УДК 544.6:691.73


анодная ионизация сплава Л60в некомплексообразующих средах


Свашенко Ю.В.,  Даценко В.В.

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет,

г. Харьков, Україна


Теоретические исследования и накопленный большой практический опыт анодной обработки поверхности металлоизделий, относится, в основном, к обработке поверхности технически «чистых» металлов с гомогенной по составу структурой. До настоящего времени значительные сложности возникают при обработке поверхности сплавов, содержащих различные легирующие компоненты и примеси, к таким сплавам относятся и медно-цинковые сплавы [1]. При обработке Сu-Zn сплавы подвергаются специфическому разрушению – обесцинкованию, в результате которого цинковая составляющая окисляется и переходит в раствор, а медная составляющая образует на поверхности латуни слой из мельчайших кристалликов. И хотя при этом латунное изделие практически сохраняет свою форму, механическая прочность его снижается [2]. В связи с этим изучение анодного окисления латуней позволит лучше понять механизм анодного процесса на твердых растворах и обосновать методы защиты сплавов от коррозии.

В настоящей работе изучен процесс анодного окисления латуни Л60 в некомплексообразующих средах NaClO4 и NaNO3. Электрокинетические параметры анодной ионизации сплава Л60 в растворах NaClO4 и NaNO3 определены на основании поляризационных анодных кривых (рис. 1, 2).


Рис. 1. j, E- поляризационные кривые для сплава Л60 в растворах NaNO3 концентрации, моль/л: 1 – 0,1; 2 – 0,25; 3 – 0,5; 4 – 1,0; 5 – 2,0

Рис. 2. j, E- поляризационные кривые для сплава Л60 в растворах NaClO4 концентрации, моль/л: 1 – 0,1; 2 – 0,25; 3 – 0,5; 4 – 1,0; 5 – 2,0

Компоненты сплава Л60 в растворах NaClО4 и NaNO3 не переходят в пассивное состояние, вследствие активирующего действия ClО4- - и NO3- -ионов. С увеличением концентрации электролитов анодное растворение латуни ускоряется, что подтверждается ростом токов активной области растворения. Полученные, j, E-кривые (рис. 1, 2) линейны с углом наклона, увеличивающимся при повышении концентрации электролита.

О более активном растворении в нитратных растворах также свидетельствуют зависимости ∆j/∆Е от концентрации электролита (рис. 3). Скорости растворения сплава в области малых концентраций электролитов практически одинаковы. Однако с увеличением концентрации раствора электролита наблюдается расхождение кривых. В нитратном растворе (кривая 1) скорость растворения сплава увеличивается значительно с ростом концентрации электролита. Для перхлоратных электролитов (кривая 2) не отмечено существенной зависимости скорости растворения сплава с ростом концентрации NaClO4. На кривых 1 и 2 (рис. 3) имеются участки с постоянным значением ∆j/∆Е: для нитратных растворов – область концентраций 0,5-1,0 моль/л; для перхлоратных – 0,25-0,5 моль/л. Это свидетельствует о том, что растворение сплава равномерно ускоряется с ростом концентрации аниона независимо от его природы.

Зависимость изменения скорости растворения сплава от состава электролита подтверждается тафелевским углом наклона кривых (рис. 1, 2) и определяется тафелевской постоянной b. Изменение b в зависимости от концентрации электролита приведено на рис. 4. Увеличение значений тафелевских наклонов b для процесса анодной ионизации сплава в нитратных растворах наблюдается практически на протяжении всей области кривой (кривая 1). В перхлоратных растворах (кривая 2) в областях с низкой концентрацией электролита наблюдается увеличение значений b, однако с повышением концентрации электролита можно отметить ее уменьшение.


                               


Рис. 3. Зависимости ∆j/∆ЕC при Е = +1,6 В для растворов: 1 – NaNO3; 2 – NaClO4

Рис. 4. Зависимость тафелевской постоянной b от концентрации электролита: 1 – NaNO3; 2 – NaClO4


Такое изменение значений b в рассмотренных электролитах свидетельствует о протекании более равномерной ионизации сплава в перхлоратных растворах с высокой концентрацией, а для нитратных – в низких областях концентраций.

С увеличением концентрации растворов электролитов поляризационные кривые (рис. 1, 2) смещаются в область отрицательных потенциалов. Можно предположить, что это связано с увеличением активности атомов меди на поверхности латуни, благодаря повышенной концентрации вакансий, образовавшихся вследствие селективного растворения цинка [3]. Что является признаком обесцинкования латуни. Проведенный атомно-абсорбционный анализ, содержания ионов меди и цинка в растворах NaNO3 и NaClO4 после анодного растворения латуни, подтверждает протекание обесцинкования латуни при ее анодном растворении (табл. 1).

Селективность растворения компонентов сплава оценивали по значениям коэффициентов селективного растворения (Z) соответствующих компонентов. Из представленных данных (табл. 1) видно, что обесцинкование сплава наблюдается по всей концентрационной области нитратных растворов и в концентрированных перхлоратных растворах. Ионы цинка переходят в раствор с большей скоростью, чем ионы меди, поэтому поверхность сплава обогащается ионами меди. Причем селективность растворения цинкового компонента сплава в перхлоратных растворах ниже, чем в нитратных. Равномерное растворение латуни зарегистрировано только в растворе 0,1М NaClO4.

Таблица 1 – Количественные критерии селективности растворения компонентов сплава после анодной ионизации латуни Л60 в растворах NaNO3 и NaClO4

Концентрация электролита, моль/л

Концентрации ионов металлов в растворах после анодной ионизации сплава, ммоль/л

Отношение содержания компонентов в сплаве

Коэффициенты селективности растворения компонентов сплава

NaNO3

NaClO4

NaNO3

NaClO4

СCu+2

СZn+2

СCu+2

СZn+2

ZZn

ZCu

ZZn

ZCu

0,1

0,012

0,1

0,003

0,002

1,56

0,64

13,0

0,08

1,09

0,92

2,0

0,012

0,15

0,017

0,28

19,5

0,05

25,7

0,04


Список литературы:

1. Маршаков И.К., Введенский А.В., Кондрашин В.Ю., Боков Г.А. Анодное растворение и селективная коррозия сплавов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988. 208 с.

2. Лосев В.В., Пчельников А.П., Маршаков А.И. Особенности электрохимического поведения селективно растворяющихся сплавов. // Электрохимия. 1979. Т. 15, В. 6. С. 837.

3. Чан Фыонг Зунг, Тутукина Н.М., Маршаков И.К. Склонность латуней к обесцинкованию в хлоридных средах // Конденсирование среды и межфазные границы. 2009. Том 11, № 4. С. 349-353