CC BY
26
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
УДК 669.017:620.197 https://doi.org/10.18503/1995-2732-2018-16-3-109-119
О КОРРОЗИОННОМ ПОТЕНЦИАЛЕ СПЛАВА АЖ5К10, МОДИФИЦИРОВАННОГО ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ, В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА ШС1
Якубов У.Ш.1, Ганиев И.Н.1, Сангов ММ.2, Ганиева Н.И.2
'Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан, Душанбе, Таджикистан 2Таджикский технический университет им. М.С. Осими, Душанбе, Таджикистан
Аннотация
Потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с исследовано анодное поведение сплава АЖ5К10 с кальцием, стронцием и барием. Показано, что потенциал свободной коррозии (стационарный потенциал) сплавов систем АЖ5К10-Са (8г, Ва) с ростом концентрации щелочноземельного металла изменяется в положительном направлении. От концентрации хлорид-иона смешается в отрицательном направлении оси ординат, в среде электролита №С1. Потенциалы питтингооброзования и репассивации сплава АЖ5К10 с кальцием, стронцием и барием по мере роста концентрации хлорид-иона в электролите №С1 уменьшаются. Увеличение концентрации модифицирующего компонента в сплаве АЖ5К10 способствует росту величины потенциалов питтингообразования и репассивации во всех средах независимо от концентрации хлорид-иона. Плотность тока коррозии и соответственно скорость коррозии сплавов систем АЖ5К10-Са (8г, Ва) с ростом добавок кальция, стронция и бария уменьшается. От концентрации хлорид-иона ток коррозии увеличивается. Данная зависимость характерна для всех сплавов независимо от их состава и особенностей физико-химических свойств модифицирующего компонента.
Ключевые слова: сплав АЖ5К10, кальций, стронций, барий, потенциостатический метод, электрохимическая коррозия, анодное поведение, потенциал коррозии, скорость коррозии.
Введение
интерес к сплавам системы Al-Fe связан с высоким содержанием во вторичном алюминии желе-
Сплавы алюминия нашли широкое примене- за (~5-6%) и тем, что он не находит широкого ние в качестве материала для деталей машин применения из-за низких прочностных характе-
различного назначения: от бытовых приборов до ристик [1-4].
космических аппаратов. При эксплуатации они Примеси железа в алюминии оказывают су-
подвергаются различным видам нагрузки, в том щественное влияние на качество алюминия. С
числе и температурной. Исходя из этого, возни- ростом их количества значительно ухудшаются
кает необходимость в исследовании комплекса коррозионная стойкость. При этом уменьшается
свойств сплавов алюминия [1]. электропроводность и пластичность, повышает-
К настоящему времени значительно возросли ся прочность металла. Такой металл по приме-требования к новым конструкционным материа- сям не укладывается в рамках требований ГОСТ
лам с высокими эксплуатационными характери- 11069-2001 на первичный алюминий. Соответ-
стиками, в частности коррозионной устойчиво- ственно такой металл не находит потребителя, за
стью. Следовательно, разработка новых кон- исключением того, что используется для раскис-
струкционных материалов на основе сплавов ления и дегазации стали [5].
алюминия с малыми добавками модифицирую- Отсюда разработка прецизионных сплавов на
щих элементов, обладающих повышенными по- основе такого металла путём его легирования
казателями коррозионной устойчивой, является третьим элементом является актуальной задачей,
требованием времени и новой техники. Большой Подобный подход позволяет превратить некондиционный металл в нужный и полезный продукт для техники. Иногда для блокировки отри-
® Якубов У.Ш., Ганиев И.Н., Сангов ММ., Ганиева НИ, 2018
цательного влияния железа сплавы легируют марганцем в количествах 0,5-1%. В фазе РеА13 до 1/10 часть атомов железа может замещаться атомами марганца. В результате образуется новая фаза (Бе, Мп)А13. Кристаллы указанной фазы имеют более компактную форму в отличие от игольчатой структурной фазы РеА13 [5-9].
Нами для изменения формы кристаллов ин-терметаллида в эвтектике (а-А1+РсАЬ). т.е. ее модификации в качестве модифицирующего элемента были выбраны металлические кальций, стронций и барий как поверхностно активные компоненты тройного сплава. Подобный подход позволяет разработать новые композиции сплавов. Выбор исходного сплава А1+5 мас.% Бе+Ю мас.% 81 (АЖ5К10) объясняется тем, что данный состав содержит эвтектики (а-А1+РеА13), а-А1+81+Ре81А15 в системе А1-Ре-81 и примыкает к алюминиевому углу системы. Согласно разным источникам сплав плавится при температуре 670-727°С [5].
Цель работы заключается в исследовании анодного поведения сплава АЖ5К10, модифицированного кальцием, стронцием и барием, в среде электролита ЫаС1. Сплавы эвтектического состава обладают рядом преимуществ, главными из которых являются минимальные значения интервала кристаллизации и соответственно усадочных характеристик. Полученные в данной работе результаты послужат научной основой для синтеза новых анодных сплавов для протекторной защиты стальных конструкций. В качестве объекта исследования был выбран сплав АЖ5К10 состава (мас.%): А1+5%Ре+10%81. Указанный сплав подвергался модифицированию кальцием, стронцием и барием в количествах от 0,01 до 1,0 мае. %.
Характеристика исходного сплава АЖ5К10
Из диаграммы состояния системы А1-Ре-81 вытекает, что в равновесии с алюминиевым твердым раствором в данной системе находятся две тройные фазы Ре281А18 (а) и Ре81А15 (|3). Третья фаза Ре8ъА14 (у) кристаллизуется в сплавах, богатых кремнием, и фаза Ре81А13 (5) выделяется при кристаллизации сплавов с высоким содержанием железа и кремния [10]. С алюминиевым твердым раствором в системе А1-Ре-81 в равновесии находятся тройные фазы Ре281А18 (а) и Ре81А15 (|3) (рис. 1, а). Сплав АЖ5К10 согласно химическому составу располагается в тройной области а-А1+81+Ре81А15. Установлено, что фаза Ре81А15
(25,61%Ре и 12.^2'У<&\) при кристаллизации выделяется в виде иероглифов или в виде пластин. Гомогенная область для указанной фазы находится в пределах 25,1-30,1%Ре и 12,2-15,1%81. Ин-терметаллид Ре81А15 имеет моноклинную решетку с параметрами а=Р =0.612 нм и с=0,415 нм; а=91°; 5=3,3-3,35 г/см3 и НУ 5800 мП/м2 [10].
Ликвидус системы А1-Ре-81, при высоких содержаниях алюминиях представлен на рис. 1, б согласно работе [10]. В области до 6,1%Ре и 122'У<&\ в системе имеет место пять областей первичной кристаллизации: а-твердый раствор на основе алюминия РеА13, тройные фазы Ре281А18, Ре81А15. Судя по проекции поверхности ликвидуса алюминиевого угла системы А1-Ре-81 (см. рис. 1, б), сплав АЖ5К10 имеет температуру плавления 727°С по [11] и 670°С по [10]. Это соответствует области первичной кристаллизации фазы Ре281А18. В системе протекают две перитектиче-ские реакции при 630°С по реакции Ж+РеА13=а-А1+Ре281А18 и при 612°С происходит реакция Ж+Ре281А18=а-А14ре81А15. Кристаллизация сплава АЖ5К10 завершается в точке тройной эвтектики по реакции Ж=а-А1+81+Ре81А15 при 576°С.
Материалы и методика исследования
Сплавы для коррозионно-электрохимических исследований получали в шахтной печи сопротивления типа СШОЛ. Для этого использовали алюминий с повышенным содержанием железа (5 мас.%). Данный металл извлекался непосредственно одной из ванн алюминиевой компании ГУП «ТАлКо». Затем в расплав при температуре 750-800°С вводился кремний кристаллический из расчёта 10 мас.%. В результате получался сплав марки АЖ5К10. Расплав дегазировался таблетками «дегайзера». Затем удалялся шлак. После этого данный сплав модифицировался лигатурами алюминия с кальцием, стронцием и барием, содержащим каждый 10 мас.% щелочноземельного металла. Предварительно лигатуры сплавлялись в вакуумной печи сопротивления типа СНВ 1.3.1/16 при избыточной атмосфере гелия 0,5 МПа. Контроль содержания железа и кремния проводилось в Центральной заводской лаборатории Алюминиевой компании ГУП «ТАлКо» квантометрическим методом. Содержание щелочноземельных металлов определялось путём перевода их в сульфаты с последующим гравиметрическим определением.
12
81, %
Рис. 1. Проекция поверхности ликвидуса системы А1-Ре-81: ¿/-распределение фазовых областей в твердом состоянии; б-ликвидус системы; химический состав (мас.%) сплава АЖ5К10 на диаграмме
кор.о
-Есв.кор.
кор
-Еп.о
А/м
Рис. 2. Полная поляризационная (2мВ/с) кривая сплава АЖ5К10 в среде электролита 3%-ного ШС!
Исследованию подвергались сплавы, вес которых отличался от веса шихты не более чем на 1% отн. Из полученных сплавов в графитовую изложницу отливали стержни диаметром 8 мм и длиной 140 мм. Нерабочая часть образцов изолировалась смолой (смесь 50% канифоли и 50% парафина). Торец электрода служил рабочей поверхности. Торцевую часть рабочего электрода зачищали наждачной бумагой, полировали, обезжиривали. Далее тщательно промывали спиртом и затем погружали в электролит 0,03; 0,3 и 3%-ного ШС1 (ГОСТ 4233-77).
Из анодных кривых определяли основные электрохимические параметры. На рис. 2 в качестве примера представлена полная поляризационная диаграмма сплава АЖ5К10 в среде электролита 3%-ного №0. Основные электрохимические характеристики сплавов определялись на полученных поляризационных кривых. Таким образом, определялись: потенциал питтингооб-разования (Еп.0), потенциал и ток коррозии (Екор и ¿кор). Потенциал репассивации (Ер п) определялся графически как первый изгиб на обратном ходе анодной кривой. Данный потенциал опре-
деляется также как точка пересечения прямого и обратного хода. Расчет тока коррозии как основной электрохимической характеристики процесса коррозии проводили по катодной кривой с учетом тафеловской наклонной Вк = 0,12 В. В нейтральных средах процесс питтинговой коррозии алюминия и его сплавов контролируется катодной реакцией ионизации кислорода [5].
Скорость коррозии является функцией тока коррозии и определяется по формуле
К = 1КОр ' к,
где к=0,335 г/А ч для алюминия.
В работах [5, 12-16] представлена подробная методика снятия поляризационных кривых.
Экспериментальная часть
В табл. 1 и 2 представлены результаты исследования сплавов систем АЖ5К10-Са (Sr, Ва). Потенциал свободной коррозии сплавов с ростом концентрации кальция, стронция и бария изменяется в положительном направлении оси ординат. С ростом концентрации хлорид-иона потенциал свободной коррозии сплава АЖ5К10 уменьшается от -0,750 В в среде 0,03% NaCI до -1.000 В в среде 3%-ного NaCI (табл. 1).
Подобная зависимость характерна также для сплава АЖ5К10, модифицированного щелочноземельными металлами (ЩЗМ). При переходе от слабого электролита к более сильному электролиту, независимо от содержания модифицирующего компонента, наблюдается уменьшение величины потенциала свободной коррозии. Величины электрохимических потенциалов сплава АЖ5К10 с кальцием, стронцием и барием по мере роста концентрации хлорид-иона в электролите изменяются в более отрицательном направлении оси ординат. Рост концентрации кальция, стронция и бария способствует увеличению величины электрохимических потенциалов во всех средах независимо от концентрации хлорид-иона. Подобное поведение характерно для сплава АЖ5К10 со всеми щелочноземельными металлами. При переходе от сплава АЖ5К10 с кальцием к сплавам со стронцием и барием электрохимические потенциалы уменьшаются. При этом потенциалы изменяются в отрицательном направлении оси ординат (см. табл. 1).
Ток коррозии и соответственно скорость коррозии сплавов систем АЖ5К10-Са (8г, Ва) с ростом концентрации хлорид-иона увеличиваются. Подобная зависимость имеет место для всех сплавов независимо от их состава и особенностей физико-химических свойств модифицирующего компонента. При переходе от сплава АЖ5К10 с кальцием к сплавам со стронцием и барием наблюдается рост скорости коррозии. Это коррелирует со свойствами самых щелочноземельных металлов. Для сплава АЖ5К10 также характерен рост скорости коррозии с увеличением концентрации хлорид-иона в электролите (см. табл. 2).
Кальций и барий, проявляя сильное модифицирующее действие, эффективно измельчают микроструктуру всех фаз, составляющих основу сплавов. Измельчение микроструктуры сплавов положительно влияет на коррозионную стойкость сплавов. Из табл. 2 видно, что наименьшая скорость коррозии характерна для сплава АЖ5К10, модифицированного кальцием.
Представленные на рис. 3 анодные ветви потенциодинамических кривых сплавов систем АЖ5К10-Са (Ва) в среде электролита 3% №С1 показывают, что скорость анодной коррозии модифицированных сплавов несколько меньше. Об этом свидетельствует расположение кривых, относящихся к модифицированным сплавам, в области левее кривой исходного сплава АЖ5К10 во всех исследованных средах.
Микроструктуры сплавов при увеличениях 250 и 500 крат представлены на рис. 4. Видно, что добавки кальция и стронция значительно измельчают микроструктуру исходного сплава АЖ5К10, т.е. происходит модификация не только двойных эвтектик а-А1-8и а-А1-А13Ре, а-А1-А13Ре, тройной эвтектики а-А1+81+Ре81А15, но также изменяется характер (форма) кристаллизации тройных интерметаллидов Ре281А18 (а), РевЬАЬ (|3).
Изучение микроструктур исходного сплава АЖ5К10 и сплава, модифицированного барием, показывает его слабый модифицирующий эффект по сравнению с кальцием и стронцием. Видно, что барий также эффективно измельчает микроструктуру эвтектик, но слабо действует на характер кристаллизации тройных интерметаллидов .
Таблица 1
Потенциалы (х.с.э.) свободной коррозии (-Есв кор, В) и питтингообразования (-Епо, В) сплавов систем АЖ5К10-Са (8г, Ва) в среде электролита ЫаС1
Расчётное коли-
Электролит чество кальция, Сплавы с Са Сплавы со 8г Сплавы с Ва
№С1, стронция и ба-
Л/Г Я Г* 1ЛТ1 ст т> РТТТТЯВР
м.ал»г. /о ии>1 и ^плавс^
мас.% -Я -^св.кор. -Я -Я -^св.кор. -Я -Я -^св.кор. -Я
- 0,750 0,645 0,750 0,645 0,750 0,645
0,01 0,621 0,530 0,618 0,486 0,614 0,500
П П^ 0,05 0,608 0,516 0,606 0,478 0,602 0,488
и,из 0,1 0,595 0,500 0,594 0,468 0,588 0,476
0,5 0,584 0,488 0,580 0,456 0,575 0,462
1,0 0,576 0,476 0,570 0,444 0,564 0,450
- 0,950 0,660 0,950 0,660 0,950 0,660
0,01 0,776 0,588 0,764 0,558 0,760 0,564
0,05 0,767 0,572 0,758 0,544 0,752 0,550
0,1 0,760 0,558 0,752 0,532 0,746 0,538
0,5 0,750 0,542 0,746 0,524 0,738 0,526
1,0 0,742 0,530 0,738 0,512 0,732 0,514
- 1,000 0,700 1,000 0,700 1,000 0,700
0,01 0,832 0,600 0,830 0,620 0,824 0,586
Ъ А 0,05 0,820 0,586 0,816 0,606 0,812 0,572
0,1 0,808 0,578 0,804 0,592 0,800 0,560
0,5 0,796 0,566 0,792 0,584 0,788 0,548
1,0 0,788 0,552 0,784 0,572 0,780 0,534
Таблица 2
Зависимость скорости коррозии сплавов систем АЖ5К10-Са (8г, Ва) от содержании кальция, стронция и бария в среде электролита ЫаС1
Электролит ЫаС1. мас.% Расчётное количество кальция, стронция и бария в сплаве, мас.% Скорость коррозии
сплавов с Са сплавов со 8г сплавов с Ва
'кор. 10 К • 10~3 'кор. 10 К 10~3 'кор. 10 К • 10~3
А/м2 г/м2ч А/м2 г/м2ч А/м2 г/м2ч
0,03 0,01 0,05 0,1 0,5 1,0 12,39 11,39 10,05 9,04 8,04 7,03 3,7 3,4 3.0 2,7 2,4 2.1 12,39 11,72 11,05 10,05 9,38 8,71 3.7 3.5 3,3 3,0 2.8 2.6 12,39 12,06 11,39 10,38 9,04 8,37 3,7 3.6 3.4 3,1 2.7 2.5
0,3 0,01 0,05 0,1 0,5 1,0 15,42 12,73 11,30 10,05 9,04 8,04 4.6 3,8 3,4 3,0 2.7 2,4 15,42 14,74 14,07 13,06 12,39 11,30 4.6 4,4 4,2 3,9 3.7 3,4 15,42 14,07 13,06 12,39 11,30 10,38 4.6 4,2 3,9 3.7 3,4 3,1
- 19,43 5,8 19,43 5,8 19,43 5,8
0,01 17,42 5,2 18,76 5,6 18,42 5,5
0,05 16,08 4,8 17,76 5,3 17,75 5,3
0,1 15,07 4,5 16,75 5,0 17,08 5,1
0,5 14,07 4,2 16,08 4,8 16,08 4,8
1,0 13,40 4,0 15,41 4,6 15,07 4,5
Е,В
Рис. 3. Анодные ветви иотенциодинамических (2 мВ/с) кривых сплава АЖ5К10 (1), содержащего кальций (а) и барий (б), мае. %: 0,01 (2); 0,05 (3); 0,1 (4); 0,5 (5); 1,0 (6) в среде электролита 3%-ного ЫаС1
Рис. 4. Микроструктуры сплава АЖ5К10, модифицированного щелочноземельными металлами 116- Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2018. Т.16. №3
+С
ЪГ
Заключение
В связи со структурными особенностями литых сплавов - грубыми хрупкими включениями кремния и интерметаллических фаз - прочностные характеристики силуминов невысокие. Особенна низка пластичность. Для улучшения структуры и механических свойств промышленных сплавов алюминия регулируют режимы плавки и литья. Существенная роль отводится условиям кристаллизация отливок (литье в песчаные и металлические формы, под давлением и т.д.). Наиболее действенным фактором, определяющим благоприятное структурообразование силуминов, является метод модифицирования. Модифицирование позволяет измельчать структуры сплавов за счёт введения в расплав перед его заливкой малых количеств добавок модифицирующих элементов [5].
Нами в качестве модификатора структуры сплава АЖ5К10 выбраны щелочноземельные металлы, эффект модифицирования которых ранее нами был установлен на примере промышленных силуминов [5. 17, 18]. Щелочноземельные металлы, особенно стронций и барий, надёжно обеспечивают измельчение важнейших структурных составляющих силуминов-алюминиево-кремниевой эвтектики. Как видно из рис. 4, ЩЗМ не только измельчают микроструктуру алюминиево-кремниевой эвтектики, но также благотворно влияют на характер кристаллизации тройных фаз состава Ре281А18 (а) и Ре81А15 (|3).
Механизм влияния ЩЗМ на модифицирование микроструктуры сплава АЖ5К10 объясняется их поверхностно активным действием. Являясь поверхностно-активными металлами, ЩЗМ изменяют межфазное натяжение на границе расплава с зародышами и скорость обмена атомов между ними (энергию активации), способствуют или препятствуют образованию и росту кристаллизующейся фазы.
Модифицирование структуры сплава АЖ5К10 под влиянием ЩЗМ способствует изменению анодных характеристик процесса коррозии сплавов в среде электролита ЫаС1. При этом происходит смещение в положительную область потенциалов свободной коррозии и питтингообразования, что сопровождается уменьшением скорости анодной коррозии исходного сплава АЖ5К10 примерно на 50-70%.
Сплав АЖ5К10 является модельным сплавом и при дальнейшем его легировании магнием, титаном и другими металлами можно существенно улучшить его эксплуатационные свойства
Список литературы
1. Горо Н. Коррозия алюминия и его сплавов II Босекуги-даюзу. 1978. С. 194-202.
2. Луц А.Р., Суслина А.А. Алюминий и его сплавы. Самара, 2013. 81 с.
3. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (Состав, свойства, технология, применение) / под ред. Фридляндера И.Н. Справочник. К.: КОМИТЕХ, 2005.365 с.
4. Menan F., Henaff G. Synergistic action of fatigue and corrosion during crack growth in the 2024 aluminium alloy II Procedia Engineering. Elsevier. 2010, vol. 2, no.1, pp. 1441-1450.
5. Сравнительное исследование анодного поведения сплава АЖ2,18, модифицированного литием, бериллием и магнием, в среде электролита NaCI / Азимов Х.Х., Ганиев И.Н., Амонов И.Т., Джураева М.Ш. II Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т.15. №3. С. 45-53.
6. Влияние технологических факторов на образование дефектов структуры в крупнотоннажных слитках из алюминиевых сплавов серии 1ХХХ / Фролов В.Ф., Беляев С. В., Губанов И.Ю., Безруких А.И., Костин И В. II Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т.14. №2. С. 25-31.
7. Chen X.-G. Growth mechanisms of intermetallic phases in DC cast AA1XXX alloys II Essential Readings in Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production.
2013, pp. 460-465.
8. Grange D.A. Microstructure control in ingots of aluminium alloys with an emphasis on grain refinement II Essential Readings in Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production. 2013, pp. 354-365.
9. Geoffrey K. Sigworth Fundamentals of Solidification in Aluminum Castings II International Journal of Metalcasting.
2014, vol.8, iss. 1, pp.7-20.
10. Мондальфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1973. 639 с.
11. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Анодные сплавы алюминия с марганцем, железом и редкоземельными металлами. Душанбе: Дониш, 2009. 232 с.
12. Потенциодинамическое исследование сплава АЖ 4.5, легированного свинцом, в среде электролита NaCI / Одинаев Ф.Р., Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Якубов У.Ш. II Обработка сплошных и слоистых материалов. 2016. №2 (45). С. 64-68.
13. Стационарные потенциалы и анодное поведение сплава АЖ 4.5, легированного висмутом / Одинаев Ф.Р., Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Якубов У.Ш. II Известия СПбГТИ(ТУ). 2017. №38. С. 8-12.
14. Анодное поведение сплава АЖ5К10, модифицированного стронцием, в среде электролита NaCI / Ганиев И.Н., Якубов У.Ш., Сангов М.М., Хакимов А.Х. II Вестник СибГИУ. 2017. №4 (22). С. 57-62.
15. Якубов У.Ш., Ганиев И.Н., Сангов М.М. Электрохимическая коррозия сплава АЖ5К10, модифицированного
барием, в среде электролита NaCI II Известия СПбГТИ(ТУ). 2018. №43. С. 23-27.
16. Потенциодинамическое исследование сплава AI+6%Li с иттрием в среде электролита NaCI / Назаров Ш.А., Гани-ев И.Н., Норова М.Т., Ганиева Н.И., Irene Calllari II Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т.14. №2. С. 95-100.
17. Вахобов А.В., Ганиев И.Н. Стронций - эффективный модификатор силуминов II Литейное производство. 2000. №5. С. 28.
18. Барий - новый модификатор силуминов / Каргаполова Т.Б., Махмадуллоев Х.А., Ганиев И.Н., Хакдодов MM.II Литейное производство. 2001. №10. С. 6-9.
Поступила 20.04.18 Принята в печать 04.06.18
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
https://doi.org/10.18503/1995-2732-2018-16-3-109-119
ON THE CORROSION POTENTIAL OF AIFe5S10 ALLOY INOCULATED WITH ALKALINE-EARTH METALS IN THE NaCI MEDIUM
Umarali Sh. Yakubov - Postgraduate Student
V.I. Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, E-mail: [email protected]
Izatullo N. Ganiev - DSc (Chemistry), Professor, Head of Laboratory
V.I. Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, E-mail: [email protected] Murodali M. Sangov - Rector
Tajik State Pedagogical University. E-mail: [email protected] Nargis I. Ganieva - Associate Professor
Tajik Technikal University named after academic M.S. Osimi. E-mail: [email protected]
Abstract
This paper describes a potentiostatic study of the anodic behaviour of the AlFe5S10 alloy with calcium, strontium and barium conducted in the potentiodynamic mode at a potential sweep rate of 2 mV/s. It is shown that as the concentration of the alkaline-earth metal rises, the free corrosion potential (or, steady state potential) of the AlFe5S10-Ca (Sr, Ba) alloys tends to change in the positive direction. At the same time, influenced by the concentration of chloride ion in the NaCI medium, it tends to move in the negative direction of the coordinate axis. As the concentration of chloride ion in the NaCI electrolyte rises, the pitting and repassivation potentials of the AlFe5S10 alloy with calcium, strontium and barium drop. An increased concentration of the inoculant in the AlFe5S10 alloy leads to higher pitting and repassivation potentials in either medium regardless of the chloride ion concentration. The more calcium, strontium and barium are inoculated, the lower the corrosion current density and, correspondingly, the corrosion rate of the AlFe5S10-Ca (Sr, Ba) alloy get. The chloride ion concentration causes the corrosion current to rise. This dependence is typical of all alloys regardless of their composition or the physical and chemical properties of the inoculant.
Keywords: AlFe5S10 alloy, calcium strontium, barium, potentiostatic method, electrochemical corrosion, anodic behaviour, corrosion potential, corrosion rate.
References
1. Goro N. Corrosion of aluminium and Its alloys. Bosekugl-dayuzu, 1978, pp. 194-202.
Luts A.R., Susllna A.A. Alyuminiy i ego splavi [Aluminium and Its alloys]. Samara, 2013, 81 p. (In Russ.) Beletsky V.M., Krlvov G.A. Alyuminievie splavi (Sostav, svoystva, tekhnologiya, primenenie) [Aluminum alloys (Composition, properties, technology, application)]. Ed. by I.N. Frldlyander. Reference book. Kiev: KOMITEKh, 2005, 365 p. (In Russ.)
Menan F., Henaff G. Synergistic action of fatigue and corrosion during crack growth In the 2024 aluminium alloy. Procedla Engineering. Elsevier. 2010, vol. 2, no. 1, pp. 1441-1450.
Azlmov Kh.Kh., Ganiev I.N., Amonov I.T., Dzhuraeva M.Sh. A comparative study of the anodic behaviour of the AZh2,18 alloy Inoculated with lithium, beryllium and magnesium in NaCI], Vestnik Magnitogorskogo gosudarstven-nogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2017, vol. 15, no. 3, pp. 45-53. (In Russ.) Frolov V.F., Belyaev S.V., Gubanov I.Yu., Bezruklkh A.I., Kostin I.V. Influence of process factors on the formation of structural defects In heavy 1XXX series aluminium alloy Ingots. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2016, Vol.14, No. 2, pp. 25-31. (In Russ.) Chen X.-G. Growth mechanisms of Intermetalllc phases in DC cast AA1XXX alloys. Essential Readings In Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production. 2013, pp. 460-465.
Grange D.A. Microstructure control In ingots of aluminium alloys with an emphasis on grain refinement. Essential
Readings in Light Metals. Volume 3. Cast Shop for Aluminum Production. 2013, pp. 354-365.
9. Geoffrey K. Sigworth Fundamentals of Solidification in Aluminum Castings. International Journal of Metalcasting. 2014, vol. 8, iss. 1, pp. 7-20.
10. Mondolfo L.F. Struktura I svoystva alyminievikh splavov [Aluminum alloys : structure and properties], Moscow: Metallurgy, 1979, 639 p. (InRuss.)
11. Umarova T.M., Ganiev I.N. Anodnie splavi alyuminiya s margantsem, zhelezom I redkozemelnymi metallami [Anodic alloys of aluminium with manganese, iron and rare earth metals], Dushanbe: Donish, 2009, 232 p.
12. Odinaev F.R., Ganiev I.N., Safarov A.G., Yakubov U.Sh. Potentiodynamic study of the AlFe 4.5 alloy doped with lead in NaCI. Obrabotka sploshnykh I sloistykh materialov [Processing of solid and laminated materials], 2016, no. 2 (45), pp. 68-71. (In Russ.)
13. Odinaev F.R., Ganiev I.N., Safarov A.G., Yakubov U.Sh. Steady state potentials and anodic behaviour of the AlFe 4.5 alloy doped with bismuth. Izvestiya SPbGTI(TU) [Bulletin of the Saint Petersburg State Institute of Technology (Technical University)], 2017, no. 38, pp. 8-12. (In Russ.)
14. Ganiev I.N., Yakubov U.Sh., Sangov M.M., Khakimov A.Kh. Anodic behaviour of the AIFe5S10 alloy doped with strontium in NaCI. Vestnik SibGIU [Bulletin of the Siberian State Industrial University], 2017, no. 4 (22), pp. 57-62. (In Russ.)
15. Yakubov U.Sh., Ganiev I.N., Sangov M.M. Electrochemical corrosion of the AIFe5S10 alloy doped with barium in NaCI], Izvestiya SPbGTI(TU) [Bulletin of the Saint Petersburg State Institute of Technology (Technical University)], 2018, no. 43, pp. 23-27. (In Russ.)
16. Nazarov Sh.A., Ganiev I.N., Norova M.T., Ganieva N.I., Irene Calliari. Potentiodynamic study of the AI+6% Li alloy with yttrium in NaCI. Vestnik Magnitogorskogo gosudar-stvennogo tekhnicheskogo universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2016, Vol. 14, No. 2, pp. 95-100. (In Russ.)
17. Vakhobov A.V., Ganiev I.N. Strontium as an effective inoculant for silumins. Liteynoy proizvodstvo [Foundry production], 2000, no. 5, pp. 28. (In Russ.)
18. Kargapolova T.B., Makhmadulloev Kh.A., Ganiev I.N., Khakdodov M.M. Barium: a new inoculant for silumins. Lit-eynoy proizvodstvo [Foundry production], 2001, no. 10, pp. 6-9. (In Russ.)
Received 20/04/18 Accepted 04/06/18
Образец для цитирования
О коррозионном потенциале сплава АЖ5К10, модифицированного щелочноземельными металлами, в среде электролита NaCI / Якубов У.Ш., Ганиев И.Н.. Сангов М.М.. Ганиева Н.И. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им' Г.И. Носова. 2018. Т.16. №3. С. 109-119. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2018-16-3-109-119
For citation
Yakubov U.Sh., Ganiev I.N., Sangov M.M., Ganieva N.I. On the corrosion potential of AlFe5S10 alloy inoculated with alkaline-earth metals in the NaCI medium. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarsh'ennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2018. vol. 16. no. 3. pp. 109-119. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2018-16-3-109-119
