Анодное поведение cплава АК1М2, легированного скандием
Автор: Ниязов Хамза Хамрокулович, Ганиев Изатулло Наврузович, Бердиев Асадкул Эгамович, Эшов Бахтиер Бадалович, Норова Муаттар Турдиевна
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Физика и электроника
Статья в выпуске: 4-1 т.14, 2012 года.
Бесплатный доступ
Потенциодинамическим методом исследовано коррозионно электрохимическое поведение сплава AK1М2, легированного скандием в среде электролита NaСl. Показано, что добавки скандия уменьшают скорость коррозии исходного сплава в 1 - 1,5 раза в электролите NaCl.
Aк1м2, скандий, коррозионно-электрохимическое поведение nacl, коррозия
Короткий адрес: https://sciup.org/148201146
IDR: 148201146 | УДК: 669.715.620.193
Текст научной статьи Анодное поведение cплава АК1М2, легированного скандием
Ускоренные коррозионные испытания при научно обоснованном их планировании являются составной частью действенных и высокоинформативных средств быстрого поиска и отбора наиболее коррозионностойких материалов. Результаты этих испытаний позволяют в сжатые сроки дать сравнительную количественную оценку опасности усиления коррозии под воздействием отдельных внешних и внутренних факторов, определяющих коррозионное поведение уже функционирующих, модифицируемых или вновь создаваемых защитных систем.
Использование скандия в качестве легирующего компонента к алюминиевым сплавам определяется его высокой твёрдостью 1300НВ, (самый твёрдый в ряду РЗМ), хорошей теплопроводностью и электрическими, механические свойствами [1].
На диаграмме состояния Al-Sc со стороны алюминия имеется место протекание эвтектической реакции Ж ^ Al+ScAl 3 при концентрации 0.5–0.6 масс.% Sc и температуре 6550C. Растворимость скандия в твёрдом алюминии составляет 0.27 масс.% при эвтектической температуре. Присадки скандия увеличивают прочность сплавов. Известно так же, что скандий служит прекрасным модификатором алюминия [2].
Для получения сплавов были использованы особочистый алюминий марки AN6. Сплавы алюминия были получены в вакуумной печи со-
Норова Муаттар Турдиевна, старший научный сотрудник Ниязов Хамза Хамрокулович, научный сотрудник противления типа CНВЭ – 1,3 1/16 ИЗ в атмосфере гелия под избыточным давлением 0.5 мПа. Шихтовка сплавов проводилась с учётом угара металлов. Легирование сплавов лигатурой осуществляли в открытых шахтных печах типа СШОЛ. Состав полученных сплавов выборочно контролировался химическим анализом, а так же взвешиванием образцов до и после сплавления.
Из полученного расплава для исследования коррозионно-электрохимических свойств отливались цилиндрические образцы диаметром 8-10 мм и длиной 60-100 мм, боковая часть которых изолировалось так, что рабочей площадью служил торец электрода. Каждый образец предварительно отшлифовывали, обезжиривали спиртом и погружали в исследуемый раствор NaCl марки ЧДА (ГОСТ 4233-77) для установления бестокового потенциала коррозии.
Электрохимические исследования проводились на потенциостате ПИ-50-1 в потенци-одинамическом режиме со скоростью развёртки 2 мВ/с с выходом на программатор ПР-8 и самозаписью на ЛКД-4. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, вспомогательным – платиновый.
Результаты исследования сплавов представлены на рис. 1 и табл. 1-3. Временная зависимость потенциала свободной коррозии сплава AK1М2, легированного различным количеством скандия, в средах 3.0; 0.3 и 0.03%-ного NaCl показывает, что не зависимо от концентрации скандия, состава электролита и времени, характерно резкое смещение потенциала свободной коррозии в положительную область в начальном этапе. Наибольший сдвиг потенциала наблюдается у сплава, содержащего 0.05 масc.% скандия. Так, после одного часа выдержки в растворе электролита 3%-ного NaCl величина потенциала свободной коррозии сплава, содержащего 0.005
Рис. 1. Потенциодинамические анодные поляризационные кривые (2 мВ/с) сплава АК1M2 (1), содержащего скандия, масс.%: 0.005(2); 0.05(3); 0.1(4); 0.5(5) в среде электролита 3%-ного NaCl при 298К
масc.% скандия равняется –0.656В, а у сплава легированного 0.05 масc.% скандия, составляет -0.645В. Подобная тенденция имеет место во всех трёх исследованных средах (табл. 1).
Дальнейший рост концентрации скандия приводит к смещению потенциала свободной коррозии в область отрицательных значений.
Приведённые в табл. 2 результаты коррозионно-электрохимических испытаний указывают на то, что добавки скандия в пределах 0.005-0.05 масc.% смещают в положительную область потенциал коррозии. С увеличением концентрации хлорид-ионов потенциал коррозии смещается в отрицательную область, что свидетельствует о снижении коррозионной стойкости сплавов с ростом агрессивности коррозионной среды. Это подтверждается расчётом скорости коррозии сплавов из катодной ветви потенциодинамичес-ких кривых.
Результаты представлены в табл. 2. Как видно, добавки скандия до 0.05 маcс.% во всех исследованных средах повышают коррозионную стойкость сплавов до 1.5 раза.
В табл. 3 обобщены величины потенциала питтингообраования сплавов в зависимости от концентрации электролита NaCl и легирующей добавки. С увеличением концентрации хлорид-ионов потенциал питтингообразования, как и потенциал коррозии сплавов, смещается в отрицательную область. В среде 0.03% NaCl добавки скандия увеличивают потенциал питтингообра-зования сплавов, делая их тем самым более питтингоустойчивыми. В других исследованных средах данная закономерность также имеет место.
На рис. 1 представлены анодные поляризационные кривые сплава АК1М2, содержащего различное количество скандия в среде 3%-ного раствора NaCl, полученное после предварительной катодной обработки. Таким образом, было исключено влияние оксидной плёнки. Из рисунка видно, что добавки скандия несколько изменяет ход анодной кривой, которые располагаются в положительную область значений потенциалов. Потенциал питтингообразования, при этом также повышается, с увеличением концентрации легирующего компонента до 0.5%.
Таким образом, установлено, что добавки скандия в пределах 0.005-0.1масс.% могут использоваться для улучшения коррозионной стойкости сплава АК1М2.
Таблица 1. Временная зависимость потенциала (-Е, В) свободной коррозии сплава АК1М2, от содержания скандия в среде 0.03%-ного (числитель) и 3%-ного (знаменатель) NaCl
|
Время выдержки, мин. |
Содержание скандия, масс. % |
||||
|
0.0 |
0.005 |
0.05 |
0.1 |
0.5 |
|
|
0 |
0.980 1.090 |
0.964 1.050 |
0.950 1.008 |
0.990 1.075 |
1.010 1.084 |
|
1/8 |
0.925 1.050 |
0.914 1.015 |
0.890 0.966 |
0.930 0.999 |
0.940 1.040 |
|
1/4 |
0.900 1.025 |
0.870 0.964 |
0.860 0.938 |
0.860 0.945 |
0.890 1.010 |
|
1/2 |
0.860 1.00 |
0.830 0.914 |
0.830 0.910 |
0.820 0.905 |
0.830 0.990 |
|
1 |
0.815 0.985 |
0.750 0.870 |
0.810 0.890 |
0.806 0.874 |
0.810 0.970 |
|
2 |
0.780 0.954 |
0.700 0.830 |
0.730 0.846 |
0.762 0.805 |
0.775 0.925 |
|
3 |
0.775 0.897 |
0.670 0.786 |
0.680 0.816 |
0.668 0.774 |
0.750 0.818 |
|
4 |
0.740 0.870 |
0.630 0.770 |
0.650 0.795 |
0.630 0.763 |
0.734 0.796 |
|
5 |
0.720 0.830 |
0.600 0.764 |
0.625 0.780 |
0.614 0.760 |
0.712 0.770 |
|
10 |
0.700 0.797 |
0.592 0.756 |
0.590 0.727 |
0.608 0.745 |
0.680 0.750 |
|
15 |
0.670 0.790 |
0.580 0.734 |
0.572 0.708 |
0.588 0.723 |
0.675 0.730 |
|
20 |
0.640 0.784 |
0.515 0.714 |
0.565 0.678 |
0.570 0.711 |
0.620 0.719 |
|
25 |
0.632 0.777 |
0.562 0.688 |
0.557 0.668 |
0.565 0.708 |
0.610 0.710 |
|
30 |
0.615 0.770 |
0.556 0.674 |
0.544 0.650 |
0.560 0.705 |
0.608 0.707 |
|
40 |
0.605 0.760 |
0.550 0.658 |
0.540 0.645 |
0.560 0.690 |
0.600 0.700 |
|
50 |
0.600 0.760 |
0.550 0.656 |
0.540 0.645 |
0.560 0.680 |
0.600 0.695 |
|
60 |
0.600 0.760 |
0.550 0.656 |
0.540 0.645 |
0.560 0.680 |
0.600 0.695 |
Таблица 2. Коррозионно-электрохимические характеристики сплава АК1М2, легированного скандием, в среде электролита 3%-ного NaCl
|
Среда |
Содержание скандия, масс.% |
Электрохимические свойства |
Скорость коррозии |
||||
|
- Е св. кор . |
-Е п.о 1 |
i корр., |
К . 10 -3 , |
||||
|
В |
А/м2 |
г/м2.час |
|||||
|
и СП О О |
0.0 |
0.600 |
1.090 |
0.580 |
0.660 |
0.016 |
5.36 |
|
0.005 |
0.550 |
1.620 |
0.420 |
0.620 |
0.0158 |
5.29 |
|
|
0.05 |
0.540 |
1.840 |
0.410 |
0.610 |
0.0142 |
4.76 |
|
|
0.1 |
0.560 |
1.020 |
0.400 |
0.615 |
0.0148 |
4.96 |
|
|
0.5 |
0.600 |
1.810 |
0.400 |
0.610 |
0.0155 |
5.14 |
|
|
и cd Z со О |
0.0 |
0.700 |
1.125 |
0.600 |
0.720 |
0.018 |
6.03 |
|
0.005 |
0.630 |
1.070 |
0.570 |
0.680 |
0.0166 |
5.56 |
|
|
0.05 |
0.618 |
1.095 |
0.550 |
0.660 |
0.0158 |
5.29 |
|
|
0.1 |
0.638 |
0.977 |
0.600 |
0.654 |
0.0172 |
5.76 |
|
|
0.5 |
0.665 |
0.903 |
0.610 |
0.622 |
0.0190 |
6.36 |
|
|
и cd Z со |
0.0 |
0.760 |
1.208 |
0.700 |
0.725 |
0.024 |
8.04 |
|
0.005 |
0.656 |
1.188 |
0.645 |
0.780 |
0.0238 |
7.97 |
|
|
0.05 |
0.645 |
1.124 |
0.640 |
0.720 |
0.0166 |
5.56 |
|
|
0.1 |
0.680 |
1.145 |
0.620 |
0.710 |
0.0190 |
6.36 |
|
|
0.5 |
0.695 |
1.210 |
0.610 |
0.700 |
0.0193 |
6.46 |
|
Таблица 3. Потенциал питтингообразования (-Еп.о.) сплава АК1М2, легированного скандием при различной концентрации NaCl
|
Cодержание скандия, масс. % |
0.0 3% |
0.3% |
3.0% |
|
0.0 |
0.580 |
0.660 |
0.700 |
|
0.05 |
0.420 |
0.570 |
0.645 |
|
0.05 |
0.410 |
0.550 |
0.640 |
|
0.1 |
0.400 |
0.600 |
0.620 |
|
0.5 |
0.400 |
0.610 |
0.610 |
Список литературы Анодное поведение cплава АК1М2, легированного скандием
- Калачёв Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термообработка цветных металлов. М.: Металлургия, 1981. 416 с.
- Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах. Душанбе: ДОНИШ, 2007. 147 с.
