ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ АМАГ-183 И АМАГ-186 В РАСТВОРАХ HCL

Аморфные металлические сплавы получили широкое применение в различных сферах благодаря особым магнитным, прочностным свойствам и коррозионной устойчивости [1, 3, 5]. Отсутствие дислокаций в аморфных сплавах приводит к тому, что они превосходят прочные легированные стали. Высокая твердость этих сплавов увеличивает износо- и коррозионную стойкость. Поверхность аморфных сплавов на первых этапах коррозии покрыта оксидной пленкой, что препятствует распространению коррозии. Так при обычных условиях они находятся в пассивном состоянии по отношению к коррозионным процессам [2, 4].

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Поляризационные измерения проведены на неподвижном электроде в потенциостатическом режиме с использованием потенциостата Solartron 1285. Электрод для электрохимических измерений с рабочей поверхностью 0,5 см², армированный в оправку из эпоксидной смолы ЭД-5 с отвердителем ПЭПА, перед экспериментом обезжиривался ацетоном. В исследованиях использована трехэлектродная электро­химическая ячейка из стекла “Пирекс” с разделенными катодным и анодным пространствами. Потенциалы пересчитаны по н.в.ш.

Импедансные измерения осуществлялись в трехэлектродной электрохимической ячейке из стекла «Пирекс» на плоском электроде, изготовленном из аморфного сплава АМАГ-183 или АМАГ-186 (рис. 1).

Рисунок 1. Трехэлектродная ячейка из стекла «Пирекс» с разделенным анодным и катодным пространствами

Примечание: 1 − корпус; 2 − рабочий электрод; 3 − вспомогательный платиновый электрод; 4 − электрод сравнения; 5 − электролитический ключ; 6 − кран со шлифом

Исследования проводились при температуре 18-22 °С посредством анализатора частотного отклика Solartron 1255 и потенциостата Solartron 1287 (Великобритания). Частота варьировалась от 10000 до 0,05 Гц, амплитуда напряжения 10 мВ. Электрод выдерживали в растворе 900 секунд для установления стационарного потенциала.

Годографы обрабатывались с помощью программы ZView 3.0a, которая позволяет работать с эквивалентными схемами, содержащими до 20 элементов с помощью поиска коэффициентов сложной функции симплекс-методом. Значения элементов эквивалентной схемы, полученные в опытах, усреднялись.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Основным элементом, входящим в состав аморфных сплавов АМАГ-183 и АМАГ-186, является Co. В качестве легирующих добавок АМАГ содержит Fe, Si, Mn, B и Cr (табл.1).

Таблица 1.

Элементный состав аморфных сплавов серии АМАГ (%)

Ход поляризационных кривых, полученных на образце АМАГ-183, имеет характерный вид для материалов из железа и его сплавов (рис. 2). В катодной области поляризационной кривой отсутствует участок, отвечающий диффузионному контролю, а в анодной не наблюдается области пассивации.

Рисунок 2. Потенциостатические поляризационные кривые в 0,1 М растворе HCl (синяя линия - для аморфного сплава АМАГ‑183, красная - АМАГ-186)

Потенциал коррозии (Е_кор) АМАГ-186 в 0,01М HCl несколько положительнее, чем для АМАГ-183 в том же растворе, что коррелирует увеличением содержания кобальта в материале. Потенциалы коррозии в 0,1М растворе HCl для обоих образцов смещаются в анодную область по отношению к потенциалам в растворе 0,01М HCl, причем потенциал для АМАГ-186 оказывается несколько положительнее, чем для АМАГ-183.

Величины Тафелевых коэффициентов для катодной (b_k) и анодной (b_a) поляризационных кривых близки для сплавов АМАГ-183 и АМАГ-186 в растворах 0,01М HCl и 0,1М НС1. При этом наблю­дается небольшое уменьшение b_k и b_a для АМАГ-186 по сравнению с АМАГ-183, что говорит о стимуляции катодного и анодного процессов.

Величина тока коррозии (i_кор) для АМАГ-183 и АМАГ-186 в 0,1М растворе НСl для образцов выше, чем в 0,01М растворе НС1, что связано с увеличением концентрации частиц Н₃О⁺, являющихся окислителем (табл. 2).

Таблица 2.

Значения электрохимических показателей коррозии аморфных сплавов

Годографы импеданса при потенциале коррозии в водных растворах для образцов серии АМАГ-183 и АМАГ-186 имеют вид полуокруж­ностей, искаженных в низкочастотной области (рис. 3).

Рисунок 3. Годографы импеданса в 0,01М растворе НСl на образце АМАГ-186

При снятии спектров электрохимического импеданса в 0,01М растворе HCl для АМАГ-186 значение величины сопротивления раствора R_s примерно в 2 раза больше, чем для АМАГ-183 (табл. 3). Для обоих образцов наблюдаются весьма низкие значения величины R₂, характеризующей сопротивление переноса заряда в катодном процессе. Сопротивление переноса заряда R₁ для исследуемых случаев на несколько порядков больше, чем R₂, что указывает на преиму­щественно анодный контроль. Импеданс Варбурга (Z_d(R)) для обоих образцов имеет один порядок и различается приблизительно в 1,5 раза.

В растворе 0,1 М НС1 на тех же образцах наблюдается существенное снижение величины сопротивления раствора R_s. Вновь R₂ имеет заниженные значения. Сопротивление переноса заряда в анодном процессе R₁ также на несколько порядков больше, чем R₂, что указывает на преимущественно анодный контроль. Однако для образца АМАГ-186 снижается на порядок по отношению к АМАГ-183 и к значениям в растворе 0,01 М НС1. Значения величины потенциала Варбурга отличаются примерно в 5 раз. Величина емкости двойного электрического слоя имеет тот же порядок, что в растворе 0,01 М НС1, но для образца АМАГ-183 оказывается несколько заниженной.

Таблица 3.

Электрохимические показатели коррозии аморфных сплавов

ВЫВОДЫ

1. В средах с большей кислотность потенциал коррозии для АМАГ-183 и АМАГ-186 смещается в положительную область.
2. Согласно результатам импедансных измерений при потенциале коррозии, для образцов АМАГ-183 и АМАГ-186 наблюдается анодный контроль в средах НС1, повышение кислотности качественно не меняет вид годографов, количественно – соответствующие параметры эквивалентной электрической схемы имеют одинаковый порядок.

Список литературы:

1. Зборщик А.М. Новые материалы в металлургии. // Донецк: ГВУЗ «ДонНТУ», 2008.
2. Золотухин И.В. Аморфные металлические материалы. // Соросовский образовательный журнал, №4, 1997. С. 73-78.
3. Лента быстрозакаленная из магнитомягких аморфных сплавов и магнитомягкого композиционного материала (нанокристаллического сплава). // Технические условия ТУ 14-123-149-2009.
4. Молотилов Б.В., Грацианов Ю.А., Овчаров В.П., Прокошин А.Ф. Аморфные прецизионные сплавы. // Металлургия: стали, сплавы, процессы: сб. трудов ЦНИИЧМ. – М.: Металлургия, 1982. С. 174-184.
5. Судзуки К., Фудзимори Х., Хасимото К. Аморфные металлы / под ред. Ц. Масумото. М.: Металлургия, 1987. 328 с.