CC BY
5ВЛИЯНИЕ СКАНДИЯ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ ЦИНКОВОГО СПЛАВА ЦАМг4,5-2, В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА NaCl
Идиев И.Ш.
Таджикский национальный университет
При производстве цинковых сплавов и цинковых соединений выдвигаются новые требования к этим изделиям и их свойствам. Однако, сведения о свойствах цинка, технологии и областях его применения имеют ограниченный характер, несмотря на то, что цинк - единственный из металлов, имеющий широкое промышленное назначение.
Метод легирования основного металла другими элементами, способными повысить сопротивляемость к коррозии, является наиболее эффективным. Наряду с легированием металлов, также разрабатывается множество методов защиты от коррозии, в частности, защитные покрытия, а также электрохимические методы и др [1-31.
Сплав ЦАМг4,5-2 это разновидность цинкового сплава, основными легирующими элементами которого являются алюминий -4.5%, магний - 2.0% и остальное цинк.
С целью улучшения свойств сплава ЦАМг4.5-2 нами исследовано влияние добавок скандия как легирующего компонента на его коррозионно-электрохимические характеристики. В качестве исходного материала использовали цинк - металлический гранулированный марки ХЧ, алюминий А995 (ГОСТ 110669-01); магний Мг95 (ГОСТ 804-93); промышленная лигатура на основе алюминия содержала 2.5 мас.% Sc. Лигатура алюминия со скандием был получен в вакуумной печи сопротивления типа СНВЭ-1.3.1/16 в атмосфере гелия под избыточным давлением. Далее лигатура вводилась в цинковый сплав ЦАМг4.5-2 в печи сопротивления типа СШОЛ. При синтезе сплава ЦАМг4.5-2 учитывалось содержание алюминия в лигатуре. Взвешивание шихты проводили на аналитических весах АРВ-200 с точностью 0.Ы04кг
Прибор спектрометр рентгено-флуоресцентный S8 TIGER предназначен для определения массовой доли элементов в металлах, сплавах, порошках и жидкостях, в различных твёрдых материалах. Принцип действия спектрометра основан на измерении интенсивности флуоресцентного рентгеновского излучения атомов исследуемых образцов. В памяти управляющего контролёра или в компьютере хранятся градуированные характеристики для элементов от бериллия до урана. Квант - экспрессным методом на установке S8 Tiger определяли химический состав сплавов. Результаты анализа показали соответствия шихты и полученных составов сплавов представлены в таблице 1.
Таблица 1-Результаты химического анализа компонентов цинкового сплава ЦАМг4.5-2 квант-
эксп рессным методом
№ Элемент Содержание компонентов сплава, мас.%.
1 Mg 1.2-2.0
2 Al 4.0-4,5
3 Cu 0.01
4 Fe 0.002
5 Pb 0.001
6 Sn 0.001
7 Zn Остальное
На потенциостате ПИ-50-1.1 в потенциодинамическом режиме со скоростью развёртки 2 мВ/сек с выходом на программатор ПР-8 и самописец ЛКД-4 проводили электрохимические исследования цинковых сплавов со скандием по методике описанной в работах [4-71. С помощью термостата МЛШ-8 температура раствора в ячейке поддерживалась постоянной (250С). Электродом сравнения служил хлорид-серебряный, вспомогательным - платиновый. Коррозионно-электрохимическое поведение цинкового сплава, легированного скандием, проводились в нейтральной среде раствора N0 различной концентрации согласно ГОСТу 9.017-74. Исследованные составы сплавов содержали от 0.01 до 0.1 мас.% скандия. Основные электрохимические характеристики ((-Еш.), (Еизр.), (Ерп.) и Ткор) определяли обработкой поляризационных кривых.
Влияние редкоземельных элементов на коррозионное поведение цинкового сплава ЦАМг4,5-2 связано с образованием с ним твёрдых растворов и промежуточных фаз, о чём свидетельствует отсутствие данных в научной литературе.
В таблице 2 представлены обобщённые результаты исследованию потенциала (х.с.э.) свободной коррозии (-Есв.юр.З) цинкового сплава ЦАМг4,5-2, легированного скандием. Для сплавов систем ЦАМг4,5-2-Бс потенциал свободной коррозии с увеличением концентрации скандия смещается в положительную область (таблица 2).
Таблица 2-Изменение потенциала (х.с.э.) свободной коррозии (-Есвкор.,В) цинкового сплава _ЦАМг4,5-2 со скандием во времени, в среде электролита №С1_
Среда NaCl, мас.% Содержание скандия в сплаве, мас.% Время выдержки, мин.
1/3 2/3 5 10 30 40 60
0.0 1.018 0.994 0.953 0.948 0.943 0.941 0.940
0.01 1.015 0.988 0.946 0.940 0.933 0.932 0.930
0.03 0.05 1.010 0.980 0.941 0.936 0.924 0.922 0.922
0.1 1.002 0.973 0.932 0.922 0.910 0.909 0.907
0.3 0.0 1.069 1.050 1.022 1.014 1.007 1.005 1.005
0.01 1.060 1.045 1.015 1.009 1.007 1.003 1.001
0.05 1.057 1.039 1.011 1.005 0.997 0.995 0.995
0.1 1.049 1.030 1.007 1.000 0.991 0.990 0.988
0.0 1.090 1.069 1.042 1.036 1.026 1.025 1.024
0.01 1.088 1.067 1.039 1.033 1.024 1.021 1.020
3.0 0.05 1.082 1.058 1.028 1.022 1.015 1.014 1.012
0.1 1.078 1.049 1.017 1.012 1.007 1.006 1.006
Следует отметить равномерное смещение потенциала свободной коррозии в положительную область у сплава ЦАМг4.5-2 с увеличением концентрации скандия и времени выдержки образцов к 40-60 минутам. Процесс активного растворения сплавов связан с резким изменением потенциала в первые 5-10 минут, вследствие образования продуктов реакции, после чего наблюдается замедление данного процесса.
Химический состав и результаты изучения коррозионных свойств легированного скандием сплава ЦАМг4.5-2, в средах с различной концентрацией электролита №С1 представлены в таблице 3.
Таблица 3 -Коррозионно-электрохимические характеристики цинкового сплава ЦАМг4.5-2,
Среда NaCl, мас.% Содержа-ние скандия в сплаве, Электрохимические потенциалы, В (х.с.э.) Скорость коррозии
мас.% -^св.кор. -Екор. -Еп.о. -Ер.п. W10"2 А/м2 К103, г/м^.час
0 0 01 0.940 1.120 0.842 0.922 2.51 3.10
0.03 0.05 0.932 1.111 0.806 0.837 2.17 2.64
0.1 0.921 1.095 0.769 0.828 1.24 1.51
0.906 1.082 0.754 0.864 1.71 2.08
0 1.005 1.290 0.880 0.944 3.80 4.63
0.01 1.001 1.285 0.880 0.960 2.88 3.51
0.3 0.05 0.995 1.277 0.872 0.944 2.51 3.0
0.1 0.988 1.269 0.860 0.934 3.16 3.85
0 1.024 1.336 0.970 1.010 10 12.2
0.01 1.020 1.329 0.952 0.958 3.98 4.85
3.0 0.05 1.012 1.321 0.948 0.954 3.63 4.42
0.1 1.006 1.300 0.938 0.910 3.31 4.0
Как видно из таблицы 3, с увеличением концентрации скандия в сплаве ЦАМг4,5-2 все исследуемые электрохимические потенциалы Есвюр., Екор., Еп.о., Ерп. смещаются в положительную область значений.
Добавки скандия до 0,1 мас.% к исходному сплаву ЦАМг4,5-2 в исследуемом 0.03, 0.3 и 3.0 % растворе №С1 сдвигают потенциалы свободной коррозии (-Есв. кор) и репассивации (-Ерп.) в положительную область значений, о чём свидетельствуют результаты коррозионно-электрохимических исследований (таблица 3). Потенциал питтингообразования (-Епо.) также смещается в положительную область, что свидетельствует об улучшении пассивируемости образуюшихся питтинговых коррозионных очагов в нейтральной среде.
Плотность тока коррозии исходного цинкового сплава ЦАМг4,5-2 в среде 0.03; 0.3 и 3.0% №С1 составляет 2.51; 3.80 и 10 А/м , соответственно, а у сплава, легированного 0.1 мас.% скандием равны 1.73; 3.16 и 3.31 А/м2, соответственно, в указанных средах. С увеличением в растворе доли ионов хлорида в 10 и 100 раз наблюдается рост скорости коррозии сплавов в четыре раза, о чём свидетельствуют данные таблицы 3.
Анодные ветви поляризационных кривых цинкового сплава ЦАМг4,5-2, легированного скандием, приведены на рисунке. С ростом концентрации легирующего компонента-скандия происходит смещение направления кривых в положительную область, при этом в среде электролита №С1 повышается значение потенциала питтингообразования легированных сплавов.
1 -о гк^лг"
Рис. Потенциодинамические анодные поляризационные кривые (2мВ/с) цинкового сплава ЦАМг4,5-2(1), содержащего скандий, мас.%: 0.01(2),0.05(3), 0.1(4), в среде электролита 3%-ного ШС1
Коррозионный процесс протекает на границе двух фаз: металл-окружающая среда, т.е. является гетерогенным процессом взаимодействия жидкой или газообразной среды (или их окислительных компонентов) с металлом. Скорость коррозии зависит от множества одновременно действующих факторов, среди которых как внутренние, характеризующие природу материала, технологию получения, состав и тип структуры, состояние поверхности, так и внешние, характеризующие условия протекания процесса (давление, температура, гидродинамические условия и др. и характер среды).
Легирование сплава ЦАМг4,5-2 0.1 мас.% скандием можно считать оптимальным, так как сплавы такого состава характеризуются минимальной скоростью коррозии. Это объясняется образованием бездефектной защитной плёнки на поверхности образцов, отличающейся устойчивостью к хлорид-ионам. Результаты исследования показывают, что скорость коррозии можно
уменьшить в 4 раза, в среде электролита NaCl, при легировании скандием цинкового сплава ЦАМг4,5-2.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кечин, В.А. Цинковые сплавы / В.А. Кечин, Е.Я. Люблинский.- М.: Металлургия, 1986.- 247с.
2. Кудрявцев, Н.Т. Электролитические покрытия металлами / Н.Т. Кудрявцев.- М.: Химия, 1979.- 51 с.
3. Виткин, А.И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали / А.И. Виткин, И.И. Тейндл.- М.: Металлургия, 1971.- 494 с.
4. Электрохимические потенциалы цинкового сплава ЦАМг4,5-2 с лантаном, в среде электролита NaCl/ Идиев И.Ш., Норова М.Т., Ганиев И.Н., Алихонова С.Д. // Вестник технологического университета (г. Казань). 2019.Т. 22.№4. С.64-67.
5. Потенциодинамическое исследование коррозионно-электрохимического поведения сплава АМг0.2,легированного скандием, иттрием и лантаном, в среде электролита NaCl //М.Т. Норова, И.Н. Ганиев, Б.Б. Эшов, Б.Ш. Нарзиев //Известия Самарского научного центра Российской академии наук.-2018-Т. 20.- .№ 1.-С.3036.
6. Влияние иттрия на электрохимическое поведение сплава ЦАМ4 в среде электролита NaCl/ Идиев И.Ш., Норова М.Т.// Вестник ТНУ-2018.-№4 -С. 238-244.
7. Повышение коррозионной стойкости алюминиево-литиевых сплавов микролегированием кальцие м / М.Т. Норова., И.Н. Ганиев, Х.М. Назаров // ЖПХ, 2002, Т.76, вып.4, -С.567-569.
ВЛИЯНИЕ СКАНДИЯ НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ ЦИНКОВОГО СПЛАВА ЦАМг4,5-2, В СРЕДЕ ЭЛЕКТРОЛИТА NaCl
Цинк и сплавы на его основе, различные цинковые соединения находят широкое применение благодаря своим особым свойствам. Сплавы на основе цинка широко применяются для изготовления литых протекторов, предназначенных для защиты морских судов и металлических сооружений от коррозии.
Цинк с медью и магнием образует серии промышленных сплавов, которые имеют важное конструкционное значение и они обладают особыми преимуществами. В машиностроении, электронике, строительной отрасли, в производстве летательных аппаратов разного уровня и в производстве неметаллических конструкционных материалов широко применяют серии этих сплавов.
В работе представлены результаты исследования анодного поведения цинкового сплава ЦАМг4,5-2, легированного скандием в среде электролита NaCl. Установлено снижение скорости коррозии исходного сплава в 4 разе в результате легирование скандием от концентрации скандия все электрохимические потенциалы с ((-Eno), (Еор), (Em) и 1кор) смешается в область положительных значений с ростам содержания хлорид иона в электролите NaCl, наблюдается обратная зависимость.
Ключевые слова: цинковый сплав ЦАМг4,5-2, легирование, электрохимические свойства, потенциалы коррозии, питтингообразования, репассивация, скорость коррозии.
THE EFFECT OF SCANDIUM ON THE ELECTROCHEMICAL POTENTIALS OF THE ZINC ALLOY ZAMg4,5-2, IN THE MEDIUM OF THE ELECTROLYTE NaCl
Zinc and its alloys, various zinc compounds are widely used due to their special properties. Zinc-based alloys are widely used for the manufacture of cast protectors designed to protect marine vessels and metal structures _ from corrosion.
Zinc with copper and magnesium forms a series of industrial alloys that are of important structural importance and they have special advantages. In mechanical engineering, electronics, the construction industry, in the production of aircraft of various levels and in the production of non-metallic structural materials, a series of these alloys are widely used.
The paper presents the results of a study of the anodic behavior of the zinc alloy ZAMg4,5-2, doped with scandium in the medium of the NaCl electrolyte. A decrease in the corrosion rate of the initial alloy by 4 times was found as a result of scandium doping from the scandium concentration, all electrochemical potentials with ((-En.o.), (Ecor.), Ею.) and Icor.) will mix in the region of positive values for an increase in the chloride ion content in the NaCl electrolyte, an inverse relationship is observed.
Keywords: zinc alloy ZAMg4,5-2, alloying, electrochemical properties, corrosion potentials, pitting formation, repassivation, corrosion rate.
Сведения об авторах:
Идиев Идихуджа Шарифович - Таджикский национальный университет, ассистент кафедры аналитической химии, тел.: (+992) 985639704, E-mail: idikhuia92@mail.ru
About the authors:
Idiev Idihuja Sharifovich-Tajik National University, Assistant of the Department of Analytical Chemistry, tel.: (+992) 985639704, E-mail: idikhuja92@,mailru
GREEN CHEMISTRY AND ITS ROLE IN HUMAN LIFE
Ahmadi Gh.S.
Tajik State Pedagogical Unive sity named afte Sad iddin Ainy
Introduction
There is no doubt that the economic growth of any country depends on the scientific progress of the people of that society. Therefore, the school curriculum, especially the school chemistry curriculum, should be based on the needs of individuals and the scientific needs of the world. Although chemistry has played a fundamental role in the development of human civilization and its place in economics, politics and life has become more colorful day by day. Covers a wide range of chemical products including spices, foodstuffs, baby chemicals, dyes and more. Clearly, we can state that in the present age, chemistry is not exclusively a science for a better understanding of the phenomena around us and nature. Rather, it is a creative and productive science that creates materials and objects with high added value. Nowadays, in the 21st century, many of today's innovations and inventions have had a tremendous impact on human vitality and civilization, so that the scientific aspect of most of them is based on chemical and physical principles. For this reason, today in the chemistry, a green revolution has taken shape, which not only brings stability to the environment and benefits, but also reduces the dangers and industrial catastrophes, which is called "green chemistry". The use of green chemistry reduces the risk of harm [2:3].
That is why a number of civilized countries in the world have introduced and taught green chemistry to their curricula. The term green chemistry refers to the design of chemical products and processes that reduce or eliminate hazardous substances in the production and use. The goals of green chemistry include the use of renewable resources, reducing the number of process steps, increasing energy efficiency, designing healthier chemical materials and products, increasing the efficiency or efficiency of chemical processes, and using low-risk raw materials. So the ultimate goal of green chemistry is to increase the quality of life on a cleaner and safer planet. "Green chemistry is about building new products using new methods that fit the three goals of a sustainable environment - a sustainable economy - and a sustainable society," said Robin Rogers, a researcher and director of the Green Industrial Production Center at Alamaha University. Is
The definition of green chemistry is as follows: Green chemistry is the laying, development and use of chemical products in order to prevent or eliminate the use and production of hazardous substances that pose a risk to human health and the environment [6].
Research Goals
Identifying reasons and facts of air pollution and the role of green chemistry to prevent air pollution.
Research Topic
Study and research on green chemistry and its relationship with environmental science.
Research Question
1. What is the place of green chemistry education in the curriculum of developed countries?
2. What is the place of green chemistry in environmental protection?
History of the formation of green chemistry
In early 1990s, as a result of our cooperation between the US government, craftsmen and the American Scientific Association, Green chemistry gained its current credibility as a scientific system for preventing air pollution. At this time, Paul Anastas, President of EPA Industrial Chemistry, was able to give a special credence to the concept of green chemistry with his tireless efforts. In the mid-1990s, Paul Anastas and John Warner developed the 12 Principles of Green Chemistry, which outlined a general framework for how to prevent air pollution when a chemical is invented.
The term green chemistry was first used in 1991 by Paul Anastas in a special program developed by the US Environmental Protection Agency (EPA). The purpose of this program was the implementation and sustainable development of chemistry and technology in chemistry industries, universities and the government.
