Анодное поведение сплавов свинца с алюминием в среде NaCl Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК:669.715.620.193

АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВОВ СВИНЦА С АЛЮМИНИЕМ В СРЕДЕ №С1

© 2013 М.А. Умаров1, И.Н. Ганиев1, Х.А. Махмадуллоев2

1 Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими, г. Душанбе 2 Министерство энергетики и промышленности Республики Таджикистан, г. Душанбе

Поступила в редакцию 15.01.2013

Потенцио динамическим методом исследовано коррозионно-электрохимическое поведение сплава свинца, легированного алюминием в среде электролита №С1. Показано, что добавки алюминия уменьшают скорость коррозии свинца в 2 раза в электролите №С1.

Ключевые слова: свинец, алюминий, потенциодинамика, электрохимическое поведение, коррозионная стойкость, электролит №С1, питтингоустойчивость.

По мере расширения сферы и ужесточения условий использования металлов становится все более очевидным, что с помощью одних только эмпирических методов, даже существенно усовершенствованных, можно решить весьма ограниченный круг задач, и что основой дальнейшего прогресса в этой области должны стать фундаментальные исследования процессов коррозии.

Свинец встречается в природе в виде минерала галенита PbS. В электрохимическом ряде напряжений металлов стоит перед водородом. Свинец и его сплавы используют для изготовления защитных оболочек электрических кабелей, оборудования для использования серной кислоты, изготовления подшипников, аккумуляторов, применяют как основу для изготовления типографического материала.

Система Al-Pb характеризуется широкой областью несмешиваемости в жидком состоянии и отсутствием соединений между алюминием и свинцом. В системе имеют место монотектичес-кое и эвтектическое превращения. Температура монотектического превращения близка к температуре плавления алюминия (ниже всего лишь на 1,5 оС). Температура эвтектического превращения близка к температуре плавления свинца (ниже на 0,5 оС). Большая часть исследований посвящена определению положения кривой несмешиваемости двух жидкостей Ж1 и Ж2 при различных температурах [1].

Для приготовления сплавов были использованы: свинец марки C2 (ГОСТ 3778-98), алюми-

Умаров Мирали Ашуралиевич, ассистент кафедры «Технология машиностроения металлорежущие станки и инструменты». E-mail: [email protected] Ганиев Изатулло Наврузович, академик АН Республики Таджикистан, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология электрохимических производств». E-mail: [email protected] Махмадуллоев Хайрулло Амонуллоевич, заместитель министра. E-mail: [email protected]

ний марки А995 (ГОСТ 11069-2001). Содержание алюминия в сплавах составляло, мас.%: 0,005; 0,01; 0,05; 0,1; 0,5.

Коррозионно - электрохимические исследование проводили потенциостатическим методом на потенциостате ПИ-50-1 с программатором ПР-8 в среде раствора КаС1 со скоростью развертки потенциала 2мВ • с-1 по методикам, описанным в работе [2]. В качестве электрода сравнения использовали хлорсеребряный, а вспомогательным - платиновый. Все значения потенциалов приведены относительно этого электрода. Результаты исследования представлены в табл. 1, 2 и на рис. 1, 2.

В табл. 1 и на рис.1 приведена зависимость потенциала свободной коррозии во времени для свинцового - алюминиевого сплава в средах 0,03%, 0,3% и 3% - ного №С1. Видно, что как для исходного сплава, так и для всех сплавов независимо от времени характерно смещение потенциала свободной коррозии в положительную область в начальном этапе.

При этом, если у чистого свинца стабилизация потенциала свободной коррозии наблюдается в течение 30 -40 мин, то у сплавов свинца с алюминием это происходит в течение 15 - 20 мин, что свидетельствует об относительно высокой их пассивации под воздействием добавок алюминия.

С целью выяснения механизма процесса коррозии и оценки коррозионной стойкости сплавов в растворе №С1 проведены электрохимические исследования. Как следует из табл. 2, с увеличением содержания алюминия в свинце, потенциал свободной коррозии образцов смещается в положительную область. Наиболее положительное значение потенциала(-0,425В) в среде 0,03% №С1 имеет сплав, легированный 0,5 мас.% алюминием. Добавка алюминия независимо от его количество увеличивает потенциал свободной коррозии свинца.

Таблица 1. Временная зависимость потенциала свободной коррозии (-Е,В) свинцово-алюминиевого сплава в 0,03% - ном (числитель) и 3%-ном (знаменатель) растворе №С1

1, минут

0,670 0.693

Содержание алюминия, мас.%

0,005

0.7611 0.580

0,01

~ШТ

0.570

0,05

0,701 0.569

0,1

0,681 0.551

0,661! 0,548

0,646 0,542

0,621

0,5

0,670 0,550

0.650 0,678

0,730 0,570

0.710 0.573

0,680 0,562

0,650 0,545

1/8

0,640 0,648

0,712 0,560

0.658 0.565

0,658 0,558

0,638 0,538

1/4

0,635 0,632

0,690 0,556

0.665 0.550

0,635 0,543

0,620 0,530

1/2

0,626 0,618

0,670 0,545

0,6 4 У 0.545

0,618 0,537

0,538 0,606

0,590 0,525

0,611 0.600

0,648 0.541

0.632 0.54 0

0.600 0.535

0.532 0.581

0.573 0.522

0.59Ь 0,581

0,622 0,538

0.610 0.538

О.Е7Ь 0,531

0,528 0.Е63

0,5 В 0 0,521

0,570 0,575

0,608 0,537

0.581 0.531

0,557 0,533

0,526 0,546

0,533 0,519

0,550 0,570

0,580 0,535

0.552 0.532

0,528 0,538

0,522 0,512

0,50/ 0,518

0,545 0,568

0,560 0,533

0.525 0.520

0,506 0,529

0,518 0,498

0,483 0,505

10

0,533 0.566

0,550 0.532

0.505 0.525

04В6 0,527

0.515

0472 0.513

0.458 0,512

0,443 0,518

0,438

0463 0,501

0,440 0,503

ТТлТ

0.500 0,428

15

0.528 0,562

0,532 0,532

0.490 0.521

0.480 0.521

0.471 0.521

0.468

0.466 0,523

0,462 0,520

0,455 0,519

0,450

20

0,521 0,562

0,510 0,532

30

0,521 0,562

0,505 0,532

40

0,521 0,562

0,521 0,562

0.500 0,532

0.500 0,532

0,510 0,428

0,508 0,425

50

0.521 0461

0,519 0450

0,510 0428

0,508 "0425"

60

0.521

0,519

0,510

0,500

0

1

2

3

4

5

Что касается электрохимических характеристик исследованных сплавов в выше указанных условиях, то можно проследить следующую закономерность: в целом потенциалы коррозии, питтингообразования и репассивации при легировании свинца алюминием смещаются в более положительную область (табл. 2).

Зависимость скорости коррозии свинцового сплава от концентрации алюминия показывает,

что с увеличением концентрации последнего стойкость сплавов к электрохимической коррозии растет. С ростом концентрации хлор - ионов в электролите все потенциалы (Е ., Е , Е ) сме-

Г 4 кор п.о реп.7

щаются в отрицательную область значений, что в целом способствует росту скорости коррозии сплавов (табл. 2).

На рис. 2 представлены анодные ветви потен-циодинамических кривых свинцово-алюминие-

Таблица 2. Коррозионно-электрохимические характеристики свинцово-алюминиевого сплава в среде электролита №С1

Среда Содержание Электрохимические свойства Скорость коррозии

алюминия, мас.%.

-^св.кор -^кор -^п.о -^рп 1 '1вгя- чсор к-юл

В А/м2 г/ м2.час

- 0,524 0,712 0,380 0,450 0,80 15,44

[3 £ 0,005 0,500 0,680 0,360 0,420 0,68 13,12

0,01 0,464 0,648 0,312 0,406 0,55 10,61

0х сп 0,05 0,450 0,635 0,300 0,400 0,48 9,26

о 0,1 0,428 0,628 0,285 0,380 0,44 8,49

0,5 0,425 0,620 0,268 0,374 0,40 7,72

- 0,543 0,720 0,420 0,510 0,85 16,40

[3 0,005 0,514 0,704 0,380 0,430 0,72 13,89

0,01 0,482 0,677 0,340 0,420 0,63 12,59

^ О4 0,05 0,474 0,660 0,320 0,410 0,54 9,82

СЛ О 0,1 0,460 0,642 0,314 0,410 0,50 9,75

0,5 0,436 0,634 0,314 0,400 0,42 8,11

- 0,562 0,780 0,450 0,548 0,98 18,9

0,005 0,530 0,750 0,400 0,480 0,75 14,5

0,01 0,524 0,746 0,388 0,464 0,68 13,1

0,05 0,519 0,690 0,350 0,452 0,55 10,6

СП 0,1 0,510 0,680 0,350 0,450 0,51 9,80

0,5 0,500 0,680 0,345 0,450 0,44 8,50

Рис. 1. Временная зависимость потенциала свободной коррозии сплавов системы РЬ -А1, содержащих алюминия, мас.% : 0 (1), 0,01(2), 0,1(3), 0,5(4) в среде 0,3% - ного №С1

вых сплавов, полученные после предварительной катодной обработки. Из рисунка видно, что легирование сплава алюминием изменяет ход анодных кривых в сторону меньших значений токов и в более положительную область значений потенциалов.

Таким образом, добавки алюминия к свинцу эффективно уменьшают величину плотности тока, коррозии, что связано с образующейся более плотной защитной пленкой на поверхности сплавов.

Рис. 2. Потенциодинамические анодные поляризационные кривые (2мВ/с) сплава свинца, содержащего алюминия, мас.%; 0(1), 0,005(2), 0,01(3), 0,05(4), 0,1(5), 0,5(6), в среде 3% (а), 0,3% (б) и 0,03% (в) - ного №С1

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мандольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия. 1979. 640 с.

2. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах. Душанбе: Дониш, 2007. 258 с.

ANODE BEHAVIOR OF LEAD ALLOY WITH ALUMINUM AMONG NaCl

© 2013 M.A. Umarov1, I.N. Ganiev1, H.A. Mahmadulloev2

1 Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi, Dushanbe 2 Ministry of Energy and Industry of the Republic of Tajikistan, Dushanbe

Potentiodynamic method investigated corrosion - electrochemical behavior of lead alloy doped with aluminum in the medium electrolyte NaCl. Shown that the addition of aluminum to reduce the corrosion rate of lead in 2 times in the electrolyte NaCl.

Keywords: lead, aluminum, potentsiodinamika, electrochemical behavior, corrosion resistance, electrolyte NaCl, pittingoustoychivost.

Mirali Umarov, Assistant Lecturer at the Mechanical Engineering Machine Tools and Instruments Department. E-mail: [email protected]

Ganiev Izatullo, Academician of Academy of Sciences of the

Republic Tajikistan, Doctor of Chemistry, Professor, Head at

the Technology of Electrochemical Industry Department.

E-mail: [email protected]

Hairullo Mahmadulloev, Deputy Minister.

E-mail: sanoat [email protected]