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 -> Коррозия и защита титана -> Влияние гальванического контакта некоторых металлов на анодное поведение титана в растворах серной кислоты

Влияние гальванического контакта некоторых металлов на анодное поведение титана в растворах серной к

В последнее время успешно развивается новое направление в создании коррозионностойких сплавов на основе пассивирующихся металлов с небольшими добавками благородных металлов, таких, как Pd, Pt и др.

Было показано, что такие металлы, как титан, хромистые и нержавеющие стали, будучи легированы небольшими добавками Pd, Pt (0,1 —1,0%), легко переходят в пассивное состояние в условиях, где эти металлы без добавок активно растворяются (например, растворы H2S04, НС1 и др.). Титан, который обладает высокой пассивируемостью в ряде сред, особенно интересен в этом отношении, поскольку его потенциал полной пассивации очень сильно смещен в отрицательную сторону, что особенно благоприятствует созданию сплавов с катодными добавками. Поскольку действие таких добавок связывается с их влиянием в основном на катодный процесс и поскольку работу такой системы можно рассматривать как работу гальванической пары Ti (анод) — легирующая добавка (катод), было интересно исследовать поведение титана в гальванических нарах с чистыми катодными металлами, изучить и сравнить катодное поведение этих металлов, а также выявить роль различных катодных характеристик (перенапряжение водорода, предельный диффузионный ток по кислороду, перенапряжение ионизации кислорода, собственный стандартный потенциал добавки) в процессах пассивации титана в результате контакта с катодными металлами.

В литературе вопросы контактной коррозии титана освещены довольно широко, но все эти работы касаются только взаимного влияния контактируемого металла и титана на их коррозионное поведение, но не рассматривают электрохимического механизма растворения таких систем.

В одной из последних работ рассматривается влияние контакта благородных металлов (Pt, Pd и Au) на электрохимическое и коррозионное поведение нержавеющей стали в растворах серной кислоты с точки зрения катодной эффективности контактируемых металлов.

Поскольку в литературе подобных данных для титана нет, а эти данные важны для понимания механизма коррозии сплавов титана с катодными добавками, была проведена работа по изучению влияния гальванического контакта некоторых металлов с низким значением перенапряжения водорода на анодное поведение титана в растворах серной кислоты.

Экспериментальная часть

В качестве исследуемых катодных металлов были выбраны платина, палладий, золото, рений, вольфрам и медь. Все эти металлы, за исключением вольфрама, имеют достаточно положительные стандартные потенциалы и низкое перенапряжение водорода.

Титановый образец (переплавленный, прокатанный иодидный титан) был изготовлен в виде диска диаметром б мм, заделанного в эпоксидную смолу, и имел во всех опытах постоянную рабочую поверхность (0,283 см2).

Контактируемые с титаном металлы использовались в виде пластинок толщиной 0,5+0,1 мм. Отношение площади катода к площади титана (анода) меняли путем изменения площади катода изоляцией части его поверхности лаком БФ. Коррозионный ток исследуемых пар определяли по падению напряжения на постоянном сопротивлении (R = l ом), он записывался на самописце Н-373; потенциал пары измеряли катодным вольтметром. Замыкание пары проводили по достижении титаном устойчивого активного состояния. В качестве электролита применяли серную кислоту различной концентрации.

Для каждого исследуемого металла снимали поляризационные кривые в 40%-ной H2S04. Были получены зависимости тока и потенциала пары от отношения площади катода к площади титана (анода) в тех же условиях.

Для пар Ti—Pd, Ti—Be и Ti—W была изучена кинетика работы пар (I-τ, Ев-τ) в 40-, 60- и 80%-ных растворах H2S04. Все опыты проводили при комнатной температуре (20° С) в воздушно-аэрируемых растворах без перемешивания.

Обсуждение результатов

На рис. 1 представлены поляризационные кривые, анодная — для титана и катодные — для исследуемых катодных контактных материалов (Pt, Pd, Be, Au, W и Си) в растворе 40%-ной H2S04 при 20° С. На горизонтальной оси отложена величина анодного тока для титанового электрода площадью 0,283 см2 и величина катодного тока для электродов Pt, Pd, Re, Аи, W и Си площадью 3,4 см2 каждый. Таким образом, анодная кривая (Ti) в паре с одной из катодных кривых (К) представляет собой поляризационную диаграмму коррозии для данной пары Ti—К при соотношении площадей Fk/Fti = 12.

На основании анализа приведенных катодных кривых можно отметить следующее. Самое низкое перенапряжение ионизации кислорода и выделения водорода наблюдается на Pd и Pt, затем на Re и Аu, более высокое — на W и самое высокое — на Сuz. Предельный диффузионный ток по кислороду для всех металлов приблизительно одинаков. При данном соотношении площадей все металлы, за исключением меди, вызывают пассивацию титана в 40%-ной H2S04, так как все катодные кривые пересекают анодную кривую титана в устойчивой пассивной области. Катодная кривая меди пересекает анодную кривую титана в трех точках: в области устойчивого пассивного состояния, в области активно-пассивного состояния и в области предельного тока пассивации титана. Так как анодная поляризация титана (в результате контакта с катодным металлом) ведется из активного состояния титана, то контакт меди в данных условиях не приводит к пассивации титана, а, наоборот, вызывает ускорение его коррозии.

Все сказанное выше вполне подтверждается непосредственным измерением тока и потенциала исследуемых пар (рис. 2) в зависимости от отношения Fк/Fтi, в тех же условиях. На основании данных рис. 2 для каждой исследуемой пары можно отметить, что по мере увеличения площади катода титан переходит из устойчивого активного состояния в неустойчивое активно-пассивное и далее в устойчивое пассивное состояние. Ход кривых I—Fк/Fтi аналогичен ходу анодной поляризацшэнной кривой для титана. Это и понятно, поскольку относительное увеличение площади катодного контакта дает все большее смещение потенциала титана в положительную сторону.

Кривые Eн-Fк/Fтi по мере увеличения площади катода показывают непрерывное смещение потенциала в положительную сторону. Форма этих кривых весьма разнообразна, что определяется различием хода катодных кривых исследуемых металлов. Однако можно видеть, что для металлов с более высоким перенапряжением водорода (W и Си), для которых катодная кривая подходит близко к потенциалу предельного тока пассивирования титана, имеется резкий скачок потенциала пары при переходе из активного состояния в пассивное по мере увеличения площади катода. И наоборот, для металлов с более низким перенапряжением водорода при переходе из активного состояния в пассивное наблюдается более плавный ход кривых Еа — FK/FTi. К таким металлам в первую очередь следует отнести Pd, Pt, а затем Re и Аи.

Из анализа сравнения поляризационных кривых и кривых Ен — Fk/FTi и I — Fк/Fтi для пар титана с исследуемыми металлами можно отметить, что предельный диффузионный ток по кислороду не является существенной характеристикой для пассивации титана контактированием с металлами, имеющими очень низкое перенапряжение водорода (например, Pd, Pt). Наоборот, в случае контакта титана с металлами, имеющими достаточно высокое перенапряжение водорода (например, W, Си), предельный диффузионный ток по кислороду может играть решающую роль для пассивации титана, так как увеличение предельного диффузионного тока будет облегчать наступление пассивации титана в контакте с такими металлами.

Величина перенапряжения ионизации кислорода на катодном контакте не имеет существенного значения для пассивации титана в данных условиях, т. е. в условиях, когда потенциал полной пассивации значительно отрицательнее потенциалов реакции ионизации кислорода на исследованных катодных материалах. Прямой связи между стандартным потенциалом катодного металла и способностью его пассивировать титан не наблюдается. Как известно, Аи обладает наиболее положительным потенциалом, однако по своей катодной эффективности он стоит после Pd и Pt. И наоборот, Pd по значению стандартного потенциала стоит после Аи и Pt, но является самым эффективным катодным металлом для Ti. Это объясняется тем, что в присутствии кислорода в системе на исследуемых металлах устанавливаются стационарные потенциалы, зависящие главным образом не от стандартных потенциалов, а от перенапряжения ионизации кислорода на этих металлах, т. е. работу таких электроположительных металлов в присутствии кислорода можно рассматривать как работу кислородных электродов с различным перенапряжением ионизации кислорода.

Таким образом, решающую роль на процессы пассивации титана в контакте с катодом в присутствии кислорода играют перенапряжение водорода и предельный диффузионный ток по кислороду, а в условиях, когда потенциал полной пассивации близок потенциалу ионизации кислорода, большую роль играет также перенапряжение ионизации кислорода.

Как видно из рис. 2, Pd дает самое минимальное значение Fк/Fтi при котором Ti еще способен пассивироваться в данных условиях. По увеличению минимального значения величины Fк/Fтi, достаточной для перевода титана в пассивное состояние, все исследованные металлы можно расположить в следующем порядке: Pd(0,09)1, Pt(0,65), An (0,86), Re(0,88), W(8,5), Cu(13,5).

Как нетрудно заметить из рис. 1, по увеличению перенапряжения водорода эти металлы можно расположить в том же порядке, а именно: Pd, Pt, Au и Re, W, Си.

Таким образом, в данном случае для исследованных металлов наблюдается соответствие между величиной перенапряжения водорода и их способностью пассивировать титан.

Из литературных данных хорошо известно, что такие металлы, как Pt и, особенно, Pd, обладают способностью поглощать водород. Поскольку катодная эффективность металла сильно зависит от состояния поверхности последнего, то степень насыщения поверхности водородом будет сказываться на катодном поведении металла и, конечно, на его способности пассивировать титан.

На рис. 3 показан прямой и обратный ход катодных кривых для Pd и Pt в 40%-ной H2S04. Из рис. 3 видно, что обратный ход кривых резко отличается от прямого. Обратные кривые характеризуются отсутствием ясно выраженной кислородной ветви, а потенциал после отключения тока приближается к потенциалу водородного электрода. Такое поведение Pd и Pt объясняется тем, что при катодной поляризации на участке выделения водорода поверхность этих металлов сильно насыщается водородом и в дальнейшем по своему поведению такие металлы, насыщенные водородом, приближаются к водородному обратимому электроду. А поскольку этот водород не способен быстро удаляться с поверхности Pd или Pt при уменьшении или отключении внешнего катодного тока, мы и получаем в данном случае обратный ход катодных кривых, обусловленный работой Pd и Pt как электродов, близких обратимому водородному электроду.

Таким образом, из анализа этих кривых можно сделать вывод, что Pt н особенно Pd, насыщенные водородом, обладают более высоким перенапряжением водорода, чем ненасыщенные (особенно при невысоких плотностях тока). Отсюда следует, что пассивирующее влияние платины и особенно влияние палладия, находящегося в контакте с титаном, будет зависеть от степени насыщения водородом этих контактных материалов. Еще заметнее это может проявиться в условиях, когда потенциал полной пассивации титана будет более положителен, чем потенциал обратимого водородного электрода.

На рис. 4, а—в показаны кинетические кривые Еп—т и I—т для пар Ti—Pd, Ti—Re и Ti—W в 40-, 60- и 80%-ных растворах H2S04 при комнатной температуре. На рисунке показано, что в 40- и 60%-ной H2S04 пассивация Ti происходит быстро, за исключением пассивации пары Ti—W в 60%-ной H2S04, где она происходит не сразу, а через длительный промежуток времени.

В 80%-ной H2S04, наоборот, Re и W нe пассивируют Ti и только Pd способен еще устойчиво пассивировать, поскольку он обладает самым низким перенапряжением водорода, а работа пары происходит в условиях атмосферы кислорода воздуха.

Как известно, сплавы Ti с добавками палладйя не устойчивы в 80%-ной H2S04. Это можно объяснить тем, что палладий, находящийся на поверхности сплава, сильно насыщен водородом. Поэтому этот активный Pd работает как водородный электрод, в отличие от металлического Pd, работающего в качестве кислородного электрода в контакте с титаном. Так как потенциал полной пассивации титана в 80%-ной H2S04 значительно положительнее потенциала водородного электрода, то Pd, находящийся на поверхности сплава, не может запассивировать титан.

Выводы

1. При увеличении отношения площади катода к площади титана (Fк/Fтi) для каждой исследованной пары титан переходит из устойчивого активного состояния в активно-пассивное и далее в устойчивое пассивное состояние, что соответствует изменению тока на анодной кривой для Ti с изменением потенциала в положительную сторону.

2. По увеличению минимального значения Fк/Fтi (еще достаточного, чтобы вызвать пассивацию титана) исследуемые металлы располагаются в следующем порядке: Pd, Pt, Au, Re, W, Cu.

Самым эффективным катодом в паре с Ti является Pd и наименее эффективным — Сu.

3. Наличие кислорода в системе и возможность протекания катодных процессов с кислородной деполяризацией облегчают пассивацию титана контактированием с металлами, имеющими недостаточно низкое перенапряжение водорода (W, Сu). Наоборот, в случае контакта титана с металлами, имеющими очень низкое перенапряжение водорода (Pd, Pt, Au, Re) наличие кислорода в системе не играет существенной роли для пассивации титана в кислых средах, т. е. такие металлы будут пассивировать титан и в отсутствие кислорода.

4. Наблюдается прямое соответствие между рядом перенапряжения водорода на исследуемых металлах и способностью их переводить титан в пассивное состояние при контактировании. По увеличению минимального значения Fк/Fтi необходимого для пассивирования Ti, исследуемые металлы располагаются в соответствии с увеличением перенапряжения водорода на них.

5. Насыщение Pd или Pt водородом уменьшает их катодную эффективность и способность переводить титан в пассивное состояние.

6. Величина стандартного потенциала металла непосредственно не определяет его катодную эффективность, а следовательно, и его способность вызывать пассивацию титана.

7. В 40-и 60%-ных растворах H2S04 пассивация титана вследствие контакта с Pd и Re наступает очень быстро и находится в устойчивом состоянии. Пассивация титана в контакте с W в 60%-ной H2S04 наступает не сразу, а через длительный промежуток времени. В 80%-ной H2S04 титан находится в устойчивом активном состоянии в парах с Re и W, и только Pd еще способен пассивировать Ti в этих условиях.

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2013.02.05   

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

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

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

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

15:22 Пруток ВНЖ-95

15:22 Пруток из вольфрамового сплава ВНМ 3-2

15:21 Вольфрамовые шарики

15:15 Вольфрамовые электроды WL-20

15:09 Пруток молибденовый

15:08 Пруток ВНМ 5-3

15:07 Порошок молибденовый МПЧ со склада в Москве

15:02 Пруток вольфрамовый

13:25 Прием , Самовывоз черного и цветного лома. Круглосуточно.

09:18 Сервисное обслуживание и ремонт винтовых компрессорных агрегатов

НОВОСТИ

22 Июня 2017 18:37
Поворотный пешеходный мост через реку Халл в Англии (11 фото, 1 видео)

22 Июня 2017 17:08
Пилотируемый мультикоптер

23 Июня 2017 13:08
Турецкий импорт передельного чугуна за 4 месяца упал на 35%

23 Июня 2017 12:57
”Полиметалл” берет кредит у ”ЕБРР” на сумму $140 млн. для развития проекта Кызыл

23 Июня 2017 11:28
Выпуск стали в Азии в мае 2017 года вырос на 2,4%

23 Июня 2017 10:03
На заводе ”ТЯЖМАШ” успешно испытан кран для Белопорожской МГЭС-1

23 Июня 2017 09:49
”Северсталь Стальные Решения” разработали типовой проект для строительства авиаангаров

НОВЫЕ СТАТЬИ

Каркасные металлоконструкции – основа промышленных и жилых сооружений

Металлокассеты их виды и использование для обустройства фасадов

Принцип работы и особенности эксплуатации бытовых автоматических выключателей

Экономпанели и аксессуары к ним для оснащения торговых помещений

Мебельная фурнитура для шкафов

Квадрат горячекатаный

Легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК)

Разнообразие изделий для тюнинга стрелкового оружия

Силикатно-кальциевые материалы для изготовления отопительного оборудования

Применение паллетных и консольных стеллажей для складского хранения

Световые короба (лайтбоксы). Технология производства и виды

Как подобрать промышленный компрессор?

Надувные матрасы для комфортного отдыха

Грузоподъемная и специальная техника

Основные разновидности нержавеющих листов и их применение

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.