Потенциодинамическое исследование сплавов свинца с бериллием в среде электролита 3%-ного NaCl Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2013, том 56, №3________________________________

ЭЛЕКТРОХИМИЯ

УДК 669.715:620.193

М.А.Умаров, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев*, Х.А.Махмадуллоев*,

М.Т.Норова*

ПОТЕНЦИОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЛАВОВ СВИНЦА С БЕРИЛЛИЕМ В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА 3%-НОГО КАСЬ

Таджикский технический университет им. академика М.С.Осими,

Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан

Приведены результаты исследования анодного поведения сплава свинца с бериллием, легированного от 0.005 до 0.5 мас.% бериллия, в среде 3%-ного НаС!.

Ключевые слова: свинец - бериллий - потенциодинамический метод - электрохимическое поведение - коррозионная стойкость - электролит НаС! - питинг.

Известно, что от коррозии ежегодно теряется безвозвратно огромное количество производимого металла, что равняется годовому объёму продукции крупного металлургического завода. Причиной возникновения коррозии является термодинамическая неустойчивость металлов. Свинец во влажном воздухе покрывается защитной оксидной плёнкой, которая затем переходит в основной карбонат. В связи с этим представляют интерес исследования коррозионного поведения свинцового сплава, легированного бериллием. В работах [1-3] сообщается, что в литературе каких-либо данных о коррозионных свойствах сплавов системы Pb-Be в среде 3%-ного №0 не имеется. Однако известно, что стойкость свинца зависит от изменения его структуры при легировании, то есть от величины кристаллов сплава. Модификаторами структуры сплава могут служить металлы, имеющие малую межатомную связь и, следовательно, низкую температуру плавления, малую прочность и твёрдость [4,5]. Адсорбируясь на зарождающихся кристаллах, модификаторы снижают их рост, уменьшают поверхностную энергию вновь зарождающегося кристалла, в результате чего образуется высокодисперсный сплав. Бериллий может выступать в роли модификатора структуры свинца, так как он относится к s-элементам. Диаграмма состояния Pb-Be в литературе отсутствует. Имеются данные, что бериллий обладает хорошей коррозионной стойкостью в жидком свинце при температуре 1100^ (выдержка в течение 40 ч). Растворимость бериллия в свинце после выдержки в течение 5 ч при температуре 1000°С ниже 0.01% [6].

Для приготовления сплавов были использованы: свинец марки C2 (ГОСТ 3778-98), бериллий марки БМ-1. Содержание бериллия в сплавах составляло, мас.%: 0.005; 0.01; 0.05; 0.1; 0.5.

Сплавы для исследования были получены в шахтных лабораторных печах с использованием лигатуры свинца с 5% бериллием. Из полученных сплавов в графитовые изложницы отливали цилиндрические стержни диаметром 8-10 и длиной 80-100 мм, боковую часть которых покрывали лаком, а торцевую рабочую часть подвергали шлифовке и полировке тонкой наждачной бумагой, промывали

Адрес для корреспонденции: Умаров Мирали Ашуралиевич. 734042, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул. ак. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет. E-mail: [email protected]

дистиллированной водой, этиловым спиртом и после сушки в эксикаторе использовали в качестве рабочего электрода.

Исследования проводили с использованием потенциостата ПИ-50-1 и самописца ЛКД-4 в 3%-ном растворе №С1 для установления бестокового потенциала коррозии. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, а вспомогательным - платиновый. В табл. 1 приведена зависимость потенциала свободной коррозии во времени для свинцово-бериллиевых сплавов.

Из таблицы видно, что как для исходного сплава, так и для легированных 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 40-50 мин, то у легированных сплавов это происходит в течение 30-40 мин, что свидетельствует об относительно высокой их пассивации под воздействием добавок бериллия.

Таблица 1

Временная зависимость потенциала свободной коррозии (-Е,В) свинцово-бериллиевого сплава в среде

3%-ного раствора №С1

Время, мин Содержание бериллия, мас.%

- 0.005 0.01 0.05 0.1 0.5

0 0.700 0.693 0.680 0.670 0.655 0.640

1/8 0.680 0.670 0.660 0.658 0.640 0.618

1/4 0.650 0.648 0.640 0.634 0.620 0.600

1/2 0.640 0.632 0.630 0.620 0.610 0.585

1 0.620 0.618 0.615 0.606 0.585 0.570

3 0.610 0.607 0.604 0.592 0.572 0.556

5 0.600 0.590 0.584 0.580 0.560 0.542

10 0.580 0.578 0.575 0.572 0.548 0.525

15 0.575 0.573 0.570 0.563 0.532 0.520

20 0.570 0.568 0.560 0.540 0.520 0.515

30 0.566 0.562 0.550 0.532 0.510 0.510

40 0.562 0.550 0.540 0.520 0.508 0.505

50 0.562 0.540 0.530 0.518 0.506 0.500

60 0.562 0.540 0.530 0.518 0.506 0.500

Так, после одного часа выдержки в растворе электролита 3%-ного №С1 величина потенциала свободной коррозии чистого свинца равняется - 0.562 В, а у сплава, содержащего 0.5 мас.% Ве, составляет -0.500 В. Это свидетельствует об ускорении процесса формирования защитного оксидного слоя у легированных бериллием сплавов по сравнению с нелегированным металлом.

Таблица 2

Коррозионно-электрохимические характеристики свинцово-бериллиевого сплава в среде электролита

3%-ного №С1

Содержание Ве, мас.% Электрохимические свойства Скорость коррозии

-^св.коо -^коо Еп.о Еш 1-кор 10 , А/т2 к10-3, г/т2-ч

В

- 0.562 0.780 0.450 0.548 0.98 18.91

0.005 0.540 0.768 0.420 0.550 0.80 15.44

0.01 0.530 0.750 0.410 0.545 0.72 13.89

0.05 0.518 0.710 0.400 0.530 0.65 12.54

0.1 0.506 0.700 0.400 0.520 0.50 9.65

0.5 0.500 0.680 0.380 0.500 0.47 9.07

Рис. Потенциодинамические анодные поляризационные кривые (2мВ/с) свинца, содержащего бериллий, мас.%: 0(1), 0.005(2), 0.01(3), 0.05(4), 0.1(5), 0.5(6), в среде 3% -ного NaCl.

Исследования показывают, что добавки бериллия в пределах 0.005-0.5 мас.% способствуют смещению потенциалов свободной коррозии и коррозии в положительную область. При этом потенциалы питингообразования и репассивации также смещаются в положительную область значений (табл. 2). Скорость коррозии сплавов, содержащих 0.005-0.5% бериллия, в 1.5 - 2.0 раза меньше, чем у чистого свинца (табл. 2).

Добавки бериллия к свинцу способствуют снижению скорости анодной коррозии, о чём свидетельствует смещение в более положительную область потенциалов анодных кривых (рис.).

Таким образом, потенциодинамическим методом со скоростью развёртки потенциала 2мВ/с в среде 3%-ного электролита NaCl определены основные коррозионно-электрохимические параметры сплавов свинца с бериллием.

Поступило 11.01.2013 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дунаев Ю.Д. Нерастворимые аноды на основе свинца - Алма-Ата: Наука КазССР, 1978, 316 с.

2. Муллоева Н.М., Ганиев И.Н., Обидов Ф.У Повышение анодной устойчивости свинца, легированием щелочноземельными металлами-Германия. LAP LAMBERT Academic Publishing. 2012, 90 с.

3. Муллоева Н.М., Ганиев И.Н., Махмадуллоев Х.А. Физико-химия сплавов свинца с щелочноземельными металлами - Германия. LAP LAMBERT Academic Publishing. 2013, 158 с.

4. Мальцев М.В. Модификаторы структуры металлов и сплавов - М.: Металлургия, 1964, 285 с.

5. Ганиев И.Н, Пархутик П.А. и др. Модифицирование силуминов стронцием. - Минск: Наука и техника, 1986, 146 с.

6. Папиров И.И. Структура и свойства сплавов бериллия - М.: Энергоиздат, 1981, 367 с.

М.А.Умаров, И.Н.Ганиев*, Х.А.Махдоадуллоев*, М.Т.Норова*

ТАЭДИЦОТИ ПОТЕНСИОДИНАМИКИИ ХУЛА^ОИ СУРБ БО БЕРИЛЛИЙ ДАР МУ^ИТИ ЭЛЕКТРОЛИТИ 3%-И NACL

Донишго^и техникии Тоцикистон ба номи академик М.Осими,

*Институти кимиёи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон

Бо усули потенсиостатикй нитон дода шудааст, ки иловаи 0.005- 0.5%(вазнй) бериллий ба сурб, суръати коррозияро дар мух,ити электролити 3%- и NaCl 2 маротиба кам мекунад.

Калима^ои калиди: сурб - бериллий - усули потенсиодинамики - рафтори электрохимияви -устувори ба коррозия - маулули NaCl-питтинг.

M.A.Umarov, I.N.Ganiev*, H.A.Mahmadulloev*, M.T.Norova* POTENTIODYNAMIC STUDY OF LEAD ALLOYS AND BERYLLIUM IN THE ENVIRONMENT OF THE ELECTROLYTE 3%-ING NACL

M.S.Osimi Tajik Technical University,

V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Tajikistan Academy of Sciences,

The results of the study of anodic behavior of lead alloy doped with beryllium from 0.005 to 0.5 wt.% beryllium in the environment of 3% - NaCl

Key words: lead - beryllium - potentiodynamic method - electrochemical behavior - corrosion resistance -electrolyte NaCl - piting.