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

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.
Статья научная