Исследование коррозионно-электрохимического поведения сплавов магний-кадмий-иттрий в нейтральных растоврах

17.07.2019

Вопросы коррозионной стойкости магниевых сплавов с иттрием приобрели актуальность в связи с перспективой широкого применения их в качестве конструкционных материалов, так как введение иттрия в магний позволяет повысить прочность магниевых сплавов на 25 %. В соответствии с диаграммой состояния повышение прочностных характеристик магниевых сплавов обусловлено упрочняющей структурной составляющей Mg24Y5. Кроме непосредственного определения стойкости магниево-иттриевых сплавов, представляло интерес оценить возможность использования этих сплавов в качестве протекторных, так как промышленное применение магниево-иттриевых сплавов открывает возможность отливки протекторов при вторичном переплаве.

Исследовались двойные сплавы с иттрием (до 15%) и с кадмием (до 6%), а также тройные сплавы. Данные по химическому анализу тройных сплавов приведены на диаграмме рис. 1. Из сплавов указанных составов отливались цилиндрики диаметром 8 мм и высотой 15 мм, на одном торце нарезалась резьба, что позволяло закрепить образец на специальной держалке и осуществлять измерение электродного потенциала в течение опыта. В процессе опыта фиксировался выделяющийся водород, определялось поляризационное сопротивление, а по завершении опыта определялась потеря массы. Удаление продуктов коррозии проводилось в растворе 20% CrO3 + 2% AgNO3.

В качестве среды использована речная вода, приготовлявшаяся по рецепту: NaHCO3 — 300 мг/л; CaCl2 — 50 мг/л; MgSO4 — 50 мг/л. По общему солесодержанию (400 мг/л), удельному сопротивлению (20 ом*м) и pH = 7,5—7,8 вода отвечала характеристикам воды р. Волги и грунтовым водам средней России.

Результаты определений скорости коррозии в зависимости от стационарного потенциала показаны на рис. 2. Скорость коррозии выражена в единицах плотности тока. Пересчет массы металла в единицы плотности тока выполнялся, исходя из электрохимических эквивалентов: Mg — 2,204 А*ч/г; Y — 904 А*ч/г и Cd — 477 А*ч/г. Исходя из этих данных, можно утверждать, что скорость коррозии сплавов (сопоставленная при одинаковом времени испытания 50 ч) не зависит от потенциала в пределах от — 1,15 до — 1,4 В, что свойственно для металла, находящегося в пассивном состоянии. Сопоставление средних значений скорости коррозии, определенных разными методами, позволяет увидеть различие в величинах скорости коррозии, полученных по потере массы W и по количеству выделившегося водорода VН2. Это различие составляет 0,2—0,3 А/м2 (т. е. равно потере массы за счет электровосстановления кислорода). Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что величины скорости коррозии, определенные по количеству выделившегося водорода и по поляризационному сопротивлению, совпадают. Иными словами, при применении метода поляризационного сопротивления для оценки скорости коррозии металла, корродирующего в условиях смешанной деполяризации, может быть допущена ошибка, составляющая 40—50%, как это показано в данном случае. Фактически поляризационные измерения позволяют найти стационарную плотность тока коррозии, определяемую перенапряжением катодной реакции. Поскольку предельный диффузионный ток по кислороду не зависит от потенциала, его значение не входит в величину, определяемую но поляризационным кривым вблизи стационарного потенциала коррозии.

Различие сплавов в электрохимическом отношении выражается в значениях устанавливающихся величин стационарных потенциалов коррозии, показанных на рис. 2, а также в ходе кривых потенциал — время. Особенно четко проявляется разница на начальных участках кривых для однофазных и гетерогенных сплавов. Для однофазных сплавов характерна прохождение через минимум, наблюдаемый через 0,5—1,0 ч от начала опыта. Для двухфазных сплавов не наблюдается прохождение через минимум, а имеет место непрерывное облагораживание потенциала за счет накопления на поверхности более благородного соединения Mg24Y5.

Потенциалы однофазных сплавов с кадмием и иттрием оказываются более электроотрицательными по отношению к магнию. Характерно, что по мере увеличения концентрации второго компонента потенциал смещается в отрицательную сторону за счет роста перенапряжения выделения водорода (см. поляризационные кривые, приведенные на рис. 3). Двухфазные сплавы с иттрием по значениям потенциала более положительны по отношению к магнию, что связано с влиянием иттрия — металла в исследованном растворе, более электроположительном по отношению к магнию. Собственная скорость растворения иттрия больше, чем магния, и составляет в речной воде 2—3 А/м2 (- 2—3 г/м2*ч).

Зависимости скорости и потенциалов коррозии от концентрации легирующего элемента в сплаве приведены на рис. 4. Из этих данных видно, что в тройных сплавах кадмий практически не влияет ни на скорость коррозии, ни на потенциал. Влияние иттрия выражается в облагораживании потенциала и снижении скорости коррозии.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна