.35
0.05 0.630 0.574 0.320 0.580 0.009 3.01
СП о 0.1 0.650 0.772 0.415 0.620 0.011 3.63
о 0.5 0.680 0.880 0.425 0.634 0.012 4.02
^ - 0.674 1.040 0.520 0.700 0.012 4.02
о Л 0.01 0.680 0.924 0.525 0.670 0.0103 3.45
£ 0.05 0.680 1.000 0.530 0.660 0.010 3.35
^ 0.1 0.690 1.126 0.600 0.675 0.0125 4.18
о 0.5 0.720 1.170 0.620 0.680 0.013 4.36
- 0.709 1.110 0.660 0.720 0.0235 7.87
О 0.01 0.705 1.086 0.675 0.702 0.0195 6.53
Ъ 0.05 0.700 1.080 0.620 0.716 0.0114 3.81
СП 0.1 0.711 1.180 0.660 0.730 0.0165 5.52
0.5 0.745 1.270 0.715 0.750 0.0280 9.38
Таким образом, все исследованные сплавы в контакте с раствором NaCl склонны к пассивации и имеют различные коррозионно-электрохимические характеристики с определенными потенциалами свободной коррозии (коррозия в отсутствии тока), коррозии, питтингообразования, а также репассивации. Чем выше концентрация электролита NaCl, тем сильнее проявляется действие хлорид-иона на растворение пассивных пленок, которые могут образоваться на поверхности образцов. Поэтому в концентрированных растворах NaCl все коррозионно-электрохимические показатели отличаются от более слабого раствора, то есть потенциалы смещаются в отрицательную сторону, а плотность тока коррозии возрастает. Добавки сурьмы выше 0.1% (по массе) как в концентрированных, так и в разбавленных растворах NaCl, исходя из полученных данных по коррозии, не являются целесообразными.
Таким образом, увеличение концентрации электролита NaCl приводит к непрерывному растворению поверхностных плёнок исследуемых образцов, вызванному действием хлорид-иона, и способствует увеличению скорости коррозии сплавов.
SJ
ЛИТЕРАТУР
1. Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. - М.: Химия, 1987, 224 с.
2. Розенфельд И.Л., Вржосек Г.Г.,Зорина В.Е. - Защита металлов, 1979, т.15, №2, 88 с.
3. Сафаров А.Г., Ганиев И.Н., Шукроев М.Ш. - ДАН РТ, 1996, т.49, №11, с. 48.
4. Сафаров А.Г., Ганиев И.Н. - ДАН РТ, 1998, т. 51, № 11-12, с.110.
5. Синявский В.С., Вольков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. - М.:
о 11.01.2017 г.
Металлургия, 1986, 368 с.
1ров А.Г., Якубов У.Ш.
6. Одинаев Ф.Р., Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Якубов У.Ш. Потенциодинамическое исследование сплава АЖ 4.5, легированного свинцом, в среде электролита №С1. - Обработка сплошных и слоистых материалов, 2016, №2 (45), с. 68-71.
• \
7. Ширинов М.Ч., Ганиев И.Н., Олимов Н.С., Каримов Н.К. Анодное поведение сплава АК9, легированного кальцием. - ДАН РТ, 2016, т. 59, №11-12, с. 505-508.
А.Г.Сафаров, И.Н.Раниев*, К.^.Кабутов, Ф.Р.Одинаев, Н.Нуров, Б.Чунайдов
рафтори анодии хулаи ак8, ки бо сурма дар му^ити электролити ша модификатсия карда шудааст
Институти физикаю техникаи ба номи С.У.Умарови Аакдемияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон, *Институти химияи ба номи В.И. Никитини Аакдемияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Бо усули потенсиостатикй рафтори анодии хулаи АК8 бо иловаи сурма дар мухити махлули 0.03; 0.3; 3.0%-и (массавии) №С1 тахкид карда шудааст. Тавсифи каррозионй-электрохимиявии хулаи мазкур бо иловаи 0.01; 0.05; 0.1; 0.5% -и (массавй) сурма муайян карда шудааст. Хулаи АК8, ки дар таркибаш 0.01-0.05% сурма дорад дар мухити махлули 0.03%-и №С1 нисбати дигар хулахо суръати каррозияи паст дорад.
Калима^ои калиди: силумини АК8, сурма, усули потенсиостатики, коррозия, характеристикаи электрохимияви, рафтори аноди.
A.G.Safarov, I.N.Ganiev*, Q.K.Kabutov, F.R.Odinaev, N.Nurov, B.Junaydov ANODIC BEHAVIOR OF THE Al-Si 8 SILUMIN MODIFIED BY ANTIMONY
IN NaCl ELECTROLYTE MEDIA
S.U.Umarov Physical-Technical Institute, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
The anodic behavior of AK-8 alloys of the antimony in NaCl solution media with concentrations of 0.03; 0.3; 3.0% (by weight) is investigated by potentiostatical method. The corrosion-electrochemical characteristics of alloys containing antimony with concentrations of 0.01; 0.05; 0.1; 0.5% (by mass) have been determined. It is shown that the lowest rate of corrosion has Al-Si 8 alloy with antimony content of 0.010.3% (by mass) in NaCl media with concentration of 0.03% (by weight). Key words: silumin A^8, antimony, potentio-statical method, corrosion, electro il characteristics,
anodium behaviour.
sO
У ,vV W
A ¿V V £
