ПОВЫШЕНИЕ АНОДНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СПЛАВА Zn55Al ЛЕГИРОВАНИЕМ ХРОМОМ, В НЕЙТРАЛЬНОЙ СРЕДЕ

АННОТАЦИЯ

В статье изучены вопросы повышения анодной устойчивости сплава Zn55Al легированием хромом в нейтральной среде.

ABSTRACT

The article studies the issues of increasing the anodic stability of Zn55Al alloy, doped with chromium, in neutral environment.

Ключевые слова: сплав Zn55Al, легирование, хром, нейтральная среда, скорость коррозии, анодная устойчивость.

Keywords: Zn55Al alloy, doped, chromium, neutral environment, speed of corrosion, anode resistance.

Особое значение применения средств и методов борьбы с различными видами коррозии не только важно для уменьшения экономической потери от коррозии, но и очень важно для обеспечения перспективы развития технического прогресса в области усовершенствования современной техники и промышленности [4].

Цинковые и алюмоцинковые защитные покрытия на сегодня занимают ведущее место в области нанесения покрытий на поверхности конструкций и различных изделий из мало-, средне- и высокоуглеродистых сталей, следовательно, защитят эти конструкции от действия коррозии [1].

В работах [5; 6; 9; 10] обсуждаются результаты разработки и изучения различных свойств Zn-Al сплавных покрытий с рядом элементов таблицы периодической системы. Также в работах [3; 7; 8] приводятся некоторые сведения о существенном поведении этих сплавов как анода-покрытия в различных коррозийных средах. Несмотря на это, в существующих книгах и данных интернета отсутствует соответствующая информация по таким объектам исследований, как сплавы системы Zn55Al-Cr.

При проведении коррозийного исследования использовали потенциостатические методы [2], применяющиеся для изучения объектов из сплавов. Объекты исследования: цинк – Zn; алюминий – Аl; лигатуры Al-Cr (2%). В режиме потенциодинамики (2 мВ/с) было оценено анодное поведение сплавов в нейтральной среде с применением сплава-электрода как объекта исследования.

Образцы подвергались коррозийным исследованиям при потенциодинамической поляризации в той области, имеющей положительное значение, начиная от потенциала стационарной коррозии (рис. 1, кривая I). Значения установлены во время погружения объекта до нахождения определенного тока при питтингообразовании образцов (рис. 1, кривая II). После этого в обратную сторону поляризовали объекты исследования и получили электрохимические потенциалы (рис. 1, кривые III, IV), которые необходимы для рассмотрения анодных характеристик образцов сплавов.

При введении добавки хрома (0,01–1,0%) в составе сплава Zn55Al происходит изменение анодной устойчивости к повышению в случае установленных коррозийных потенциалов в сторону величины с положительными значениями. Наивысшая добавка хрома (более 0,5%) в указанном сплаве неблагоприятно влияет на анодные характеристики при отрицательном значении. Кинетика растворимости в поведении анодной устойчивости сплавов играет очень важную роль. Наибольшее уменьшение скорость коррозии (до 2 раз) наблюдается в случае сплавов, содержащих 0,01–0,1% хрома. Снижение коррозии происходит в малых концентрациях коррозионной среды и при добавке хрома. Эти составы анодных сплавов представляют собой устойчивые к агрессии коррозии (табл. 1).

Рисунок 1. Потенциодинамические (2 мВ/сек) анодные и катодные поляризационные кривые сплава Zn55Al с 1,0 мас.% хрома, в среде 0,3%-ного NaCl

Кинетика растворимости и механизм пассивации в поведении анодной устойчивости сплавов в активных коррозионных средах играет очень существенную роль. Изменение скорости коррозии происходит в случае растворения и формирования покровной пленки. Сдвиг коррозийных потенциалов и скорости коррозии одновременно происходит для изучаемых объектов исследования. Динамику этих изменений можно наблюдать из обобщенных данных таблицы. Выборочно используемые добавки хрома разнообразно влияют на потенциалы и скорость коррозии, однако все это происходит в сторону его снижения для исходного сплава. Наивысшая добавка хрома (более 0,5%) в указанном сплаве неблагоприятно влияет на анодные характеристики при отрицательном значении. Наиболее это заметно в высоких активных средах коррозии, поскольку влияют хлорид-ионы, присутствующие в составе раствора NaCl. Сильное уменьшение скорости коррозии происходит для отдельных анодных сплавов, легированных 0,01–0,1% хрома, где наблюдается повышение анодной устойчивости анодного сплава Zn55Al (см. табл. 1).

Таблица 1.

Анодные характеристики сплава Zn55Al с хромом в нейтральной среде

В целом коррозийное исследование проводили в режиме потенциодинамики (2 мВ/с), чтобы оценить анодную устойчивость сплавов в нейтральной среде с применением анодного сплава-электрода как объекта исследования. Показана возможность повышения анодной устойчивости сплава Zn55Al легированием хромом. Исследованные анодные цинково-алюминиевые сплавы, легированные 0,01–0,1% хрома, в плане разработки новых защитных покрытий для углеродистых сталей и металлоконструкций считаются оптимальными.

Список литературы:

1. Кечин В.А., Люблинский Е.Я. Цинковые сплавы. – М. : Металлургия, 1986. – 247 с.
2. Колотыркин Я.М. Металл и коррозия. – М. : Металлургия, 1985. – 88 с.
3. Обидов З.Р. Влияние рН среды на анодное поведение сплава Zn55Al, легированного бериллием и магнием // Журнал прикладной химии. – 2015. – Т. 88. № 9. – С. 1306–1312.
4. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. – Л. : Химия, 1989. – 456 с.
5. Effect of fly ash particles on the mechanical properties of Zn-22% Al alloy via stir castimg method / S.G. Maniram, D. Satender, Sh. Manoj, N.C. Upadhyay // Journal of Mechanical and Civil Engineering. – 2013. – Vol. 10. № 2. – P. 39–42.
6. Gradual softening of Al-Zn alloys during high-pressure torsion / A.A. Mazilkin, B.B. Straumal, M.V. Borodachenkova, R.Z. Valiev [et al.] // Materials Letters. – 2012. – Vol. 84. – P. 63–65.
7. Lin K.L., Yang C.F., Lee J.T. Correlation of microstructure with corrosion and electrochemical behaviours of the bach-type hot-dip Al-Zn coatings: Part 1. Zn and 5% Al-Zn coatings // Corrosion. – 1991. – Vol. 47. № 4. – P. 9–13.
8. Lin K.L., Yang C.F., Lee J.T. Correlation of microstructure with corrosion and electrochemical behaviours of the bach-type hot-dip Al-Zn coatings: Part 2. 55% Al-Zn coatings // Corrosion. – 1991. – Vol. 47. № 4. – P. 17–30.
9. Obidov Z.R. Anodic Behavior and Oxidation of Strontium-Doped Zn5Al and Zn55Al Alloys // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. – 2012. – Vol. 48. № 3. – Р. 352–355.
10. Obidov Z.R. Thermophysical properties and thermodynamic functions of the beryllium, magnesium and praseodymium alloyed Zn-55Al alloy // High Temperature. – 2017. – Vol. 55. № 1. – P. 150–153.