Изучение электрохимической активации алюминия малыми добавками олова в бесхлоридном растворе для использования в анодном протекторе

• Автор: Гончаров, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Цель и задачи исследования.

Научная новизна

Практическая значимость

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1.Электрохимическая и коррозионная характеристика алюминия и его пассивного состояния.

1.1.1 .Электрохимическая и коррозионная характеристика алюминия

1.1.2.Оксидная пленка на алюминии.

Ы.З.Влияние различных анионов на электрохимическое поведение

алюминия.
Заключение по разделу 1.
1.2.Электрохимическая активация алюминия легирующими добавками
1.2.3.Изучение активирующего влияния различных легирующих добавок
1.2.2.Изучение электрохимического поведения системы Ап
Заключение по разделу 1.
1.3.Обогащение поверхностного слоя А сплавов легирующими металлами
1.3.1 .Поверхностное обогащение в бинарных алюминиевых сплавах
1.3.2.Термодинамический расчет обогащения поверхностного слоя бинарных сплавов легирующим компонентом и вакансиями ,
Заключение по разделу 1.
1.4.Практическое применение активируемых алюминиевых сплавов.
1.4.1 .Протекторная защита сплавами на основе алюминия ,
1.4.2.Применение активируемых алюминиевых сплавов в элементах питания
Заключение по разделу 1.
Заключение по литературному обзору и постановка задачи.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1.Объекты исследования.
2.1.1 .Приготовление образцов.
2.1.2.Обработка поверхности.
2.2.Электролиты для проведения опытов
2.3.Приборы и приспособления.
2.3.1.Электрохимическая ячейка
2.3.2.Потенциоста т.
2.3.3.Выпрямитель тока
2.3.4.0птические световые микроскопы
2.3.5.Цифровая микровидеокамера.
2.4.Методы электрохимических испытаний.
2.4.1 .Метод измерения стационарного потенциала.
2.4.2.Потенциодинамический метод
2.4.3 .Хронопотенциометрия
2.5.Методы коррозионных испытаний
2.5.1 .Протекторные испытания.
2.5.2.Гравиметрический метод
2.6.Физические методы исследования.
2.6.1 .Металлографический анализ
2.6.2.Метод атомноэмиссионной спектроскопии
2.6.3.Метод Ожеэлектронной спектроскопии.
2.6.4.Метод вторичной ионной массспектрометрии ВИМС
2.6.5.Метод электронной спектрометрии для химического анализа ЭСХА
2.6.6.Метод электронной микроскопии.
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ КОРРОЗИОННОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ АЛЮМИНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО МАЛЫМИ ДОБАВКАМИ ОЛОВА.
3.1 .Анодная активация сплава А1Бп в растворе Ыа
3.1.1.Изучение электрохимической активации сплава АБп в растворе
0.5М Ка2Б потенциодинамическим методом.
3.1.2.Изучение поляризуемости сплава АБп с помощью гальваностатического метода
3.2.Изучение влияния цинка на электрохимическое поведение А1 и А Бп
Заключение по главе
ГЛАВА 4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОБОГАЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВОВ АЬБЫ ОЛОВОМ И ВАКАНСИЯМИ. МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ СПЛАВА АЬБМ.
4.1.Термодинамическая модель пассивирующего слоя на металле по Феттеру
4.2.Распределение скачка потенциала на границе раздела сплав А
Бпэлектролит.
4.3.Обогащение ПС сплава вакансиями и расчет коэффициента самодиффузии алюминия.
4.3.1 .Обогащение ПС сплава вакансиями
4.3.2.Расчет коэффициента самодиффузии алюминия.
4.4. Формирование в ПС сетрегации олова и диффузионный перенос атомов из объема к ПС сплава А1Бп.
4.4.1 .Расчет сегрегации олова в ПС А1Бп сплавов.
4.4.2.Диффузионный перенос атомов из объема к ПС сплава А1Бп. 4 4.5.Окисление Бп из сплава А1Бп и переход катионов олова из ПС в оксидную пленку.
4.6.Перенос атомов алюминия из ПС сплава А1Бп в электролит
4.7.Механизм электрохимической активации сплава А1Бп
Заключение по главе
ГЛАВА 5. СОСТАВ И МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВА АЫБЫ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ В ОКСИДНОЙ ПЛЕНКЕ, ОБРАЗУЮЩЕЙСЯ НА НЕМ.
5.1 .Изучение поверхности с помощью оптического светового микроскопа
5.1.1.Визуальное наблюдение свободной коррозии сплава АМвп твки .
5.2.Изучение поверхности с помощью сканирующего электронного микроскопа СЭМ
5.3.Изучение распределения компонентов в поверхностном слое сплава методом вторичной ионной массспектрометрии ВИМС
5.4.Изучение распределения компонентов в поверхностном слое сплава методом Ожеэлектронной спектроскопии ОЭС.
5.5.Изучение распределения компонентов сплава в оксидной пленке методом
электронной спектрометрии для химического анализа ЭСХА РФЭС
Заключение по главе 5.
ГЛАВА 6. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО И КОРРОЗИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ СПЛАВА АЬ8Ы ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАЗРАБОТКЕ ПРОТЕКТОРА.
6.1.Сравнительное изучение электрохимического поведения сплава АЫБп в растворах сульфата и хлорида натрия.
6.2.Сравненителъное изучение электрохимического поведения сплава АПБп и промышленных протекторных сплавов АПЗ и АП4Н в бесхлоридной среде
6.3.Коррозионное поведение и протекторные свойства сплавов АГБп в растворе сульфата натрия
6.3.1.Изучение контактной коррозии в паре сплав А1псталь ЛС .
6.3.2.Эффективность защиты стали с помощью протекторов АГБп.
Заключение по главе 6.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На диаграмме существует четыре области область термодинамической устойчивости А1, область пассивности АЬОуНзО, растворение в виде катионов Аг, растворение в виде анионов 2. Н е Н2 ОН, ЕН2 0,9 0, рН2 3. При переходе из области растворения в пассивную область на диаграмме Пурбе происходит образование оксида алюминия из жидкой фазы 1. В воде при температуре ниже С в пассивной области на поверхности алюминия образуется аморфный гидратированный оксид алюминия А1ОН3. В тех же условиях возможно образование трехводного кристаллического оксида байерита моноклинная кристаллическая решетка, Многие считают, что в обычных условиях на алюминии образуется двухслойная пленка. Первый слой, не толще нм, в основном из аморфного оксида алюминия. Верхний слой композитный состоит из байерита и бемита орторомбическая кристаллическая решетка. В воде при комнатной температуре на поверхности алюминия образуется смесь байерита и аморфного оксида. Диаграмму Пурбе можно применять для характеристики коррозионной стойкости в реальных водных средах. Согласно уравнению 1 переход в пассивную область для яА 6 для атмосферных условий и природных вод будет происходить при рН4,. А2 5. Следовательно, значение водородного показателя будут зависеть от активности рН,3 при яА2 1, и рН6,3 при яАЮ2 Ю6. Диаграмма имеет большую сходимость с экспериментом, если принять значения активности для гидраргиллита, равными КГ6, а для бемита, равными КГ4. А 4 Н А0зН 6Н 6е. Этому равновесию соответствует уравнение Е 1, 0,9 . Диаграммы электрохимического равновесия позволяют установить принципиальные возможности получения устойчивого к коррозии или наоборот состояния алюминиевых сплавов в простых водных средах. Однако больший интерес представляют поляризационные диаграммы, которые дают представление о кинетике электрохимических процессов. В процессе растворения на первых стадиях образуются комплексные соединения, существенно изменяющие картину, которую можно было бы ожидать на основе диаграмм электрохимического равновесия э. В 6 показано, что пассивация поверхности происходит даже при количестве кислорода на поверхности на порядок меньше, чем необходимо для формирования монослоя его атомов. Хемосорбированные слои намного устойчивее фазовых оксидных пленок. Пассивность это не только термодинамически устойчивое состояние при образовании оксидных слоев на поверхности, но главным образом это торможение анодного процесса в условиях, когда растворение металла термодинамически возможно. В 7 показано, что в средах близких к нейтральным имеется почти только одна критическая точка на анодной кривой потенциал пробоя. На величину последнего существенное влияние оказывают ионы галоидов. По мере увеличения их концентрации потенциал пробоя смещается к более отрицательным значениям, при этом в порядке возрастания эффективности влияния галоиды располагаются в ряд Р1ВгС1. Можно предположить, что пассивация алюминиевых сплавов происходит как за счет кислорода воды, так и за счет растворенного в ней кислорода этого же мнения придерживался и Томашов Н. Д Степень пассивации целесообразно определять тремя параметрами силой тока в пассивном состоянии, величиной потенциала пробоя и протяженностью пассивной области. Для алюминиевых сплавов преобладает кислородная деполяризация. Изменение перенапряжения реакции на окисленной поверхности способствует частичному переходу к водородной деполяризации. Для алюминиевого сплава, у которого не обнаружена область пассивности, коррозия протекает преимущественно с катодным контролем. На практике это очень часто наблюдается при воздействии сред, содержащих хлориды, в которых потенциал коррозии очень быстро достигает значения потенциала пробоя. Смешанный катодноанодный контроль, который обычно рассматривается в литературе 2, определяется различием в степени пассивации. Люблинский ЕЛ, изучавший коррозию алюминия в морской воде м кратко характеризует алюминий следующим образом. В этом случае можно было ожидать повышенную скорость коррозии алюминия, причем с кислородной и водородной деполяризацией.