CC BY
56
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2012, том 55, №6_
ЭЛЕКТРОХИМИЯ
УДК 620.193
Н.М.Муллоева, академик АН Республики Таджикистан И.Н.Ганиев, Ф.У.Обидов*, М.Т.Норова,
Х.А.Махмадуллоев*, Ф.К.Ходжаев*
ВЛИЯНИЕ ХЛОРИД-ИОНОВ НА АНОДНОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВОВ
СВИНЦА С БАРИЕМ
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республика Таджикистан, Научно-экспериментальное и производственное учреждение АН Республики Таджикистан
Потенциостатическим методом исследовано анодное поведение сплавов системы Pb - Ва в среде электролита ^^, в области концентрации бария до 0.5 мас.% и показано, что сплавы характеризуются более повышенной устойчивостью, чем свинец.
Ключевые слова: сплавы свинца - барий - электролит ^^ - потенциостатический метод - анодное поведение - коррозионная стойкость.
На положительную роль бария в повышении защитных свойств фазового слоя на сплаве и снижении перехода свинца в раствор давно было обращено внимание [1]. Исследованиям, выполненным в среде 2Н раствора серной кислоты, показано, что присутствие большего количества бария в свинце (>1мас.%) приводит к увеличению во времени скорости анодной реакции. При указанных концентрациях бария сплавы являются двухфазными РЬ + РbзВа. Интерметаллид PbзВа, являясь нестойким в среде серной кислоты, вызывает межкристаллидную коррозию, то есть наблюдается преимущественное растворение этой фазы, что приводит к развитию поверхности, глубокому проникновенно коррозионных процессов и усиленному осыпанию окисленных продуктов [2].
Сплавы, содержащие <1 мас.% бария, по составу соответствуют области твёрдого раствора бария в свинце и являются однофазными. Для данных сплавов отмечено заметное повышение стойкости, стабильной в ходе длительной поляризации [1].
Сведений о коррозионном поведении свинца, легированного барием, в нейтральной среде электролита нами не обнаружено. Подобные сведения необходимы при разработке состава
свинцовых сплавов, предназначенных в качестве защитной оболочки силовых и телефонных кабелей.
Сплавы для исследования нами были получены с учётом имеющихся в литературе данных, а также исходя из диаграммы состояния системы Pb-Ba. Сплавы содержали бария в пределах 0.005-5 мас.%, что предусматривало десяти- и стократное увеличение концентрации легирующего компонента в свинце и по структуре соответствовали области твёрдого раствора бария в свинце [2].
Сплавы для исследования получали из свинца марки СО и его лигатуры с 5 мас.% бария из которых отливались цилиндрические стрежни диаметром 8 мм и длиной 100 мм. Торцевая часть стрежня служила рабочим электродом.
Адрес для корреспонденции: Ганиев Изатулло Наврузович. 734043, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Айни 229/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected]
Е, В
-2 -1 -0 {ёЫ/м2
Рис. Полная поляризационная кривая чистого свинца в среде электролита 3% №С1 (Скорость развёртки потенциала 2мВ^сек-1).
Исследования выполнены в среде электролита №С1 с помощью потенциостата ПИ -50-1.1. в потенциодинамическом режиме. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, стандартным - платиновый. Скорость развёртки потенциала составляла 2 мВ/с. Результаты исследования представлены в табл. 1 и 2 и на рисунке. В качестве примера на рисунке представлена полная поляризационная кривая металлического свинца, где показана последовательность снятия кривых. При электрохимических исследованиях образцы поляризовали в положительном направлении от потенциала, установившего-
ся при погружении в исследуемый раствор (Есв.кор - потенциал свободной коррозии, или стационарный), до значения потенциала, при котором происходит резкое возрастание тока растворения (кривая I). Затем образцы поляризовали в обратном направлении до потенциала -0.8В, в результате чего происходило подщелачивание приэлектродного слоя поверхности сплава и удаление оксидного слоя (кривые II и III). Наконец, образец повторно поляризовали в положительном направлении (крива IV), при этом определялись потенциалы коррозии (Екорр), питтингообразования (Еп.о) и репассивации (Ер.п.)
[3].
Зависимость потенциала свободной коррозии сплавов системы Pb-Ва в среде электролита 0.3% NaCl представлена в табл. 1. Видно, что как для свинца, так и для сплавов с различным содержанием бария наблюдается смещение потенциала в положительную область по мере выдержки в среде электролита. Наибольший сдвиг величины потенциала происходит в первые 5-10 мин от начала погружения, что свидетельствует о динамике формирования защитного оксидного слоя на поверхности образца, которое совершается к 20-30 мин после погружения электрода в электролит. Добавки бария к свинцу незначительно сдвигают его потенциал свободной коррозии в положительную область, то есть при увеличении содержании легирующего компонента наблюдается монотонный рост величины потенциала свободной коррозии сплавов во всех исследованных средах (табл. 1).
Таблица 1
Изменение потенциала свободной коррозии сплавов системы Pb-Ba во времени в среде электролита
0.3%-ного ^а
Время, мин Pb Содержание бария в свинце, масс.%
0.005 0.01 0.05 0.10 0.50
0 0.670 0.680 0.676 0.662 0.660 0.650
1/8 0.662 0.656 0.660 0.654 0.652 0.648
1/4 0.645 0.643 0.650 0.642 0.638 0.632
1/2 0.628 0.635 0.630 0.624 0.620 0.616
1 0.614 0.618 0.615 0.610 0.600 0.594
2 0.592 0.600 0.592 0.588 0.582 0.580
3 0.584 0.580 0.574 0.570 0.566 0.570
4 0.580 0.572 0.562 0.556 0.553 0.548
5 0.573 0.566 0.548 0.542 0.538 0.530
10 0.555 0.560 0.540 0.536 0.525 0.522
15 0.550 0.557 0.535 0.534 0.520 0.516
20 0.548 0.550 0.530 0.526 0.516 0.508
30 0.546 0.544 0.528 0.520 0.514 0.505
40 0.545 0.540 0.525 0.518 0.510 0.500
50 0.543 0.536 0.522 0.516 0.510 0.500
60 0.543 0.536 0.522 0.516 0.510 0.500
Коррозионно-электрохимические характеристики сплавов системы Pb-Ba в среде электролита №0 представлены в табл. 2. Потенциалы коррозии, питтингообразования и репассивации с ростом концентрации бария в свинце смещаются в положительную область. Данная зависимость имеет место во всех исследованных средах 0.03, 0.3 и 3.0% №0. Добавки бария почти в два раза снижают скорость коррозии свинца в исследованных средах. При увеличении концентрации бария до 0.5 мас.% монотонно снижается скорость коррозии свинца.
Данный факт свидетельствует о том, что предельная растворимость бария в свинце может превышать 0.5 мас.%, так как при переходе границы растворимости обычно наблюдается скачкообразное изменение физико-химических свойств сплавов.
Таблица 2
Коррозионно-электрохимические характеристики сплавов системы РЬ-Ва в среде электролита №С1.
Скорость развёртки потенциала 2мВ/с
л ч <и а Содержание. Электрохимические свойства Скорость коррозии
Ва, мас. % -^св.корр* -Екорр. Еп.о. -Е и- 10-2 К •Ю-3
О В А/м2 г/м2-час
- 0.524 0.716 0.380 0.450 0.80 15.44
О л £ 0.005 0.512 0.714 0.340 0.420 0.71 13.70
0.01 0.484 0.680 0.330 0.415 0.57 11.00
0.05 0.464 0.672 0.310 0.400 0.54 10.42
СП о 0.10 0.442 0.650 0.300 0.400 0.45 8.68
о 0.50 0.428 0.630 0.280 0.360 0.40 7.72
- 0.543 0.720 0.420 0.510 0.85 16.40
О 0.005 0.536 0.720 0.380 0.435 0.74 14.28
£ 0.01 0.522 0.714 0.360 0.420 0.60 11.58
го о' 0.05 0.516 0.710 0.340 0.412 0.56 10.80
0.10 0.510 0.700 0.340 0.410 0.48 9.26
0.50 0.500 0.686 0.320 0.400 0.43 8.30
- 0.562 0.780 0.450 0.548 0.98 18.91
о л £ 0.005 0.560 0.740 0.400 0.450 0.86 16.60
0.01 0.550 0.734 0.380 0.440 0.65 12.55
0.05 0.546 0.725 0.360 0.430 0.60 11.58
СП 0.10 0.530 0.712 0.340 0.430 0.52 10.04
0.50 0.524 0.700 0.340 0.420 0.47 9.07
С ростом концентрации хлорид-ионов наблюдается некоторый рост скорости коррозии свинца и сплавов. Ускоряющее действие ионов хлора на коррозию свинца связывают с их адсорбцией, что может привести к образованию на поверхности и в порах внешнего слоя фазовых окислов адсорбированных комплексов типа РЬС14, оксихлорида РЬОС12, кислот Н[РЬС13], Н2[РЬС16] или их солей РЬ[РЬС13], РЬ[РЬС16] [1]. Адсорбированные комплексы, устраняя пассивирующее действие кислорода, могут легко терять связь с основой электролита и переходить в электродный слой.
Таким образом, улучшение коррозионной стойкости свинца при легировании барием объясняется его модифицирующим действием на структуру твёрдого раствора на основе свинца, а также увеличением истинной поверхности анода или же уплотнением защитного фазового слоя окислов малорастворимыми продуктами окисления.
Поступило 17.02.2012 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дунаев Ю.Д. Нерастворимые аноды из сплавов на основе свинца. - Алма-Ата: Наука КазССР, 1978. 316 с.
2. Вахобов А.В., Ганиев И.Н. Диаграммы состояния двойных и тройных систем с участием бария и стронция. - Душанбе: Дониш, 1992, 296 с.
3. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Анодные сплавы алюминия с марганцем, железом и редкоземельными металлами. - Душанбе: Дониш, 2009, 232 с.
Н.М.Муллоева, И.Н.Ганиев, Ф.У.Обидов*, М.Т.Норова Х.А.Ма^мадуллоев*, Ф.К.Хочаев* ТАЪСИРИ ХЛОРИД-ИОЩО БА РАФТОРИ АНОДИИ ХУЛА^ОИ
СУРБ БО БАРИЙ
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон, *Муассисаи илмй-тачрибавй ва исте^солии Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Бо усули потенсиодинамикй рафтори анодии хулах,ои системаи Pb-Ba (то 0.5 мас.%) барий дар электролити NaCl омухта шуда, нишон дода шудааст, ки хулах,о нисбат ба сурб ба коррозия устувортаранд.
Калима^ои калиди: хулауои сурб - барий - электролит - усули потенсиодинамикй - рафтори анодй - устуворй ба коррозия.
N.M.Mulloev, I.N.Ganiev, F.U.Obidov*, M.T.Norova, Kh.M.Makhmadulloev*, F.K.Khojaev* EFFECT OF CHLORIDE IONS ON THE ANODIC BEHAVIOR LEAD ALLOYS
WITH BARIUM
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Aсаdemy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Scientific Experimental and Production Enterprise, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan Potentiyostatic methods is researched anodic the conduct of alloy systems Pb-Ba in environment electrolyte NaCl, in tract concentrations barium till 0,5mass % and showed, that alloys charactering heighten corrosion stability than clean lead.
Key words: alloy lead strontium - electrolyte - NaCl - potentiyostatic methods - anodic conduct - corrosion stability.
