CC BY
37
И. О. Егорова, Р. А. Кайдриков, С. С. Виноградова,
Б. Л. Журавлев
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СТАЛЕЙ ПАЛЛАДИЕМ
Ключевые слова: палладий, поверхностное легирование, хромоникелевые стали, переменный ток.
Настоящая работа посвящена исследованию коррозионной стойкости в растворах 30% H2SO4 ряда хромоникелевых сталей, поверхностно легированных палладием в хлоридных растворах с использованием переменного тока. Предложены оптимальные электрические режимы поверхностного легирования и установлена минимальная концентрация палладия в растворах, обеспечивающие достижение требуемого результата.
Key words: palladium, surface doping, stainless steels, alternating current
The present work is dedicated to investigation of a corrosion stability in solutions 30 % H2SO4 of a series of stainless steels with the surface into which ones are doped by a palladium in NaCl solutions with usage alternating-current. The optimum electrical modes of surface doping are offered and the minimum concentration of a palladium in solutions ensuring achievement of demanded outcome is established.
Катодное легирование, т.е. дополнительная присадка небольших количеств электрохимически положительных металлов (Pd, Pt, Ru, Re и др.), сильно повышает пассиви-руемость и коррозионную стойкость титана, хрома, нержавеющих сталей и других сплавов, склонных к пассивации. Необходимость максимально снизить затрату дорогостоящего катодного компонента выдвигает проблему разработки оптимального метода поверхностного легирования сплава.
Известно несколько способов электрохимического легирования поверхности пассивирующихся металлов. Электроискровое легирование поверхности заключается в переносе металла с положительного полюса электрода (анода) на отрицательный (катод) при импульсном наложении на электроды постоянного напряжения или периодическом размыкании электрического контакта между ними. Метод позволяет получать поверхностные покрытия из любых токопроводящих металлов и сплавов [1]. Способ электролитического осаждения хрома и второго компонента состоит в том, что металл платиновой группы в количестве 1-3% от веса хромового покрытия осаждают в виде локальных участков размером 0,5-1 мкм на поверхность хрома при не менее чем трехкратном чередовании слоев. Повышение коррозионной стойкости защищаемого металла происходит за счет осаждения хромового покрытия на всей поверхности металла и последующего осаждения в порах хромового слоя покрытий из металлов платиновой группы. Известно также электрохимическое легирование поверхности пассивирующихся металлов осаждением палладия из раствора электролита, в котором осаждение палладия проводят из многокомпонентного электролита, состоящего из аминопалладохлорида, азотнокислого натрия, аммиака, при плот-
ности тока 1 А/дм . Недостатками известных способов является относительно большой расход палладия.
Предложен способ снижения расхода палладия при электрохимическом легировании поверхности пассивирующихся металлов путем осаждения палладия на переменном токе частотой 0,01- 0,06 Гц, амплитудой 5-10 мкА/см2 из электролита, содержащего хлористый натрий, а в качестве соли палладия - палладий хлористый при следующем соотношении компонентов, г/л: хлористый палладий 0,01-1,00; хлористый натрий 5,85 (0,1 М) [2].
Применение переменного тока, характеризуемого указанными параметрами, способствует локальному растворению поверхности пассивирующихся металлов в анодные полупериоды, а в катодные полупериоды - осаждению локальных палладиевых покрытий. Амплитуда переменного тока невелика (5-10 мкА/см2), что обусловливает осаждение малых количеств палладия из электролита с низкой концентрацией его ионов и, следовательно, позволяет существенно сократить расход палладия.
В таблице 1 в качестве примера приведены экспериментальные результаты по поверхностному легированию палладием для ряда сплавов. В электрохимическую ячейку заливают электролит, содержащий 5,85 г/л хлористого натрия и 0,01 г/л хлористого палладия. С помощью генератора и потенциостата формируют электрический сигнал частотой
0,01 Гц, амплитудой 5 мкА/см2 и подают на электроды из исследуемых сплавов и платиновый электрод. Изменение потенциала электрода фиксируют относительно хлорсеребряно-го электрод сравнения. Электролиз проводят в течение 10 мин. После нанесения покрытия
Таблица 1 - Параметры режима локального палладирования и результаты коррозионных испытаний
Сплав Концентрация Р^12, г/л Частота, Гц Амплитуда, мкА/см2 Скорость коррозии, г/(м2ч)
0,010 0,01 0,0014
0,100 0,01 5 0,0010
1,000 0,01 0,0010
1,000 0,03 0,0008
Х18Н10Т 1,000 0,06 0,0007
1,000 0,06 7 0,0013
1,000 0,06 0,0014
0,005 0,06 10 0,0510
1,000 0,07 0,0404
1,000 0,005 0,0408
1,000 0,06 3 0,0312
1,000 0,06 15 0,1020
ХН35ВТ 0,100 0,03 5 0,0008
ХН75ТЮР 0,100 0,03 7 0,0007
электрод взвешивают и выдерживают в течение 192 ч в серной кислоте (30 мас. %). После выдержки образец вынимают, взвешивают и по разнице весов до и после выдержки рассчитывают коррозионные потери и скорость коррозии.
Как видно из таблицы 1, использование электролита, содержащего 5,85 г / л хлористого натрия и 0,01-1,00 г/л хлористого палладия, а также переменного тока с амплитудой 5-10 мкА/см2, частотой 0,01-0,06 Гц, позволяет проводить электрохимическое легирование поверхности сплавов, обеспечивающее малую скорость коррозии при испытаниях в серной кислоте. При выходе параметров за указанные пределы коррозионная стойкость образцов, легированных палладием, снижается, о чем свидетельствуют значения скорости коррозии.
Литература
1. Томашов, Н.Д. повышение пассивируемости и кислотостойкости титана и нержавеющих сталей путем электроискрового легирования их поверхности палладием / Н.Д. Томашов, Г.П. Чернова и др. // Защита металлов. - М.: Наука, 1979. - Т.15. - №6. - С. 651 -655.
2. Ас. №496332, кл. С25 Б 5/12. Способ электрохимического легирования / Б.Л. Журавлев, А.Ф. Дресвянников, Р.А. Кайдриков, С.Г. Смердова. 1974 // Бюл. №12.
© И. О. Егорова - асп. каф. технологии электрохимических производств КГТУ; Р. А. Кайдриков -д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии электрохимических производств КГТУ; С. С. Виноградова - канд. тех. наук, доц. той же кафедры, vsvet@kstu.ru; Б. Л. Журавлев - д-р хим. наук, проф., каф. технологии электрохимических производств КГТУ.
