Научная статья на тему 'Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов марок 1421, 5083 с ультрамелкозернистой структурой, подвергнутых электрохимической обработке, в сравнении с их крупнозернистыми аналогами'

Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов марок 1421, 5083 с ультрамелкозернистой структурой, подвергнутых электрохимической обработке, в сравнении с их крупнозернистыми аналогами Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
225
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ / КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ / УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТАЯ СТРУКТУРА / ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА / ALUMINUM ALLOYS / CORROSION BEHAVIOR / ULTRAFINE-GRAINED STRUCTURE / ELECTROCHEMICAL PROCESSING

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Хайдаров Р. Р.

Рассмотрено влияние ультрамелкозернистой структуры алюминиевых сплавов марок 1421, 5083, полученной с помощью равноканального углового прессования на коррозионные свойства данных сплавов в среде 3% NaCl, после электрохимической обработки на модельной установке МУ-1М в электролите на основе 15% NaNO3 в сравнении с их крупнозернистыми аналогами. Установлено, что электрохимическая обработка алюминиевых сплавов в нанокристалли ческом состоянии способствует значительному повышению их коррозионной стойкости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Хайдаров Р. Р.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The corrosion behavior of aluminium alloys 1421, 5083 with ultrafine grained structure, received by electrochemical processing, in comparison with their coarse grained analogues

The influence of ultrafine-grained structure of aluminum alloys 1421, 5083, received by equal channel angular pressing on corrosion properties in 3% NaCl of the given alloys after electrochemical processing on the modeling installation in electrolyte solution15% NaNO3 in comparison with their coarse-grained analogs was considered. It is established that electrochemical processing of aluminum alloys in nanocrystalline state promotes substantial increase of their corrosion firmness.

Текст научной работы на тему «Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов марок 1421, 5083 с ультрамелкозернистой структурой, подвергнутых электрохимической обработке, в сравнении с их крупнозернистыми аналогами»

Р. Р. Хайдаров (ст. преп.)

Коррозионная стойкость алюминиевых сплавов марок 1421, 5083 с ультрамелкозернистой структурой, подвергнутых электрохимической обработке, в сравнении с их крупнозернистыми аналогами

Уфимский государственный авиационный технический университет, кафедра общей химии 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12; тел. (347) 2723877

R. R. Khaydarov

The corrosion behavior of aluminium alloys 1421, 5083 with ultrafine-grained structure, received by electrochemical processing, in comparison with their coarse-grained analogues

The Ufa State Aviation Technical University 12, K. Marks Str., 450000, Ufa, Russia; ph. (347) 2723877

Рассмотрено влияние ультрамелкозернистой структуры алюминиевых сплавов марок 1421, 5083, полученной с помощью равноканального углового прессования на коррозионные свойства данных сплавов в среде 3% ЫаС1, после электрохимической обработки на модельной установке МУ-1М в электролите на основе 15% ЫаЫ03 в сравнении с их крупнозернистыми аналогами. Установлено, что электрохимическая обработка алюминиевых сплавов в нанокрис-таллическом состоянии способствует значительному повышению их коррозионной стойкости.

Ключевые слова: алюминиевые сплавы; коррозионная стойкость; ультрамелкозернистая структура; электрохимическая обработка.

The influence of ultrafine-grained structure of aluminum alloys 1421, 5083, received by equal channel angular pressing on corrosion properties in 3% NaCl of the given alloys after electrochemical processing on the modeling installation in electrolyte solution- 15% NaNO3 in comparison with their coarse-grained analogs was considered. It is established that electrochemical processing of aluminum alloys in nanocrystalline state promotes substantial increase of their corrosion firmness.

Key words: aluminum alloys; corrosion behavior; ultrafine-grained structure; electrochemical processing.

В последние годы нанокристаллические материалы привлекают большое внимание благодаря своим уникальным физическим, химическим и механическим свойствам 1. Благодаря уникальной структуре нанокристалличес-ких материалов 2,3, свойства материалов невозможно предсказать на основе свойств соответствующих крупнозернистых (КЗ) аналогов.

Нанокристаллические алюминиевые сплавы определенной пластичности с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой, имеющие размер зерен 100—400 нм, в связи с их высокой прочностью на сжатие и изгиб рассматриваются, как перспективные конструкционные и функциональные материалы. Известно, что

Дата поступления 25.10.10

вследствие чувствительности УМЗ структуры к повышениям температуры, для получения деталей из подобных алюминиевых сплавов с ненарушенной структурностью предпочтительным является использование метода электрохимической обработки 4 (ЭХО), при котором не происходит такого нагрева поверхностного слоя, как при резании, фрезеровании и т. д. Вместе с тем, воздействие ЭХО на коррозионную стойкость нанокристаллических материалов не изучено и является актуальным.

В настоящей работе приводятся результаты исследования коррозионной стойкости алюминиевых сплавов с УМЗ структурой, полученных методом равноканального углового прессования (РКУП) до и после ЭХО.

Материалы и методы

Перед ЭХО образцы тщательно зачищались наждачной бумагой с убывающей степенью зернистости и алмазной пастой до блеска, промывались дистиллированной водой и спиртом, высушивались.

ЭХО исследуемых сплавов 1421, 5083 осуществлялась на модельной установке МУ-1М в электролите на основе 15% КаК03.

Поляризация осуществлялась импульсным током с длительностью импульса ^=8 мС, период следования импульсов 20 мС, при амплитуде напряжения и=8 В, поток электролита прокачивался через тело катода со скоростью прокачки в межэлектродном зазоре 20 м/с.

При снятии коррозионных кривых предварительно обработанные методом ЭХО образцы помещались в электрохимическую ячейку и выдерживались до установления потенциала без тока.

Поляризационные кривые снимались в электролите на основе 3% КаС1. Поляризация осуществлялась с разверткой 1х10-4В/с на по-тенциостате ПИ-50-1.1, от установившегося значения потенциала без тока до —200мВ в катодную область, и до +200 мВ в анодную. Строились кривые зависимости логарифма плотности тока от потенциала, к анодному и катодному участкам кривой строились касательные и по пересечению касательных определялись плотности токов коррозии.

Для выявления влияния ЭХО на коррозионную стойкость фиксировались изменения электродных потенциалов во времени, определялись токи коррозии для сплавов 1421, 5083 с КЗ и УМЗ структурами в коррозионной среде на основе 3% КаС1 после ЭХО.

Результаты и их обсуждение

На рис. 1—3 представлены поляризационные зависимости и гистограммы значений токов коррозии для алюминиевого сплава 1421 в КЗ и УМЗ состояниях до и после ЭХО.

Как видно из рис. 3., алюминиевый сплав 1421 в УМЗ состоянии менее коррозионно стоек по сравнению со сплавом в КЗ состоянии, т. к. токи коррозии в 3% КаС1 для сплава в УМЗ состоянии в 2.24 раза больше, чем для сплава с КЗ структурой. Высокие значения токов коррозии для сплава с УМЗ структурой в сравнении с КЗ аналогом обусловлены тем, что в

, В

Рис. 1. Поляризационные зависимости для алюминиевого сплава 1421 с КЗ структурой в электролите на основе 3% ЫаС1; 1 — до ЭХО, 2 — после ЭХО в 15% ЫаЫ03

Н В

Рис. 2. Поляризационные зависимости для алюминиевого сплава 1421 с УМЗ структурой в электролите на основе 3% ЫаС1; 1 — до ЭХО, 2 — после ЭХО в 15% ЫаЫ03

і мА/см‘ 3

до ЭХО

ЭХО

Рис. 3. Токи коррозии для алюминиевого сплава 1421 с КЗ и УМЗ структурами в электролите на основе 3% ЫаС1 до и после ЭХО в 15% ЫаЫ03

2

0

УМЗ структуре значительно большее количество активных центров, которые являются центрами коррозионного разрушения.

После ЭХО наблюдается значительное увеличение коррозионной стойкости для сплава с УМЗ структурой, т. к. активные центры УМЗ структуры сплава пассивируются в большей степени, чем у сплава в КЗ состоянии. Значения токов коррозии до и после ЭХО для сплава с УМЗ структурой различаются в 36 раз, а для сплава с КЗ структурой токи коррозии уменьшаются в незначительной степени (1,2 раза).

На рис. 4—6 представлены поляризационные зависимости и гистограммы значений токов коррозии для сплава 5083 в КЗ и УМЗ состояниях до и после ЭХО.

а, в

-1,6

-0,8

0,8

1,6

2,4

а, В

Рис. 5. Поляризационные зависимости для алюминиевого сплава 5083 с УМЗ структурой в электролите на основе 3% ЫаС1; 1 — до ЭХО, 2 — после ЭХО в 15% ЫаЫ03

, мА/см 14 ■

12

10

8

6

4

2

0

□ УМЗ

□ КЗ

до ЭХО

ЭХО

Рис. 4. Поляризационные зависимости для алюминиевого сплава 5083 с КЗ структурой в электролите на основе 3% ЫаС1; 1 — до ЭХО, 2 — после ЭХО в 15% ЫаЫ03

Рис. 6. Токи коррозии для алюминиевого сплава 5083 с КЗ и УМЗ структурами в электролите на основе 3% NaCl до и после ЭХО в 15% NaNO3

Как видно из рис. 6, в активной коррозионной среде (3% NaCl) алюминиевый сплав 5083 в УМЗ состоянии, как и сплав 1421, корродирует со скоростью в 2.4 раза большей, чем сплав в КЗ состоянии. Согласно значениям токов коррозии сплава 5083 в КЗ и УМЗ состояниях после ЭХО, сплав с УМЗ структурой в этом случае запассивирован в значительно большей степени. Наблюдается значительное увеличение коррозионной стойкости сплава 5083 с УМЗ структурой, т. к. токи коррозии для него в УМЗ состоянии составляют 0.05 мА/см2, что в 70 раз меньше, чем для сплава с КЗ структурой.

Таким образом, изучение коррозионной стойкости после ЭХО алюминиевых сплавов в КЗ и УМЗ состояниях показало, что ЭХО в электролите на основе 15% NaNO3 способствует не только съему металла, но и формированию прочного барьерного пассивирующего оксидного слоя, способствующего повышению коррозионной стойкости, в особенности для алюминиевых сплавов с УМЗ структурой.

Литература

1. Валиев Р. З., Александров И. В. Объемные наноструктурные металлические материалы.— М.: ИКЦ «Академкнига», 2007.— 398 с.

2. Gogotsi Y. G. Nanomaterials handbook.— Taylor & Francis Group, 2006. — P. 780.

3. Tsakalakos T., Ovid’ko I. A., Vasudevan A. K. Nanostructures: synthesis, functional properties and applications.—Kluwer Academ. Publ., 2003. — P. 694.

4. Амирханова H. А., Хайдаров Р. Р., Хамзина А. Р. // Баш. хим. ж.- 2007.- Т.14, №4.- С. 130.

0

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.