Изучение коррозионного поведения сплава ад31 в молибдатсодержащих растворах хлорида натрия

Белорусский государственный технологический университет,  г. Минск, Республика Беларусь

Широкое промышленное использование сплавов алюминия обусловлено их высокими эксплуатационными характеристиками, привлекательным внешним видом, нетоксичностью, высокой отражающей способностью, тепло- и электропроводностью, малым удельным весом, легкостью обработки, относительно высокой коррозионной устойчивостью и возможностью вторичной переработки.

Магний-кремниевые сплавы алюминия (серии АД в отечественной и АА6*** в зарубежной классификации), которые наиболее часто применяют для изготовления окон, радиаторов и корпусов лодок, при контакте с коррозионно-активными средами могут подвергаться разрушению [1]. В настоящее время проводится поиск эффективных ингибиторов коррозии сплавов алюминия, которые могли бы выступить в качестве альтернативы токсичным соединениям хрома (VI). В ряде исследований показана перспективность использования для этих целей молибдатов как надежных ингибиторов коррозии сплавов АА2024 (Д16) и АА7075 (В95) в различных средах [1].

Целью данного исследования являлось изучение коррозионного поведения сплава АД31 в присутствии молибдат-ионов для их возможного использования в качестве ингибиторов коррозии магний-кремниевых сплавов алюминия.

Для исследований использовали предварительно разрезанные и отполированные образцы сплава алюминия марки АД31 с рабочей площадью 1 см². Номинальный состав сплава по ГОСТ 4784–97, масс.%: Si – 0,20–0,60; Fe – 0,50; Cu – 0,10; Mn – 0,10; Мg – 0,45–0,90; Zn – 0,20; Тi – 0,15; Cr – 0,10; Al – баланс.

Коррозионное поведение сплава АД31 изучали методом электрохимической импедансной спектроскопии в 0,05 М растворе NaCl без введения (фоновый электролит) и с введением гептамолибдата аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O в количестве 0,003 моль/дм³. Снятие спектров импеданса проводили на потенциостате Autolab 302N, количество параллельных опытов – не менее трех. Измерения проводили в трехэлектродной ячейке с боковым креплением рабочего электрода, платиновым вспомогательным электродом и хлорсеребряным электродом сравнения.

Результаты импедансной спектроскопии поверхности образцов сплава АД31 после их выдерживания в исследуемых средах представлены на рисунке.

Диаграммы Найквиста для образцов сплава АД31, выдержанных фоновом электролите (рисунок а) имеют вид слегка искаженных полуокружностей. Анализ полученных спектров показал, что на них можно выделить две временные константы, что указывает на присутствие на поверхности сплава естественной оксидной пленки Al₂O₃, имеющей неоднородную пористую структуру. Характер и форма полученных спектров свидетельствуют о протекании процесса коррозии в кинетической области с лимитирующей стадией переноса заряда.

Увеличение продолжительности выдержки образцов в 0,05 М растворе хлорида натрия от 10 мин до 72 ч приводит к постепенному снижению амплитуды спектров на диаграммах Найквиста (рисунок а). Дальнейшее увеличение продолжительности выдержки образцов в 0,05 М растворе хлорида натрия до 168 ч приводит к незначительному возрастанию коррозионной устойчивости поверхности сплава, что, по-видимому, вызвано снижением скорости коррозии сплава за счет экранирования поверхности электрода образующимися малорастворимыми продуктами коррозии в виде Al₂O₃, А1(ОН)₃ и оксигидроксида АlOОН.

Анализ диаграмм Найквиста, полученных в растворах хлорида натрия с добавкой гептамолибдата аммония (рисунок б) показал, что после погружения образцов сплава алюминия в исследуемый раствор в первые 24 часа происходит рост амплитуды спектра, а, соответственно, и общего сопротивления поверхности образцов. Такое поведение может быть объяснено формированием оксидной пленки MoO₂ на поверхности сплава. Наибольшая амплитуда спектра после 168 ч выдержки в исследуемом растворе свидетельствует о завершении процесса формирования защитной пленки на поверхности сплава. Механизм формирования защитной пленки, по-видимому, включает образование глобул оксида молибдена (IV) MoO₂ преимущественно на поверхности интерметаллических частиц сплава, что сначала приводит к частичному, а затем и к полному экранированию поверхности сплава, а также к увеличению общего сопротивления поверхности сплава.

Анализ значений параметров эквивалентной схемы [R(Q[R(RQ)])], использовавшейся для оценки параметров эквивалентной электрической цепи показал, что значение сопротивления переноса заряда в фоновом электролите снижается от 27,7 до 5,7 кОм?см² при увеличении времени выдерживания образцов в растворе от 10 мин до 168 ч, что говорит о снижении коррозионной стойкости сплава. В молибдасодержащих растворах в течение опытов значение сопротивления переноса заряда находится в диапазоне 23,2–30,3 кОм?см², что свидетельствует о большей коррозионной стойкости сплава, и, как следствие, ингибировании процесса коррозии сплава АД31 гептамолибдатом аммония.

Таким образом, проведенные исследования показали, что гептамолибдат аммония может использоваться в качестве ингибитора коррозии для сплава алюминия марки АД31. Механизм действия ингибитора – экранирующий и включает в себя образование нерастворимой оксидной пленки MoO₂ на поверхности сплава.

Литература

1. Uligh’s Corrosion Handbook / R. W. Revie [et al.] ; edited by R. W. Revie. – 3^rd ed. – Hoboken: John Wiley & Sons, 2011. – 1285 p.