CC BY
101
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2011, том 54, №6_________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 669.715.620.193
С.Т.Бадурдинов, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев, А.Э.Бердиев
ПОТЕНЦИОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЛАВА АК12, ЛЕГИРОВАННОГО СКАНДИЕМ, В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА NaCl
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
Изучение коррозионно-электрохимического поведения сплава АК12, легированного скандием, показало, что добавки скандия до 0.5 мас.%, независимо от состава электролита, уменьшают скорость коррозии исходного сплава. Исследование коррозионно-электрохимических свойств сплава АК12, легированного скандием, проводилось потенциодинамическим методом в среде 0.03; 0.3 и 3%-ного раствора NaCl.
Ключевые слова: AK12 - скандий - электрохимическое поведение - электролит 0.03; 0.3 и 3% NaCl-коррозия.
Алюминий и его сплавы по сфере использования занимают второе место после стали [1,2]. Широкое применение алюминия и его сплавов объясняется ценным комплексом химических, физических и механических свойств, а также большими природными запасами алюминия в земной коре. Алюминий и его сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью в различных средах. Однако, в связи с синтезом новых сплавов и внедрением их в технику, а также расширением масштаба применения алюминия и сплавов на его основе, особенно в агрессивных средах, вопросы коррозионностой-кости алюминия и его сплавов требуют дополнительного изучения. Вышесказанное подчёркивает важность изучения механизма коррозии алюминиевых сплавов и поиска эффективных способов их защиты от коррозии.
В качестве объекта исследования использовали алюминий марки А95, кремний кристаллический, скандий металлический марки Ск-1. Из указанных металлов и их лигатур были получены сплавы в корундовых тиглях в печи сопротивления при температуре 750...850°С под слоем флюса состава: NaCl - 32.5, LiCl - 35, KCl - 32.5.
Электрохимические исследования сплава АК12, легированного скандием, проводились на по-тенциостате ПИ-50-1 в потенциодинамическом режиме со скоростью развёртки потенциала 2 мВ/с, с выходом на программатор ПР-8 и самозаписью ЛКД-4. С помощью термостата МЛШ-8 в ячейке поддерживалась постоянная температура раствора 20°С. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, вспомогательным - платиновый электрод. Перед началом электрохимических измерений образцы выдерживали в электролите до достижения постоянного потенциала.
В литературе известно исследование анодного поведения алюминия, легированного до 2% (мас.) скандием, по методике, описанной в работе [3]. Как показали исследования, легирование алюминия скандием смещает его электродный потенциал в положительную область. Так, если у алюми-
Адрес для корреспонденции: Ганиев Изатулло Наврузович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул.Айни, 299/2, Институт химии АНРТ. E-mail: [email protected]
ния электродный потенциал за 1 ч выдержки составляет - 1.04 В, то у металла, легированного 2.0% скандием, он составляет - 0.810 В. При этом добавки скандия в пределах его растворимости (0.010.05%) в твёрдом алюминии сильно влияют на его электродный потенциал. Электродный потенциал сплава с 0.5% скандия равняется -1.01-1.02 В. С ростом концентрации скандия электродные потенциалы облагораживаются. Потенциодинамические кривые алюминиево-скандиевых сплавов характеризуются наличием одного пика, интенсивность которого уменьшается по мере роста содержания скандия. Так, если у нелегированного металла плотность тока начала пассивации ^н.п.) составляет 0.9 мА/см2, то у сплава с 0.5% скандия - 0.4 мА/см2 [4].
С учётом этого легирование сплава АК12 скандием проводилось в количествах от 0.005 до
0.5% по массе.
Результаты коррозионно-электрохимических испытаний сплава АК12, полученного из вторичного алюминия и легированного скандием, приведены в табл. 1-3, соответственно в средах электролита 3.0; 0.3 и 0.03% -го №0.
Исследования свидетельствуют, что в первые минуты погружения сплава в раствор электролита происходит резкое смещение потенциала в положительную область. При этом, если у исходного сплава стабилизация потенциала коррозии наблюдается в течение 40 мин, то у легированных сплавов это происходит в два раза быстрее, то есть в течение 20-25 мин, что свидетельствует об их относительно высокой пассивации под воздействием добавок скандия.
Таблица 1
Влияние скандия на электрохимические характеристики сплава АК12 в среде электролита №0
Среда Содержание 8с в сплаве, мас.%, Электрохимические свойства Скорость коррозии
-Е -^св.корр. -Е -^корр. -Е ^ п.о. -Е -^реп. ^'корр. 10 К *1П"3 -^корр. 10
В Л/м2 г/м2-ч
0.03% 0.0 0.712 1.240 0.510 0.550 0.35 1.17
0.005 0.648 1.388 0.500 0.600 0.30 1.01
0.05 0.627 1.414 0.510 0.650 0.35 1.17
0.1 0.626 1.432 0.515 0.680 0.31 1.03
0.5 0.622 1.352 0.510 0.700 0.29 0.97
0.3% 0.0 0.565 1.220 0.400 0.600 0.62 2.07
0.005 0.653 1.346 0.370 0.680 0.60 2.01
0.05 0.545 1.210 0.375 0.711 0.57 1.90
0.1 0.565 1.388 0.380 0.730 0.55 1.84
0.5 0.528 1.360 0.365 0.744 0.52 1.74
3% 0.0 0.694 1.282 0.615 0.655 0.54 2.3
0.005 0.822 1.422 0.650 0.630 0.58 2.1
0.05 0.700 1.210 0.610 0.641 0.55 1.94
0.1 0.684 1.333 0.630 0.633 0.56 1.87
0.5 0.682 1.236 0.620 0.633 0.53 1.77
Так, после одного часа выдержки в растворе электролита 3%-го №0 потенциал свободной коррозии нелегированного сплава равнялся - 0.694, а у сплава, содержащего 0.5% скандия, составлял - 0.682 В. Подобная тенденция имеет место во всех исследованных средах. Из табл. 1 видно, что легирование сплава АК12 скандием постепенно смещает потенциал свободной коррозии в более поло-
жительную область в трёх исследуемых средах. Например, если у сплава АК12 электродный потенциал равен - 0.694 В, то у сплавов, легированных 0.5 мас.% скандием, он составляет - 0.682 В.
Увеличение концентрации скандия в сплава АК12 в среде электролита №С1 смещает потенциал коррозии в более положительную область, а потенциал репассивации смещает в отрицательную область. С ростом концентрации скандия до 0.1 мас.% в среде 0.03% №С1 плотность тока коррозии уменьшается от 0.35 до 0.29 А/м2.
В целом, добавки скандия от 0.005 до 0.5 мас.% в сплав АК12 уменьшают скорость его коррозии на 20-30%. С ростом концентрации хлорид-ионов скорость коррозии сплавов увеличивается (табл.2).
Таблица 2
Зависимость скорости коррозии сплава AК12 от содержания скандия в среде электролита ЫаС1
Содержание Sc в сплаве, мас.% Скорость коррозии
0.03% ша 0.3% №С1 3% №С1
^орр. 1° , А/м2 К-10-3, г/м2-ч ^орр. 10 , А/м2 К-10-3, г/м2-ч ^орр. 10 , А/м2 К-10-3, г/м2-ч
0.0 0.35 1.17 0.62 2.07 0.54 2.3
0.005 0.30 1.01 0.60 2.01 0.58 2.1
0.05 0.35 1.17 0.57 1.90 0.55 1.94
0.1 0.31 1.03 0.55 1.84 0.56 1.87
0.5 0.29 0.97 0.52 1.74 0.53 1.77
Таблица 3
Изменение потенциала питингобразования сплава AК12, легированного скандием,
от концентрации электролита №С1
Содержание Sc в сплаве, мас.% -Еп.о., В
0.03%№С1 0.3%№С1 3%№С1
0.0 0.510 0.400 0.615
0.005 0.500 0.375 0.650
0.05 0.510 0.370 0.610
0.1 0.515 0.380 0.630
0.5 0.510 0.365 0.620
В табл. 3 обобщены значения потенциала питтингообразования сплавов от концентрации электролита №С1 и легирующей добавки. С увеличением концентрации хлорид-ионов потенциал питингообразования сплавов носит экстремальный характер, с переходом в положительную область при концентрации №С1 - 0.3% далее снова смещается в отрицательную область.
Поступило 22.06.2011 г.
ЛИТЕРАТУ РА
1. Юдкин В.С. Производство и литье сплавов цветных металлов. - М., 1971.
2. Синявский В.С., Волков В.Д., Калинин В.Д. Коррозия и защита алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия. 1979, 640 с.
3. Ганиев И.Н., Шукроев М.Ш. - Изв. АН ТаджССР. Отд. физ.-мат., хим. и геол. наук, 1986, №1, с. 79-81.
4. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах. -Душанбе: Дониш, 2007, 258 с.
С.Т.Бадурдинов, И.Н.Ганиев, А.Э.Бердиев
ОМУЗИШИ ПОТЕНСИОДИНАМИКИИ ХУЛАИ АК12 БО ИЛОВАИ СКАНДИЙ ДАР МУ^ИТИ ЭЛЕКТРОЛИТИ NaCl
Институти химияи ба номи В.И.Никитини, Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Бо усули потенсиодинамикй хосиятхри электрохимиявии хулаи АК12, ки дар таркибаш скандий дорад, дар мухдти махлули 3%-, 0.3%- ва 0.03%-и NaCl омухта шуда, мукаррар карда шудааст, ки иловаи скандий суръати коррозияро кам мекунад.
Калима^ои калиди: АК12 - скандий - рафтори электрохимияви - электролитной 0.03; 0.3; ва 3%-аи NaCl - коррозия.
S.T.Badurdinov, I.N.Ganiev, A.E.Berdiev POTENSIODINAMICAL OYS OF ALLOY AK12, ALLOYING SKANDIUM IN PRIZENT ELECTROLATE NaCl
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
The research corrosion of electrochemical property of an alloy AK12, alloying scandium was spent potensiodinamical by a method in environment 0.03; 0.3 and 3%-s' solution NaCl, alloying scandium is reduced by speed corrosion.
Key words: AK12 - skandium - electrochemical behavior - electrolyte 0.03; 0.3 and 3% NaCl - corrosion.
