Аморфные материалы (835546), страница 58

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 58)

При этом-скорость коррозии может уменьшаться в несколько раз. Такое со­стояние металла называется пассивным состоянием, или пассива­цией. Так как пассивное состояние возникает при большей окисли­тельной силе, чем активное состояние, в пассивирующей пленкеионы металла обычно имеют большую степень окисленности, чем в1 В результате протекания ряда процессов, которые здесь не описаны (см.-например,, [5 6 ]* ).

Прим. ред.2 Это справедливо только в том случае, когда не учитывается растворениепо химическому механизму. Прим, ред .252активной области. Кроме того, если в растворе присутствуют, напри­мер, хлорид-ионы, разрушающие пассивирующую пленку, то в об­ласти потенциалов пассивации во многих металлах появляется опи­санная выше питтинговая коррозия (выше потенциала, отвечающе­го точке 3). При значениях потенциала, превышающих потенциалв точке 4, вследствие сильного окисления ионы металла, формиру­ющие пассивирующую пленку, еще больше окисляются и, если хи­мические продукты такого окисления могут переходить в раствор,электрический ток растворения снова возрастает.

Это состояние на­зывается перепассивацией. При еще более высоких потенциалахпроисходит.электролиз воды и выделяется газообразный кислород.Как следует из рис. 9.5, б, если максимальный ток в активномсостоянии ip меньше катодного тока ic при данном потенциале, топотенциал снижается и положительный и отрицательный токи урав­новешивают друг друга. В этом случае потенциал коррозии сущест­венно повышается, что соответствует пассивации металла или спла­ва. Таким образом, простым выдерживанием сплава в раствореможно перевести его в пассивное состояние. Этот процесс называютсамопроизвольной пассивацией, или самопассивацией.Условия, обеспечивающие высокую коррозионную стойкостьданного металла, сводятся к следующим.

Во-первых, потенциалкоррозии, соответствующий началу активного растворения 1, долженбыть высоким (если потенциал коррозии высокий, то скорость кор­розии низка; желательно, в частности, чтобы потенциал коррозиинаходился в области потенциалов пассивации, так как в этом слу­чае возможна самопассивация). Во-вторых, потенциал 2, отвечаю­щий образованию пассивирующей пленки, должен быть достаточнонизким (в этом случае пассивирующая пленка возникает при ела- .бой окислительной способности раствора). В-третьих, необходимвысокцй потенциал начала питтинговой коррозии 3 и высокий по­тенциал перепассивации 4.

Что касается электрического тока, тонужно, чтобы максимальный ток активного растворения а был мал(это отвечает малой скорости активного растворения, а это, в своюочередь, соответствует тому, что при увеличении окислительнойспособности раствора должна происходить самопассивация). Элек­трический ток пассивации также должен быть мал (это условиеозначает, что образующаяся пассивирующая пленка обладает хо­рошими защитными свойствами). Таким образом, кривые поляриза­ции содержат всю информацию, необходимую для оценки коррози­онной стойкости металлических материалов.Поляризационные кривые аморфных сплавов на основе железаНа рис.

9.6 показан пример поляризационных кривых, получен­ных путем измерения электрического тока при различных потенциа­лах после выдержки аморфного сплава F e — 10 С т— 13 Р — 7 Св течение 1 ч в 1 н. водном растворе NaCl и в 2 н. водном раствореH 2 SO 4 [31. При отрицательных значениях потенциала фиксируетсякатодный ток, а при положительных — анодный. Электрический по253генциал образцов аморфного сплава измерялся относительно по­тенциала эталона, которым служил стандартный насыщенный ка­ломельный электрод.Своеобразие поляризационных кривых данного аморфногосплава состоит, во-первых, в том, что отсутствует активное состоя­ние — потенциал коррозии лежит в окрестности О В. Это соответст­вует потенциалу пассивации чистого хрома.

Следовательно, в кис­лых водных растворах таких, как9itr2н. H2S 0 4 или в нейтральных вод­rных растворах, как 1 н. NaCl, дан­н Ю~гный аморфный сплав под воздей­$l_ Jствием растворенного кислородах ffl'3 1NaClсамопасшвнруется. Во-вторых, в)С1н 2 s o * izSO jfширокойобластипотенциаловвплоть до потенциала перепассива\Ч1 ~sции электрический ток пассивацииIкрайне мал, что свидетельствует о__ sI to -6высоких защитных свойствах обра­зующейся пленки.

В-третьих, при0f -t,0 -0J5 0 0,5 1,0 1,5 2,0 потенциале питтинговой коррозииПотенциал, В(потенциал 3 на рис. 9.5) не обна­Рис. 9.6. Потенциостатические по-' руживается внезапного повышенияляризационные кривые аморфногоэлектрического тока.

Это хорошосплава Fe— ЮСг— 13Р—7С в 1 н.видно также на поляризационныхводном растворе NaCl и 2 н. вод­кривых, полученных для случая 1 н.ном растворе H3S 0 4водного раствора НС1 (см. рис. 9.8)г25которые весьма схожи с кривыми1на рис. 9.6.20FeH 3 P -7C— Fe -c r- 10-«5Обычно потенциал питтинговой%^ 15коррозии кристаллических сплавовv54>°V*I железо — хром повышается с уве­k Ш4.личением содержания хрома, приl9этом электрический ток за счет пеtО 5 10 15 20 25 30 35 50 репассивации хрома также повы­шается, а питтинговая коррозия непоявляется при содержании хромаРис.

9.7. Влияние хрома и молиб­в сплаве > 2 8 % (по массе) [7]. Од­дена на самопассивацию аморф­нако в кристаллических сплавахных сплавов Fe—Сг—Мо — Метал­железо — хром, даже при увеличе­лоид в растворах соляной кисло­ты при различных температурахнии концентрации хрома до 100%(сплавы, расположенные правеесамопроизвольной пассивации в 1 н.границы, пассивированы; сплавы,водномрастворе нет, при этом обя­расположенные левееграницы,зательно выявляется активное со­находятся в активном состоянии):стояние.

Среди используемых в на­1 — 2 н. раствор, 20°С; 2 — 6 н.раствор, 20°С; 3 — 9 н. раствор,стоящее время кристаллических ме­20°С; 4 — 12 н. раствор, 20°С; 5 —таллов только в тантале в резуль­6 н. раствор, 80°С; 6 — 12 н. рас­тате самойассивации не возникаеттвор, 60°С;7 — 9 н.раствор,питтинговая коррозия, например, в80°С; 8 — 6 н.

раствор, 80°С; 9 —1 н. водном растворе НС1 при ком12 н. раствор, 20°С10О254All\L1NJнатной температуре. Та же ситуация наблюдается в рассматривае­мом аморфном сплаве Fe — Сг — Р — С, что позволяет говорить оего превосходной коррозионной стойкости.Из известных сейчас материалов наилучшей коррозионной стой­костью обладают аморфные сплавы F e —'Сг — М о— Металлоид.Сплавы, легированные хромом и молибденом, даже в 1 н. НС1 приповышенных температурах самопассивируются и почти не корроди­руют. На рис. 9.7 приведены данные, показывающие, при какихконцентрациях хрома и молибдена происходит самопассивацияаморфных сплавов Fe — Сг — Мо — Металлоид в растворах соля­ной кислоты различной концентрации и при различных температу­рах. Этот рисунок довольно наглядно иллюстрирует происходящуюв наши дни переоценку возможностей коррозионностойких мате­риалов.9.2.2.

А м орф ны е сплавы на основе кобальта и никеляАморфные сплавы, содержащие определенные количества хро­ма, имеют высокую коррозионную стойкость, причем это касаетсяне только сплавов на железной основе, но и сплавов на основе ко­бальта и никеля. На рис. 9.8 показано, как изменяется скоростьтот*1 т! ■юI 10,1j§U j1 \ IЛ -^2отUк - 1___ Л ->—х,%>(а/п)Рис.

9.8. Влияние хрома (х) и ме­таллоидов на скорость ко'ррозиив 1 н. водном растворе НС1 аморф­ных сплавов на основе железа,кобальта и никеля:Рис. 9.9. Влияние хрома наскорость коррозии аморф­ных сплавов Ni—Сг— 15Р-—5В при 30°С в10%-номводном растворе FeCl3-6H201 — N i — х Сг — 2 0 Р; 2 — С о —хСт — 1 3 Р — 7 С; 3 — Р е — хСт—13Р — 7С ; 4 — Ni — хС г — 2 0 В ;5 — Со — х Сг — 2 0 В;6 — Fe —х Сг — 2 0 Вкоррозии аморфных сплавов на основе железа, кобальта и никеляпри легировании их хромом в 1 ц. НС1 [9].

В целом, введение хромадействует благоприятно, но в количественном отношении это зави­сит от сорта металлоида. Наиболее эффективным является добав-255ление хрома в сплавы, содержащие фосфор. Ниже мы подробноостановимся на причинах этого явления.На рис. 9.9 показано, как в зависимости от содержания хромаизменяется скорость коррозии аморфных сплавов Ni — Сг — 15 Р —5 В в водном растворе 10% FeCl3-6 НгО [10]. Этот раствор частаприменяется в экспериментах по щелевой коррозии аморфных спла­вов на железной основе.

Нержавеющая сталь 18 Сг — 8 Ni хорошоизученная в кристаллическом состоянии, имеет склонность к силь­ной щелевой коррозии; в указанном выше растворе средняя ско­рость коррозии здесь достигает ~ 10 мм в год. В аморфных спла­вах на кобальтовой и никелевой основах, где питтинговая коррозияРис. 9.10. Потеициостатические кри­вые анодной поляризации аморфныхсплавов Ni—Сг—15Р—5В в 1 н. вод­ном растворе НС1 и в 2 н. водномрастворе H2 SO4 :1 — N i — 50 С г — 15 Р — 5 В,2 н.H2 S 0 4; 2 — Ni — 7 Сг — 15 Р — 5 В ,2 н. H2 S 0 4; 3 — Ni — 9 C r — 15 Р —5 В, 2 н.

H2 S 0 4;4 — Ni — 7Сг —1 5 Р — 5 В , 1 н. НС1;5 — N i­Ц2 0-0,2 Ofi Ц6 op fjo 1,2 Ip 1,6 1,8g e r — 15Р— 5В,1 н. НС1Потенциал,Ввозникает примерно в тех же условиях, что и в аморфных сплавахна основе железа, при введении хрома скорость коррозии значитель­но уменьшается.Потеициостатические поляризационные кривые аморфного спла­ва № — С р— 15 Р — 5 В в 2 н. водном растворе H2S 0 4 и в 1 н. вод­ном растворе НС1 представлены на рис. 9.10 [10]. В обоих растворахэтот сплав самопассивируется.

Характеристики

Список файлов книги