Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Цинковые протекторы -> Влияние легирующих элементов на протекторные свойства цинка

Влияние легирующих элементов на протекторные свойства цинка

Известны результаты исследований роли всех практически важных металлах периодической системы элементов в цинковых протекторных сплавах. Как правило, эти данные не систематизированны, часто противоречат и трудно объяснимы. Интерес представляют результаты исследований как активирующих, так пассивирующих добавок для установления требований к регламентируемому их содержанию в сплавах. Сплавы с щелочными и щелочноземельными элементами. Все элементы рассматриваемой группы термодинамически активнее цинка. Интерес представляют литий, кальций и магний, имеющие стандартный потенциал на 1,5-2 В отрицательнее, чем у цинка. При анодном растворении таких сплавов в результате совместной ионизации элементов рН прианодного слоя повышается и поэтому возможна депассивация за счет растворения поверхностного осадка с образованием бицинкатов.

Литий имеет максимальную растворимость в цинке 0,4%. При охлаждении она значительно снижается. Плдяризуемость сплавов  (b) с увеличением содержания лития от 0,03 до 0,15% уменьшается от 60 до 14 (рис. 19а). Сплавы с более высоким содержанием лития (0,22-0,5%) имеют одинаковую поляризуемость (b=50). Потенциал сплавов находится в линейной зависимости от логарифма плотности тока (φп1 + b lg i) в интервале 1-10 А/м2. Наибольшую поляризуемость в момент включения тока поляризации имеют сплавы с 0,03-0,15 % Li.

Стационарный потенциал сплавов (- φc) не зависит от содержания лития и составляет 785-790 мВ. При поляризации интервал изменения потенциала невелик и составляет 740-760 мВ.

Токоотдача сплавов изменяется в относительно широких пределах: от 785 до 815 А • ч/кг (см. рис. 19, а). При содержании лития 0,22 % наблюдается минимум токоотдачи.

Микроструктура сплавов до содержания лития 0,15 % однофазная (рис. 20). При более высоком содержании лития образуется вторая фаза, видимая как на основном поле твердого раствора, так и по границам зерен. Очевидно, и изменение хода кривых на рис. 19, а зависит от насыщения твердого раствора литием (рис. 20, а).

Кинетика анодного растворения, определяемая кривой изменения токоотдачи, имеет минимум в точке, отвечающей 0,22 % Li. Это может быть объяснено тем, что в интервале 0,15-0,22% содержание лития в твердом растворе выше 0,15 %. При этом отрицательная роль лития сказывается более активно, чем положительная, и до 0,22 % Li имеем снижение токоотдачи. Повышение токоотдачи сплавов с дальнейшим увеличением содержания лития - результат селективного растворения второй фазы, имеющей значительно меньший электрохимический эквивалент, чем твердый раствор. Это подтверждается тем, что двухфазные сплавы имеют язвенный характер растворения.

Сплавы системы Zn-Ca не образуют однофазного твердого раствора. Процесс хранения и технология изготовления сплавов весьма трудоемки, и практическое использование таких сплавов нежелательно; методика анализа содержания кальция также сложна.

Поляризуемость сплавов (b) и потенциал при 1 А/м2 (-φ1) постоянны и составляют соответственно 20 и 720 мВ (см. рис. 19, б). Потенциал сплавов практически не стабилизируется во времени. С увеличением содержания кальция от 0,1 до 0,4% величина фс изменяется от 800 до 770 мВ. При поляризации потенциал сплавов изменяется незначительно: от -740 до - 755 мВ.

Токоотдача сплавов с увеличением содержания кальция от 0,1 до 0,4 % уменьшается от 770 до 750 А • ч/кг. Такие результаты получаются только в том случае, если образцы растворяются не менее чем на 50 % от общей массы. При кратковременных испытаниях (3-10 сут) токоотдача сплавов (до 1200А • ч/кг) выше теоретически возможной (820 А • ч/кг).

Микроструктура сплавов системы Zn-Ca двухфазная. На основном поле цинка видны отдельные группы кристалликов, представляющих собой интерметаллиды CaZn13 (см. рис. 20, а).

Результаты электрохимических и металлографических исследований показывают, что облагораживание сплавов во времени и с увеличением содержания кальция обусловлено избирательным растворением и обеднением поверхности анодной составляющей (CaZn13). Этим же объясняется язвенный характер растворения сплавов. Стабильность φ1, b и φ3 обусловлена тем, что в процессе ионизации потенциалобразующим является цинк. Интерметаллиды CaZn13 играют активирующую роль, в связи с чем b у сплавов меньше, чем у нелегированного цинка (b = 40).

Аномальный рост токоотдачи при кратковременных опытах объясняется избирательным растворением интерметаллида-анода, имеющего значительно меньший, чем у цинка, электрохимический эквивалент. Это подтверждается преимущественным селективным растворением кальция в начальный период растворения сплава. При этом если принять электрохимический эквивалент, соответствующий количеству ионизирующих компонентов, то получается кривая нормального изменения токоотдачи (см. рис. 19, в, кривая 5).

Магний растворяется в цинке в количестве от 0,11-0,45 % при эвтектической температуре (370 °С) до 0,002 % при комнатной температуре. В неравновесных условиях кристаллизации (на практике) однофазный твердый раствор может содержать магния до 0,45 %. Если магния в сплавах более 0,45 %, то независимо от условий охлаждения образуется вторая фаза (b), представляющая собой интерметаллид Mg2Znn или MgZn5. Результаты экспериментов показывают, что потенциал сплавов устанавливается стабильным через 1-5 ч. Стационарный потенциал, как и поляризуемость (b = 35), не зависит от содержания магния и составляет -785 мВ (см. рис. 19, в). При поляризации с ростом содержания магния от 0,03 до 1,0 % наблюдается изменение потенциала от - 750 до - 720 мВ и повышение токоотдачи от 745 до 770 А • ч/кг.

Микроструктура сплавов системы Zn-Mg двухфазная (см. рис. 20, г). Низколегированные сплавы имеют крупнозернистую структуру. На основном фоне цинка видна эвтектическая составляющая в виде отдельных темных точек. Увеличение содержания магния приводит к изменению структуры и увеличению количества 0-фазы, выделяющейся по границам зерен.

Данные электрохимических и металлографических исследований показывают, что стабильность b, φс и незначительное изменение φ1 объясняются тем, что все сплавы имеют двухфазную структуру, причем интерметаллид MgZn5 имеет потенциал, близкий к потенциалу цинка (-φMgZn5 = 760-780 мВ).

Облагораживание сплава при длительной анодной поляризации и с ростом содержания магния объясняется избирательным растворением магния и накоплением на поверхности образцов катодной составляющей. Это подтверждается точечно-язвенным характером растворения образцов.

Сплавы с элементами подгруппы цинка. Данные о влиянии кадмия и ртути на анодную активность цинковых сплавов противоречивы.

Кадмий и ртуть являются катодами по отношению к цинку и образуют с ним небольшую область твердых растворов. Кадмий только в жидком состоянии образует с цинком однофазный твердый раствор. При охлаждении в равновесных условиях кристаллизации растворимость кадмия снижается от 2,15 % практически до нуля. В неравновесных условиях кристаллизации возможно растворение некоторого количества кадмия и одновременно образование второй фазы.

Поляризуемость сплавов с увеличением содержания кадмия от 0,1 до 0,43 % возрастает от 52 до 70 (рис. 21). При этом φ1 уменьшается от - 790 до - 770 мВ.

Потенциал неполяризованных сплавов не зависит от содержания кадмия и составляет - 795 мВ. В условиях поляризации с увеличением содержания кадмия от 0,10 до 0,43% величина ф3 изменяется от -750 до -730 мВ. При этом склонность к облагораживанию во времени выше для сплавов с большим содержанием кадмия. Данные о φс1 показывают, что с ростом содержания кадмия возрастает также поляризуемость в момент включения тока поляризации и на начальном участке поляризационных кривых при i = 0-l А/м1.

Токоотдача сплавов с повышением содержания кадмия от 0,1 до 0,43 % возрастает от 730 до 790 А . ч/кг.

Микроструктура сплавов системы Zn-Cd двухфазная (рис. 22). При содержании 0,10% Cd в структуре появляются темные точки эвтектической составляющей; с увеличением содержания кадмия повышается количество второй фазы.

Результаты экспериментов позволяют предположить, что часть кадмия растворяется в цинке, причем с повышением содержания кадмия количество его, перешедшее в твердый раствор, возрастает. В этом случае механизм процесса обусловлен ионизацией компонентов твердого раствора, являющегося анодом по отношению ко второй фазе. Облагораживание сплавов и повышение поляризуемости с повышением содержания кадмия объясняется увеличением количества кадмия в твердом растворе.

Увеличение токоотдачи с ростом содержания кадмия объясняется снижением активности пары твердый раствор - вторая фаза за счет увеличения содержания кадмия в твердом растворе и, значит, сдвигом его потенциала в положительную сторону. Большой разброс токоотдачи при содержании кадмия (0,3-0,4%) может быть объяснен соотношением фазовых составляющих. Одинаковый состав твердого раствора подтверждается постоянством значений b, φ1, и φ3. В этом случае очевидно, что с ростом содержания кадмия от 0,3 до 0,4 % количество второй фазы возрастает, а твердого раствора остается прежним и соответственно этому возрастает активность составляющих фаз. Следствием вышеуказанного является меньшая токоотдача у сплава с 0,4 % Cd, чем у сплава с 0,3 % Cd.

Ртуть растворяется в цинке в количестве 0,56 % при эвтектической температуре. При охлаждении растворимость падает и в равновесных условиях кристаллизации достигает нуля. Поляризуемость сплавов Zn-Hg невелика и составляет 13-20 (рис. 21, б). Величина ф1 с повышением содержания ртути от 0,04 до 1,0% сдвигается в отрицательную сторону от -800 до -820 мВ.

Стационарный потенциал сплавов нестабилен во времени. В процессе испытаний наблюдаются периоды скачков и спадов потенциала. Однако во всем интервале содержания ртути стационарный потенциал сплавов высок и составляет от -820 до -840 мВ (рис. 21, б). При анодной плотности тока 3 А/м5 с повышением содержания ртути до 0,1 % потенциал сплавов разблагораживается до -750 мВ и в дальнейшем не изменяется.

Токоотдача сплавов нестабильна. В среднем для всех сплавов токоотдачу следует принять равной 790 А • ч/кг.

Микроструктура сплавов двухфазная (см. рис. 22). При содержании ртути 0,04 % на основном фоне твердого раствора видны мелкие черные точки эвтектической составляющей. С повышением содержания ртути количество эвтектической составляющей возрастает и она располагается по границам зерен.

Данные рис. 21 и 22 показывают, что высокая и стабильная анодная активность наступает с увеличением количества эвтектической составляющей. Механизм растворения обусловлен ионизацией в электролит цинка и ртути в количестве, отвечающем их соотношению в твердом растворе. Эвтектическая составляющая, являясь практически неполяризуемым катодом по отношению к твердому раствору, обеспечивает последнему постоянную повышенную активность.

Токоотдача достигает максимума при насыщении твердого раствора ртутью. Разброс токоотдачи - результат непостоянства соотношения ртути в твердом растворе и второй фазе. Уменьшение во времени токоотдачи объясняется тем, что при селективном растворении твердого раствора на поверхности образцов накапливается катодная составляющая (вторая фаза), ускоряющая процесс саморастворения.

Сплавы с элементами подгруппы бора и углерода. Из рассматриваемых подгрупп теоретический интерес представляют алюминий, галлий, индий, таллий, германий и олово. По доступности и экономическим показателям практический интерес представляют в основном алюминий и олово.

Алюминий образует с цинком однофазный твердый раствор а с содержанием алюминия 1,02% при эвтектической температуре. При охлаждении до комнатной температуры в равновесных условиях кристаллизации растворимость снижается до 0,05-0,08 %. При содержании алюминия более 1,02 % образуется вторая фаза 03).

Поляризуемость сплавов весьма существенно зависит от содержания алюминия (рис. 23). Минимум поляризуемости (b = 15) достигается с ростом содержания алюминия до 0,6 %. При этом φ1 разблагораживается до - 785 мВ. Дальнейшее увеличение содержания алюминия вызывает значительное повышение поляризуемости и сдвиг iр1 в положительную сторону, которые достигают соответственно 95 и -760 мВ при 3,0 % алюминия.

Стационарный потенциал сплавов с 0,2-2,0 % А1 практически одинаков и составляет 790-795 мВ (см. рис. 23). Увеличение содержания алюминия до 3,0% изменяет φс до -770 мВ. При анодной поляризации φ3 и φ1 имеют максимум при содержании 0,4-0,6 % А1. Следует отметить, что для всех сплавов наблюдается смещение потенциала в положительную сторону в процессе испытаний (рис. 24). Наиболее стабилен потенциал сплавов, содержащих 0,4-1,0 %А1.

Характер изменения величины потенциала поляризованных сплавов в зависимости от содержания алюминия практически мало изменяется: к концу 90-х сут испытаний потенциал сплавов с повышением содержания алюминия от нуля до 0,4-0,6% изменяется всего от -690 до -740 мВ. Дальнейшее увеличение содержания алюминия до 3,0 % снижает отрицательный потенциал сплавов до -690 мВ.

С увеличением плотности тока анодная поляризация всех сплавов повышается. Наибольшая анодная поляризация - у сплавов, содержащих 2,0 и 3,0 % А1.

 

С увеличением плотности тока от 3 до 10 А/м2 потенциал этих сплавов изменяется от -730 до -665 мВ и от -720 до -660 мВ соответственно. Наибольший потенциал и наименьшую поляризуемость имеют сплавы с 0,4-1,0% А1. Увеличение плотности тока от 3 до 10 А/м5 сдвигает потенциал этих сплавов в положительную сторону - от-735 до -700 мВ.

Как и при различной длительности испытаний, для всех принятых плотностей тока поляризации легирование цинка алюминием неоднозначно влияет на потенциал и поляризуемость сплавов. С увеличением содержания алюминия от нуля до 0,4% потенциал сплавов сдвигается в отрицательную сторону; при 0,4-1,0% А1 сплавы имеют близкие значения потенциалов; дальнейшее увеличение содержания алюминия приводит к резкому сдвигу потенциала сплавов в положительную сторону.

Токоотдача сплавов достигает максимального значения (800 А • ч/кг) при содержании алюминия в интервале 0,4-1,0% (см. рис. 24).

Дальнейшее увеличение содержания алюминия до 2,0 и 3,0% снижает токоотдачу сплавов соответственно до 740 и 720 А • ч/кг. Токоотдача в процессе испытаний изменяется незначительно (рис. 25). Увеличение анодной плотности тока по-разному влияет на токоотдачу сплавов: до 0,2 % А1 токоотдача с увеличением плотности тока уменьшается, с 0,4-1,0 % А1 - практически не изменяется, с 2,0 и 3,0 % А1 - повышается.

Микроструктура сплавов, содержащих до 0,6 % А1, представляет собой твердый раствор а (рис. 26). С дальнейшим повышением содержания алюминия появляется вторая фаза (в) и затем ее количество увеличивается. Она располагается по границам зерен твердого раствора а. При содержании 2-3 % А1 0-фаза образует сплошную цепь вокруг зерен а-фазы.

Результаты экспериментов показывают, что механизм анодного растворения обусловлен фазовым составом сплавов. Процесс растворения сопровождается ионизацией цинка и алюминия в количествах, соответствующих их содержанию в а-фазе. Наибольшая анодная активность и наименьшая поляризуемость отвечают точке насыщения однофазного твердого раствора алюминием. Повышение поляризуемости и сдвиг потенциала в положительную сторону объясняются образованием и увеличением количества в-фазы, являющейся катодом по отношению к твердому раствору а.

Кинетика анодного растворения, описываемая кривыми изменении токоотдачи, также зависит от фазового состава сплавов. Однако в отличие от потенциала и поляризуемости резкое уменьшение токоотдачи начинается при содержании алюминия более 1,0 %, а не 0,6 %. Это может быть объяснено тем, что в сплавах с 1,0 % А1 содержание его в твердом растворе а выше 0,6 %. В этом случае рост токоотдачи за счет дополнительного насыщения а-фазы алюминием компенсируется уменьшением токоотдачи в результате образования в-фазы, и в целом токоотдача соответствует таковой для сплава с 0,6 % А1.

Индий образует с цинком узкий интервал однофазных твердых растворов. Максимальная растворимость индия при эвтектической температуре установлена равной по расчетам 1,1 % и опытным путем 0,3 %. При температуре ниже 120 °С растворимость становится меньше 0,1 %.

Поляризуемость сплавов с индием (10) мала и не зависит от содержания индия (рис. 27, а). С повышением содержания индия от 0,05 до 0,1 % ф1, резко сдвигается в отрицательную сторону (от - 755 до - 800 мВ); дальнейшее увеличение содержания индия от 0,3 % не изменяет ф1.

Потенциал сплавов через I ч выдержки в морской воде (-фc) составляет 815-820 мВ независимо от содержания индия. При плотности тока 3 А/м2 потенциал стабилизируется через 20-40 ч. С ростом содержания индия от 0,05 до 0,3 % наблюдается изменение ф3 от -750 до -770 мВ.

Токоотдача сплавов сначала резко возрастает от 755 до 800 А • ч/кг (при изменении содержания индия от 0,05 до 0,1 %), затем повышается незначительно (до 815 А • ч/кг при 0,3 % In).

Микроструктура сплавов двухфазная (рис. 28). Уже при 0,05 % In на основном поле твердого раствора видны мелкие выделения эвтектической составляющей, количество которой возрастает с увеличением содержания индия.

Изменение хода кривых (см. рис. 28) в точке, отвечающей 0,1 % In, может быть объяснено достижением некоторой максимальной растворимости индия. Стабильность b, ф1 и небольшое изменение ф3 в интервале 0,1-0,3 % In - результат высокой активности однофазного твердого раствора.

Рост токоотдачи с увеличением содержания индия обусловлен сближением потенциала фазовых составляющих.

Олово растворяется в цинке в количестве 0,1 % при эвтектической температуре и до 0,05 - при комнатной. Поляризуемость сплава с 0,05 % Sn высокая и составляет 50 (см. рис. 27, б). С ростом содержания олова до 0,1-0,5 % поляризуемость резко падает и достигает 15-20. В такой же закономерности изменяется ф1 в зависимости от содержания олова.

Стационарный потенциал сдвигается в отрицательную сторону (от -795 до -815 мВ) в весьма узком интервале содержания олова - от 0,05 до 0,1 %. Сплавы с 0,1-0,5 % Sn имеют одинаковый стационарный потенциал. С увеличением содержания олова от 0,05 до 0,5 % потенциал ф3 сдвигается в отрицательную сторону (от -750 до -780 мВ), а токоотдача повышается от 790 до 815 А-ч/кг.

Микроструктура сплава с 0,05 % Sn однофазная (см. рис. 26, ж). При содержании 0,1-0,5 % Sn в структуре появляется и затем увеличивается количество эвтектической составляющей. Очевидно, разблагораживание сплавов наступает с появлением в структуре эвтектической составляющей. Механизм и кинетика процессов растворения сплавов систем Zn-Sn и Zn-In аналогичны.

Анодная активность и токоотдача двойных цинковых сплавов изменяются в полном соответствии с диаграммами состояния металлических систем (см. рис. 28). Анодная активность повышается: с насыщением однофазного твердого раствора литием, ртутью, алюминием; с появлением и увеличением содержания второй фазы в сплавах, легированных кальцием, ртутью, индием и оловом. Склонность к пассивации имеют двухфазные сплавы, легированные литием, магнием, кадмием и алюминием.

Токоотдача сплавов повышается с насыщением однофазного твердого раствора литием, магнием, алюминием, индием, оловом и снижается с появлением и увеличением второй фазы в сплавах, легированных кальцием и алюминием. Возрастающую с увеличением содержания легирующих элементов токоотдачу имеют двухфазные сплавы, легированные кадмием, магнием, индием и оловом. Независимо от фазового состава при легировании ртутью токоотдача не изменяется.

Полученные и построенные диаграммы состав - свойства имеют большой теоретический и практический интерес, так как открывают возможность создания сплавов с заранее заданными электрохимическими характеристиками.

Сплавы системы Zn-Al-Me. Тройные цинковые сплавы получили наиболее широкое распространение в качестве материала для протекторов. Как правило, третья добавка служит для стабилизации электрохимических свойств сплавов.

Сплавы системы Zn-Al-Ca имеют высокий стационарный потенциал (табл. 23). Сдвиг 1рс в положительную сторону от -830 до -800 мВ наблюдается в результате увеличения содержания алюминия в сплаве.

Поляризуемость (Ь) сплавов высокая и составляет 40-45, причем несколько выше поляризуемость сплавов с 1-2 % А1. Анодная поляризация сплавов до 1А/м2 вызывает сдвиг потенциала в положительную сторону на 30-50 мВ от стационарного; по величине сплавы мало отличаются. Потенциал - φ3 составляет 700-720 мВ. Наибольшую поляризацию во времени имеют сплавы с повышенным содержанием алюминия и кальция. При этом наибольший разброс результатов экспериментов наблюдается для сплавов с повышенным содержанием кальция.

Токоотдача сплавов уменьшается от 800 до 700 А .ч/кг в основном с ростом содержания алюминия. При кратковременных опытах наблюдаются значения токоотдачи до 900 А-ч/кг, т.е. величина выше теоретической. Как и в случае со сплавами систем Zn-Ca, можно полагать, что это является следствием избирательного растворения фазы, обогащенной кальцием.

Рассматриваемые сплавы не образуют однофазных твердых растворов. До 0,4 % А1 и 0,1 % Са сплавы состоят из твердого раствора алюминия в цинке и отдельных кристаллов химического соединения CaZn13; при 0,6 % А1 и 0,2 % Са сплавы состоят из трех фаз: а-твердого раствора алюминия в цинке, в-фазы и интерметаллидов CaZn13. Дальнейшее повышение содержания алюминия и кальция в сплаве приводит к увеличению содержания (3-фазы, которая располагается по границам зерен а-твердого раствора. Количество интерметалли дов повышается пропорционально увеличению содержания кальция в сплаве; интерметаллиды имеют практически одинаковую окраску с твердым раствором, поэтому в высоколегированных сплавах они трудно отличимы.

Данные о свойствах сплавов систем Zn-Al и Zn-Al-Ca показывают, что добавки кальция снижают электрохимические характеристики сплавов. Это объясняется тем, что кальций уменьшает растворимость алюминия в а-твердом растворе и образует новую фазу.

Результаты определений среднего электрохимического эквивалента ионизирующих элементов, а также периодический анализ состава электролита, в котором проводились опыты, показали, что механизм анодного растворения, обусловлен селективным растворением фазы, богатой кальцием. По этой причине в начальный период опытов наблюдается высокий потенциал, а с обеднением поверхностного слоя кальцием он сдвигается в положительную сторону. Периодические скачки и спады потенциала обусловлены гетерофазностъю структуры и обнажением анодных или катодных составляющих.

При некотором потенциале в процессе ионизации начинается селективное растворение а-твердого раствора; катодом в этом случае является в-фаза.

Уменьшение во времени токоотдачи сплавов объясняется снижением долевого участия кальция в анодном процессе. Наблюдаемое снижение токоотдачи с ростом содержания алюминия - результат увеличения количества катодной составляющей в структуре сплавов.

Результаты периодического анализа электролита показывают, что в.начальный момент испытаний соотношение ионизирующих элементов Ca-Zn выше среднего химического состава сплавов. Расчет среднего электрохимического эквивалента по количеству ионизировавших элементов в первые 3 сут поляризации показывает, что фактическая токоотдача не превышает 730 А ч/кг против полученных прямым опытом 900 А • ч/кг. Таким образом, подтверждается высказанное выше предположение.

Сплавы с магнием имеют -φс, равный 790-810 мВ. Поляризуемость сплавов зависит в основном от содержания алюминия. При увеличении его содержания в интервалах 0,2-0,6 и 1,0-2,0 % поляризуемость сначала уменьшается от 40 до 25 и затем повышается до 45 соответственно. Поляризация на начальном участке поляризационных кривых мала и наблюдаемый ф1 находится в узком интервале: от -790 до -760 мВ. При этом наименьший отрицательный потенциал имеют сплавы с наибольшим суммарным содержанием легирующих элементов.

Потенциал сплавов с 1 % А1 в условиях поляризации равен -765 мВ; сплавы с 2,0 % А1 имеют наименьший потенциал -725 мВ.

Токоотдача сплавов составляет 775-800 А • ч/кг. В противоположность потенциалу наименьшая токоотдача у сплавов с 0,4- 0,6 % А1.

Микроструктура сплавов согласно диаграмме состояния системы Zn-Al-Mg (рис. 29) в условиях равновесной кристаллизации состоит в основном из трех фаз: у-твердого раствора на основе цинка, а-твердого раствора на основе алюминия и у-фазы (MgZn5). Сплавы, обогащенные магнием, содержат интерметаллическое соединение Al3Mg4. При содержании алюминия выше предела растворимости может образоваться также в-фаза (Al3 Mga).

Результаты экспериментов показали, что сплавы Zn-Al-Mg имеют гетерогенную структуру (см. рис. 28). Уже при содержании 0,1% Mg и 0,2 % А1 на фоне у-твердого раствора видны выделения эвтектических составляющих. Дальнейшее увеличение содержания легирующих элементов повышает содержание фаз в структуре сплавов. Сравнивая микроструктуру сплавов систем Zn-Mg (см. рис. 20), Zn-Al (см. рис. 26) и Zn-Al-Mg (см. рис. 29), можно предположить, что по границам зерен выделяется а-фаза; отдельные темные точки представляют v- или в-фазы.

Полученные данные показывают, что механизм и кинетика процессов анодного растворения определяются содержанием и соотношением фазовых составляющих.

Разблагораживание сплава достигается при совместной ионизации а-, у-твердых растворов и у-фазы. Образование интерметаллидов Al3Mg4 не вызывает сколько-нибудь заметного изменения потенциала. Явления пассивации наблюдаются с появлением /3-фазы.

Сплавы с марганцем имеют высокий стационарный потенциал (800-820 мВ); поляризуемость сплавов наименьшая (b = 25) при содержании 0,4- 0,6 % А1 и 0,2-0,3 % Мn. С ростом содержания алюминия до 2,1 % поляризуемость повышается до 45. Величина изменяется от -795 до -770 мВ в основном в результате увеличения содержания алюминия.

Потенциал сплавов, содержащих алюминия до 1,0 % и марганца до 0,3 %, стабилен во времени и составляет 750-760 мВ. Сплавы с 2,1 % А1 имеют небольшой (-725 мВ) и уменьшающийся во времени отрицательный потенциал. Токоотдача сплавов уменьшается от 820 до 765 А . ч/кг в такой же закономерности, как и потенциал.

Низколегированные сплавы с 0,2-0,6 % А1 и 0,1-0,3 % Мп представляют собой твердые растворы алюминия и марганца в цинке, на фоне которых видны мелкие выделения эвтектики и интерметаллидов MnZnI3 (рис. 30). При дальнейшем увеличении легирующих элементов структура сплавов измельчается и возрастает содержание эвтектической составляющей, которая располагается по границам зерен твердого раствора. Интерметаллиды MnZn13 имеют одинаковую с твердым раствором расцветку и поэтому трудно различимы в сплавах с высоким содержанием фазовых составляющих. Сравнение микроструктур сплавов систем Zn-Al (см. рис. 26) и Zn-Al-Mn (см. рис. 30) показывает, что добавки марганца повышают растворимость алюминия в цинке.

Из сравнения электрохимических характеристик сплавов с одинаковым содержанием марганца следует, что облагораживающее влияние и уменьшение токоотдачи вызвано повышением содержания алюминия в сплавах. Как и для сплавов системы Zn-Al, наибольшая анодная активность сплавов системы Zn-Al-Mn достигается в области насыщения твердого-раствора алюминием. Интерметаллиды MnZn13 не оказывают существенного влияния на электрохимические свойства сплавов. Это объясняется тем, что марганец и цинк имеют близкие по величине потенциалы.

Повышение и стабилизация анодной активности сплавов за счет легирования марганцем достигается в результате повышения растворимости алюминия в твердом растворе а.

Сплавы системы Zn-Al-Cd имеют стационарный потенциал 790-820 мВ (см. табл. 23). При этом φс несколько снижается с увеличением содержания кадмия и алюминия.

Поляризуемость сплавов высокая (b = 40-50); наименьшая поляризуемость наблюдается при содержании алюминия 0,4-0,6 %. Величина ф1 изменяется от - 800 до -740 мВ, а токоотдача - от 800 до 730 А.ч/кг в основном с ростом содержания алюминия от 0,2 до 2,0 %. Для всех сплавов установившаяся величина ф3 составляет 680-720 мВ.

Микроструктура сплавов до содержания алюминия 0,6 % и кадмия 0,2 % -двухфазная и состоит из а-твердого раствора алюминия в цинке и эвтектической составляющей кадмия с цинком (рис. 31). При более высоком содержании алюминия по границам зерен образуется третья фаза (в), резко измельчающая структуру сплавов.

Данные электрохимических и металлографических исследований сплавов показывают, что механизм и кинетика процессов анодного растворения тройных сплавов и сплавов системы Zn-Al одинаковы. Разница лишь в том, что, как и следовало ожидать, добавки кадмия уменьшили анодную активность сплавов.

Сплавы со ртутью имеют высокий стационарный потенциал: от -820 до - 880 мВ при минимальном (0,05 %) и максимальном (0,5-1,0%) содержании ртути соответственно. Добавки алюминия в количестве 0,1-1,0 % при этом мало влияют. Величины b и -φп составляют соответственно 20-30 и 800-820 мВ.

Совместное и раздельное влияние легирующих компонентов показано на диаграмме (рис. 32). Как видно, ртуть более резко, чем алюминий, сдвигает потенциал сплавов в отрицательную сторону. При содержании ртути более 0,1 % сплавы имеют близкие значения потенциалов в интервале 750-770 мВ.

Токоотдача сплавов существенно зависит от содержания и соотношений легирующих элементов (см. рис. 32). До содержания алюминия 0,5 % и ртути 0,5% сплавы имеют высокую и близкую токоотдачу (780-790 А-ч/кг). При более высоком содержании легирующих элементов токоотдача уменьшается и достигает 700 А • ч/кг при содержании 1,0 % каждого элемента.

Микроструктура сплавов с содержанием ртути до 0,05 % и алюминия до 0,5% однофазная (см. рис. 31). При более высоком содержании ртути образуется эвтектическая составляющая ртути с твердым раствором а. Повышение содержания алюминия приводит к образованию в-фазы.

Механизм анодного растворения, повышение и стабилизация анодной активности обусловлены ионизацией твердого раствора алюминия и ртути в цинке. По этой причине при содержании легирующих элементов выше предела растворимости потенциал сплавов не изменяется. Кинетика анодного растворения находится в полном согласии с описанным механизмом процессов. Токоотдача постоянна в однофазной области и резко уменьшается с ростом количества и содержания фазовых составляющих. Это обусловлено селективным растворением твердого раствора и накоплением на поверхности образцов более благородных фазовых составляющих - эвтектической на основе ртути и в-фазы.

Рассмотренные данные относятся к сплавам высокой чистоты. Это позволяет сделать некоторые обобщения для выбора композиции сплавов в качестве протекторных материалов. Во-первых, можно однозначно считать, что алюминий в количестве 0,2-0,6 % - благоприятная добавка как в двойных, так и в тройных сплавах. Активирующую роль играют магний (0,1-0,3%), марганец (0,1-0,3%), олово (0,1-0,3 %), ртуть (0,1-0,5 %), таллий (0,01-0,1%), кремний (0,01-0,1%). Для возможности их применения необходимо установить регламентируемые требования к чистоте сплавов, режимам плавки и литья протекторов, а также учесть технико-экономические аспекты.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.08.15   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

18:00 Продам редуктор 2-ЦД-17

18:00 Продам дробилки КМД 1750, ККД 1500x180, ККД 1200/150, СМД-11

18:00 Продам Дробилку СМД-111 новую

18:00 Продам Дробилку СМД-111, ККД 1200/150, СМД 117

17:59 Купим Медный шлак с содержанием мин. 20 %

17:37 Предлагаем станок ленточнопильный JET.

17:36 Станок токарный по металлу JET GHB-1340A.

17:36 Станок сверлильный SBM PBD-16.

17:34 Предлагаем станок координатно-расточной 2431.

11:32 Вывоз строительного мусора в Москве

НОВОСТИ

20 Сентября 2017 16:04
Самодельный индукционный нагреватель

21 Сентября 2017 17:37
Турецкий выпуск стали в августе упал на 4,9%

21 Сентября 2017 16:03
На Красноярскую ГЭС ”ЕвроСибЭнерго” доставили новые рабочие колеса для гидроагрегатов

21 Сентября 2017 15:16
Южнокорейский экспорт стальных труб в августе упал на 14,1%

21 Сентября 2017 14:34
Ростовский филиал ”ПГК” увеличил объемы перевозок каменного угля

21 Сентября 2017 13:15
Мировой выпуск алюминия в августе упал на 55 тыс. тонн

НОВЫЕ СТАТЬИ

Переоборудование грузовых автомобилей

Разновидности и особенности автомоек

Виды замков для стальных и металлических дверей

Выбираем электроинструмент для дома

Строительные леса и комплектующие

Арматура контактной сети электрифицированных железных дорог

Японские дизельные генераторы Yanmar - распространенные модели

Некоторые особенности обустройства вентилируемого фасада

Распространенные виды 3D принтеров

Прокат сортовой - разновидности и классификация

Что следует знать о металлочерепице

Сдаем металлолом выгодно и быстро

Фрезерная обработка металла: особенности процесса

Тонкости выбора ленточных полотен

Рифленый лист: основные области применения и особенности

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.