Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу
Потенциостатическим методом исследована коррозионная стойкость в 0,1 н растворе КОН, в 0,1 н растворе НCl и в синтетической морской воде детонационных и плазменных покрытий из порошков на основе сплава AlCuFe, легированных скандием, хромом и комплексом элементов (Ti, Cr и Si). Установлена зависимост...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99229 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу / Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, В.Ф. Гольник , З.Г. Ипатова // Автоматическая сварка. — 2007. — № 2 (646). — С. 31-36. — Бібліогр.: 10 назв. — рос |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859695826361647104 |
|---|---|
| author | Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Гольник, В.Ф. Ипатова, З.Г. |
| author_facet | Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Гольник, В.Ф. Ипатова, З.Г. |
| citation_txt | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу / Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, В.Ф. Гольник , З.Г. Ипатова // Автоматическая сварка. — 2007. — № 2 (646). — С. 31-36. — Бібліогр.: 10 назв. — рос |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Потенциостатическим методом исследована коррозионная стойкость в 0,1 н растворе КОН, в 0,1 н растворе НCl и в синтетической морской воде детонационных и плазменных покрытий из порошков на основе сплава AlCuFe, легированных скандием, хромом и комплексом элементов (Ti, Cr и Si). Установлена зависимость электрохимических свойств (потенциала и электрохимической скорости коррозии) покрытий от метода напыления, состава покрытия и содержания в нем квазикристаллической фазы.
Corrosion resistance of detonation and plasma coatings of AlCuFe alloy-based powders alloyed with scandium, chromium and a set of elements (Ti, Cr and Si) in 0.1 n KOH solution, 0.1 n HCl solution and synthetic sea water was studied by the potentiostatic method. Dependence of electrochemical properties (corrosion potential and electrochemical rate) of the coatings upon the spraying method, coating composition and its quasi-crystalline phase content was determined.
|
| first_indexed | 2025-12-01T01:03:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 620.193.41:621.797.7
КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ
ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ AlCuFe,
СОДЕРЖАЩИХ КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ ФАЗУ
Ю. С. БОРИСОВ, А. Л. БОРИСОВА, доктора техн. наук, В. Ф. ГОЛЬНИК , канд. хим. наук,
З. Г. ИПАТОВА, инж. (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Потенциостатическим методом исследована коррозионная стойкость в 0,1 н. КОН, в 0,1 н. НCl и в синтетической
морской воде детонационных и плазменных покрытий из порошков на основе сплава AlCuFe, легированных скандием,
хромом и комплексом элементов Ti, Cr и Si. Установлена зависимость электрохимических свойств (потенциала и
электрохимической скорости коррозии) покрытий от метода напыления, состава покрытия и содержания в нем
квазикристаллической фазы.
К л ю ч е в ы е с л о в а : газотермические покрытия, квазик-
ристаллическая фаза, сплав системы Al–Cu–Fe, коррозион-
ные свойства
После опубликования в 1984 г. первой работы, пос-
вященной квазикристаллам, основное внимание
исследователей было направлено на выяснение их
природы (атомной структуры) и изучению магнит-
ных, электрических, механических свойств, а также
динамики решетки. Вопросы технического при-
менения квазикристаллических материалов требу-
ют более детального изучения такой характерис-
тики, как коррозионная стойкость в различных
агрессивных средах. В связи с высокой хруп-
костью таких материалов их применяют в основ-
ном в виде тонких пленок или покрытий.
Сведения о коррозионной стойкости покрытий,
содержащих квазикристаллическую фазу, весьма
ограничены и относятся к сплавам системы Al–
Cu–Fe и Al–Cu–Fe–Cr [1–6] (такие исследования
проводили в связи с их использованием при из-
готовлении кухонной посуды). Так, в работе [1]
установлена высокая коррозионная стойкость
сплавов, содержащих квазикристаллическую фа-
зу, в 0,1 н. растворе NaOH с pН 13. Сплавы
Al65Cu20Fe15 с 80 % икосаэдрической ψ-фазы,
Al70Cu9Fe10,5Cr10,5 с орторомбическим аппрокси-
мантом декагональной фазы и Al7Cu2Fe с крис-
таллической фазой превосходят по коррозионной
стойкости алюминий. При этом наиболее высокую
коррозионную стойкость имеет сплав, содержа-
щий хром, скорость коррозии которого более, чем
на три порядка ниже, чем у чистого алюминия.
С использованием электрохимических методов
при постоянном и переменном токе исследовали
коррозионную стойкость плазменных покрытий
из сплава Al71Cu8Fe10,5Cr10,5 в 4%-м растворе ук-
сусной кислоты с добавкой 0,5 М Na2SO4 при
температуре 95 °С [2, 4]. Оказалось, что напы-
ленные покрытия несколько уступают по корро-
зионной стойкости литым сплавам того же сос-
тава, однако дополнительный отжиг напыленных
покрытий при температуре 830 °С в течение
20 мин значительно повышает их коррозионную
стойкость. Это, по мнению авторов, связано как
с увеличением плотности покрытия, так и с фор-
мированием декагональной фазы, коррозионно
более стойкой по сравнению с исходной икоса-
эдрической. С другой стороны, значительное раз-
личие β-, λ-фаз от кристаллической и аппрокси-
матной вызывает гальванические эффекты на
межфазных границах и соответственно ухудшает
сопротивление коррозии.
В работе [3] представлены результаты иссле-
дования поведения квазикристаллических сплавов
Al63Cu25Fe12 в щелочных и кислых растворах в
диапазоне значений водородного показателя рН
от 0 до 13 в сравнении с различными кристал-
лическими фазами AlCuFе. Результаты исследо-
вания питтинговой коррозии на поверхности спла-
вов системы Al–Cu–Fе с различным фазовым сос-
тавом (β-, λ-, ψ-, ω-фазы) представлены в работе
[5]. Данные о коррозионном поведении квазик-
ристаллических аппроксимантных фаз в системах
Al–Cu–Fе–Сr и Al–Cr–Fe по сравнению с нержа-
веющей сталью приведены в работе [6].
В настоящей работе исследована коррозионная
стойкость в 0,1 н. растворах КОН, HCl и синте-
тической морской воде плазменных и детонацион-
ных покрытий из порошков нелегированного
сплава системы Al–Cu–Fе (Al63Cu25Fe12), из по-
рошков сплава, легированного скандием (0,265 и
0,44 ат. % Sc) и хромом (8 ат. % Cr), а также
многокомпонентных сплавов систем AlCuFe—
TiCrSi с содержанием второго компонента 5, 15
и 25 ат. %.
© Ю. С. Борисов, А. Л. Борисова, В. Ф. Гольник , З. Г. Ипатова, 2007
2/2007 31
Порошки для нанесения покрытий получали
в ИЭС им. Е. О. Патона методом диспергирования
расплава аргоном и в ИПМ НАН Украины дис-
пергированием расплава водой высокого давле-
ния. Детонационные покрытия, полученные ме-
тодом детонационного напыления (ДН), наносили
на установке «Перун-С» при следующих техно-
логических параметрах: расход рабочих газов,
м3/ч — 0,35 (пропан-бутан), 0,95 (кислород), 0,4
(воздух); дистанция напыления 110 мм. Размер
частиц порошка 40…63 мкм. Плазменные покры-
тия, полученные методом плазменного напыления
(ПН), наносили на установке «Киев-7» при сле-
дующих технологических параметрах: сила тока
200 А, напряжение 330 В, дистанция напыления
200 мм, расход плазмообразующего газа (воздуха)
25 м3/ч. Размер частиц порошка 40…63 или
25…40 мкм. Покрытия наносили на основу при
комнатной температуре и на подогретую до
270 °С. Толщину покрытия измеряли с помощью
микрометра.
Электрохимическое поведение и коррозион-
ную стойкость газотермических покрытий иссле-
довали потенциостатическим методом с исполь-
зованием специально сконструированной при-
жимной ячейки, обеспечивающей односторонний
доступ электролита к покрытию и не требующей
защиты нерабочих поверхностей, как в случае ис-
пользования стандартной ячейки ЯСЭ-2, входя-
щей в комплект потенциостата П-5827 М.
В качестве электрода сравнения применяли
хлоросеребряный электрод, заполненный насы-
щенным раствором хлористого калия, а вспомо-
гательным электродом служила платина.
Электрохимическую скорость и потенциал
коррозии покрытий определяли графическим ме-
тодом по поляризационным кривым (рисунок) пу-
тем экстраполяции тафелевских участков катод-
ной и анодной кривых до E = Eкор.
Характеристика исследованных покрытий и
коррозионные свойства приведены в табл. 1.
Исследованные покрытия отличаются по хи-
мическому и фазовому составу, в том числе по
содержанию квазикристаллической фазы, содер-
Потенциостатические кривые, характеризующие коррозию
плазменных (1) и детонационных (2) покрытий Al63Cu25Fe12
(36 % ψ-фазы) в 0,1 н. растворе КОН
Т а б л и ц а 1. Электрохимические характеристики газотермических покрытий, содержащих квазикристаллическую
(ψ, О1) или аппроксимантную (α) фазу
№ п/п Состав напыляемого
порошка, ат. %
Метод
нанесения Тосн, °С
Характеристика порошка Содержание фаз, мас.%
Метод
получения
Размер частиц,
мкм в порошке в покрытии
1 Al63Cu25Fe12 ДН 20 AP 40...63 45ψ 36ψ
2 Al63Cu25Fe12 ДН 20 BP 40...63 53ψ 17ψ
3 Al63Cu25Fe12 ПН 270 AP 25...40 50ψ 36ψ
4 Al63Cu25Fe12 ПН 20 AP 40...63 45ψ 36ψ
5 Al63Cu25Fe12 ПН 270 AP 40...63 45ψ 45ψ
6 Al63Cu25Fe12 ПН 20 AP 40...63 45ψ 36ψ
7 Al62,735Cu25Fe12Sc0,265 ДН 20 BP 40...63 72ψ 35ψ
8 Al62,56Cu25Fe12Sc0,44 ДН 20 BP 40...63 73ψ 32ψ
9 Al66Cu18Fe8Cr8 ДН 20 BP 40...63 42О1 37O1
10 Al62,735Cu25Fe12Sc0,265 ПН 20 BP 40...63 72ψ 38ψ
11 95Al63Cu25Fe12 + 5TiCrSi ДН 20 BP 40...63 21ψ —
12 85Al63Cu25Fe12 + 15TiCrSi ДН 20 BP 40...63 69α α + АФ
13 75Al63Cu25Fe12 + 25TiCrSi ДН 20 BP 40...63 88α α + АФ
Пр и м е ч а н и е . АР, ВР — соответственно аргоно- и водораспыленный порошок; АФ — аморфная фаза.
32 2/2007
жание которой, как правило, ниже по сравнению
с исходным порошком. Так, легирование квазик-
ристаллического сплава системы Al–Cu–Fe скан-
дием повышает содержание ψ-фазы в исходном
водораспыленном порошке (фракция от –63 до
+40) с 53 до 72…73 мас. %, в детонационном пок-
рытии с 17 до 32…35, а в плазменном с 36 до
38 мас. % (№ 2, 7, 8, 10 табл. 1).
При ПН покрытий из порошка одинакового фа-
зового и фракционного состава более высокое со-
держание ψ-фазы в покрытии наблюдается при на-
пылении на подогретую основу (№ 4 и 5 табл. 1).
Порошки и покрытия из сплава системы Al–
Cu–Fe, легированные хромом, содержат неболь-
шое количество ψ-фазы, основным компонентом
с квазикристаллической структурой в данной сис-
теме является аппроксимант декагональной ква-
зикристаллической фазы О1 (№ 9 табл. 1).
В сплавах системы AlCuFe—TiCrSi, исследо-
ванных впервые, образуется кубический 1/1 ап-
проксимант икосаэдрической фазы α, максималь-
ное содержание которого достигается в порошке
с 25 ат. % второго компонента. В плазменных и
детонационных покрытиях этого состава α-фаза
являтеся основной.
Анализ полученных результатов (табл. 1) сви-
детельствует о том, что для всех исследованных
покрытий, независимо от их состава и метода на-
несения, максимальная электрохимическая ско-
рость коррозии имеет место в растворе щелочи,
минимальная — в морской воде, т. е. скорость
коррозии коррелирует с величиной рН раствора
и уменьшается в области от слабокислых до нейт-
ральных, затем остается неизменной в диапазоне
pН 6…8 и увеличивается с дальнейшим повыше-
нием рН от 8 до 14. Поэтому скорость коррозии
в 0,1 н. растворе HCl (pН 1) выше, чем в нейт-
ральной морской воде (pН 8,0), а в щелочном рас-
творе (рН 13) выше, чем в обоих коррозионных
средах.
Во всех исследованных электролитах скорость
коррозии покрытий системы Al–Cu–Fe, Al–Cu–
Fe–Sc и Al–Cu–Fe–Cr как детонационных, так и
плазменных, зависит от содержания в них ква-
зикристаллической фазы: чем ее больше, тем ниже
скорость коррозии. Так, для детонационных пок-
рытий с 36 % ψ-фазы по сравнению с 17 % (№ 1
и 2 табл. 1) она ниже в растворе КОН в 1,2, в
растворе HCl — в 1,7, в морской воде — в 1,4
раза. Плазменные покрытия с 36 % ψ-фазы в рас-
творе щелочи, соляной кислоты и в морской воде
в среднем соответственно в 5, 3 и в 1,5 раза менее
стойки, чем покрытия, содержащие 45 % ψ-фазы
(№ 3, 4, 6 по сравнению с № 5 табл. 1).
Сравнение результатов исследования корро-
зионной стойкости покрытий из нелегированных
и легированных порошков, полученных в одина-
ковых условиях, показывает, что легирование
сплава системы Al–Cu–Fе 0,265 ат. % скандия по-
вышает коррозионную стойкость детонационного
покрытия в растворах щелочи и кислоты и нес-
колько снижает в морской воде (№ 1 и 7 табл. 1),
а легирование 0,44 ат. % скандия понижает кор-
розионную стойкость покрытий во всех корро-
зионных средах (№ 1 и 8 табл. 1).
Легирование хромом подобно легированию
0,265 ат. % скандия приводит к повышению кор-
розионной стойкости в растворах щелочи и кис-
лоты и снижению в морской воде (№ 1 и 9), при-
чем влияние хрома (8 ат. %) по сравнению со скан-
дием (0,265 ат. %) проявляется более существен-
но. Так, покрытия, легированные хромом, превы-
Окончание табл. 1
№ п/п Состав напыляемого
порошка, ат. %
Электролит
0,1 н. КОН 0,1 н. НСl Морская вода
Е, В i⋅105, А/см2 Е, В i⋅105, А/см2 Е, В i⋅105, А/см2
1 Al63Cu25Fe12 –0,90 6,3 –0,38 3,0 –0,58 0,4
2 Al63Cu25Fe12 –-0,93 7,6 –0,34 5,0 –0,69 0,58
3 Al63Cu25Fe12 –0,78 4,7 –0,44 2,3 –0,47 0,76
4 Al63Cu25Fe12 –0,81 2,3 –0,46 2,1 –0,58 0,83
5 Al63Cu25Fe12 –0,80 1,0 –0,40 0,63 –0,64 0,52
6 Al63Cu25Fe12 –0,84 2,5 –0,44 2,1 –0,51 0,63
7 Al62,735Cu25Fe12Sc0,265 –0,90 4,0 –0,40 1,7 –0,59 1,4
8 Al62,56Cu25Fe12Sc0,44 –0,93 7,6 –0,32 3,9 –0,60 1,6
9 Al66Cu18Fe8Cr8 –0,88 1,3 –0,38 0,91 –0,50 0,76
10 Al62,735Cu25Fe12Sc0,265 –0,89 3,8 –0,38 1,5 –0,58 1,2
11 95Al63Cu25Fe12 + 5TiCrSi –0,54 0,60 –0,35 0,57 –0,48 0,50
12 85Al63Cu25Fe12 + 15TiCrSi –0,57 0,57 –0,35 0,55 –0,40 0,45
13 75Al63Cu25Fe12 + 25TiCrSi –0,50 0,48 –0,35 0,46 –0,51 0,39
2/2007 33
шают по стойкости покрытия, легированные скан-
дием, в 3…6 раз в растворе КОН, в 2…4 — в
растворе HCl и в 1,5…2 раза — в морской воде,
при этом в морской воде они оба уступают по
стойкости покрытиям из нелегированного Al–Cu–
Fе-порошка.
Стандартные электродные потенциалы скан-
дия и хрома в водных растворах одноименных
солей при температуре 25 °С следующие:
Sc3+/Sc = –2,077 В, Cr3+/Cr = –0,744 В, т. е. скан-
дий в ряду напряжений находится гораздо левее
хрома, т.е. менее коррозионно стоек.
Влияние метода напыления на коррозионную
стойкость покрытий в разных средах неоднознач-
но. Так, в растворах щелочи и кислоты плазмен-
ные покрытия из нелегированных порошков по
коррозионной стойкости превосходят детонацион-
ные при одинаковом содержании в них ψ-фазы
(№ 3, 4, 6 по сравнению с № 1). В морской воде
детонационные покрытия являются более корро-
зионностойкими по сравнению с плазменными.
Сравнение коррозионной стойкости покрытий из
порошков, легированных скандием (№ 7 и 10),
показывает, что скорость коррозии плазменных
покрытий по сравнению с детонационными ниже
во всех коррозионных средах.
Наиболее высокую коррозионную стойкость во
всех растворах имеют многокомпонентные дето-
национные покрытия системы Al–Cu–Fe—Ti–Cr–
Si (№ 11–13), при этом электрохимические ха-
рактеристики этих покрытий слабо зависят от их
химического состава, хотя скорость коррозии нем-
ного снижается при увеличении содержания ком-
понента TiCrSi.
Электрохимический процесс коррозии много-
компонентных покрытий в электролитах весьма
сложный, он включает селективное растворение
различных элементов и образование на поверх-
ности новых фаз, например, оксидных, которые
в зависимости от своей структуры могут образо-
вывать прочную пассивирующую пленку. Элек-
трохимические характеристики процесса кор-
розии зависят как от коррозионной среды, так и
от характеристик самого покрытия (химического
и фазового состава, дефектности структуры, по-
ристости и др.).
Влияние различных элементов на параметры
коррозии в определенной степени можно объяс-
нить с учетом ряда их физико-химических харак-
теристик, например стандартного электродного
потенциала и сродства с кислородом (табл. 2).
Исходя из этого, в частности, следует, что скан-
дий как сильный электроотрицательный элемент
должен повышать скорость коррозии, что и наб-
людается в эксперименте при введении в сплав
0,44 ат. % скандия. Вместе с тем, зависимость ха-
рактеристик коррозии от содержания скандия в
покрытии не совсем однозначна, так как скандий
при определенных условиях может усиливать пас-
сивацию алюминия [8], что, по-видимому, имеет
место при введении небольшого количества скан-
дия (0,265 ат. %).
Существенное снижение скорости коррозии
покрытий, легированных хромом, можно связать
с более высоким значением стандартного потен-
циала хрома, а также, как отмечают авторы работ
[2, 4, 6], с повышенной коррозионной стойкостью
декагональной кристаллической фазы по сравне-
нию с икосаэдрической.
Данные табл. 1 показывают, что покрытия из
порошков сплавов системы AlCuFe—TiCrSi по
коррозионной стойкости в кислом и щелочном
растворах существенно превосходят все осталь-
ные исследованные покрытия. Лишь в морской
воде скорость коррозии этих покрытий и покры-
тий из нелегированного порошка практически
одинакова. Как и во всех других случаях, наиболее
агрессивной средой для покрытий из порошков
сплавов системы AlCuFe—TiCrSi является раст-
вор щелочи (хотя скорость коррозии в растворах
кислоты и щелочи отличаются не очень значи-
тельно), наименее — морская вода. Электрохи-
мические характеристики этих покрытий слабо за-
висят от их химического состава, хотя скорость
коррозии несколько снижается с увеличением со-
держания компонента TiCrSi. Повышение корро-
зионной стойкости этих покрытий, по всей веро-
ятности, связано с влиянием титана и хрома, бла-
годаря их электрохимическим характеристикам,
с одной стороны, и высокой прочности оксидов
этих металлов и стойкости к питтинговой кор-
розии, с другой.
Необходимо учитывать и такие факторы, как ше-
роховатость и степень пористости покрытия, раз-
меры и распределение фаз различного химического
состава, протяженность межфазных границ, нали-
чие остаточных внутренних напряжений и т. п., что
отмечается и в работе [4].
На основании полученных экспериментальных
данных можно провести сравнительную оценку
долговечности исследованных покрытий одинако-
вой толщины в рассматриваемых коррозионных
Т а б л и ц а 2. Стандартный электродный потенциал E0 и энтальпия образования оксидов при 25 °С ∆Н [7]
Показатель Al Cu Fe Sc Ti Cr Si
Е0, В –1,66 0,521 –0,44 –2,08 –1,628 –0,91 0,102
∆H, кДж/моль –1676 –173,2 –822,2 –1908,6 –1518 –1140,6 –910,9
Оксид Al2O3 Cu2O Fe2O3 Sc2O3 Ti2O Cr2O3 SiO2
34 2/2007
средах. Такая оценка выполнена исходя из пред-
положения, что при электрохимической коррозии
покрытий на основе сплава AlCuFe в раствор пе-
реходит алюминий в виде иона Al3+.
Согласно работам [9, 10] для количественной
оценки средней за время t скорости электрохи-
мической коррозии может быть использован по-
Т а б л и ц а 3. Результаты расчета прогноза срока службы газотермических покрытий толщиной 500 мкм на основе
сплавов системы Al–Cu–Fe в различных коррозионных средах
№ п/п
Состав
напыляемого
порошка, ат. %
Метод
нанесения
Пикнометри-
ческая плот-
ность, г/см3
Электролит
Электрохими-
ческая ско-
рость кор-
розии, 102
мА/см2
Весовой пока-
затель кор-
розии, 102
г/(м2⋅ч)
Глубинный
показатель
коррозии,
102 мм/год
Срок служ-
бы, лет
1 Al63Cu25Fe12 ДН 4,55
0,1 н. КОН 6,3 21,1 40,6 1,2
0,1 н. НCl 3,0 10,1 19,4 2,6
Морская вода 0,4 1,30 2,5 20,0
2 Al63Cu25Fe12 ДН 4,33
0,1 н. КОН 7,6 25,5 51,6 0,9
0,1 н. НCl 5,0 16,8 34,0 1,5
Морская вода 0,58 1,9 3,8 13,2
3 Al63Cu25Fe12 ПН 4,19
0,1 н. КОН 4,7 15,8 33,0 1,5
0,1 н. НCl 2,3 7,7 16,1 3,1
Морская вода 0,76 2,5 5,2 9,6
4 Al63Cu25Fe12 ПН 4,21
0,1 н. КОН 2,3 7,7 16,0 3,1
0,1 н. р-р НCl 2,1 7,0 14,6 3,4
Морская вода 0,83 2,8 5,8 8,6
5 Al63Cu25Fe12 ПН 4,24
0,1 н. КОН 1,0 3,3 6,8 7,3
0,1 н. НCl 0,63 2,1 4,3 11,6
Морская вода 0,52 1,7 3,5 14,3
6 Al63Cu25Fe12 ПН 4,30
0,1 н. КОН 2,5 8,4 17,1 2,9
0,1 н. НCl 2,1 7,0 14,2 3,5
Морская вода 0,63 2,1 4,3 11,6
7 Al62,735Cu25Fe12Sc0,265 ДН 4,17
0,1 н. КОН 4,0 13,4 28,1 1,8
0,1 н. НCl 1,7 5,7 11,9 4,2
Морская вода 1,4 4,7 9,9 5,0
8 Al62,56Cu25Fe12Sc0,44 ДН 4,12
0,1 н. КОН 7,6 25,5 54,2 0,9
0,1 н. НCl 3,9 13,1 27,8 1,8
Морская вода 1,6 5,4 11,5 4,3
9 Al66Cu18Fe8Cr8 ДН 4,31
0,1 н. КОН 1,3 4,4 8,9 5,6
0,1 н. НCl 0,91 3,0 6,1 8,2
Морская вода 0,76 2,5 5,1 9,8
10 Al62,735Cu25Fe12Sc0,265 ПН 4,22
0,1 н. КОН 3,8 12,7 26,4 1,9
0,1 н. НCl 1,5 5,0 10,4 4,8
Морская вода 1,2 4,0 8,3 6,0
11 95Al63Cu25Fe12 +
+ 5TiCrSi ДН 6,10*
0,1 н. КОН 0,60 2,0 2,9 17,3
0,1 н. НCl 0,57 1,9 2,8 17,9
Морская вода 0,50 1,7 2,5 20,2
12 85Al63Cu25Fe12 +
+ 15TiCrSi ДН 6,01*
0,1 н. КОН 0,57 1,9 2,8 17,9
0,1 н. НCl 0,55 1,8 2,7 18,7
Морская вода 0,45 1,5 2,2 22,8
13 75Al63Cu25Fe12 +
+ 25TiCrSi ДН 5,91*
0,1 н. КОН 0,48 1,6 2,4 21,0
0,1 н. НCl 0,46 1,5 2,3 21,9
Морская вода 0,39 1,3 1,9 26,0
* — теоретическая плотность.
2/2007 35
казатель потери массы, который зависит от плот-
ности тока коррозии:
w = Ai
ZF ,
(1)
где w — скорость коррозии; A — атомная масса
металла; i — плотность тока коррозии; Z — ва-
лентность металла в данном коррозионном про-
цессе; F — постоянная Фарадея.
Если предположить, что покрытия в процессе
коррозии растворяются равномерно по всей пло-
щади, подставив в формулу (1) значение F =
= 96520 А⋅с, получим следующее выражение для
глубинного показателя коррозии П (мм/год):
П = 8,76w
ρ
,
(2)
где ρ — плотность покрытия, г/см3; 8,76 — пе-
реводной коэффициент.
Результаты расчета прогнозируемого срока
службы исследованных покрытий при толщине
500 мкм приведены в табл. 3. Как следует из
таблицы, минимальный срок службы покрытий
наблюдается в растворе щелочи КОН, нижняя гра-
ница которого для детонационных покрытий
Al63Cu25Fe12 c 17 % ψ-фазы и AlCuFe, легирован-
ного 0,44 ат. % скандия, составляет 0,9 лет (№ 2
и 8 табл. 3). Верхняя граница (свыше 20 лет) от-
носится к многокомпонентному покрытию
75Al63Cu25Fe12 + 25 TiCrSi (№ 13 табл. 3).
Такая же картина наблюдается и для растворов
HCl, для которой минимальный срок службы сос-
тавляет 1,5 года для покрытия № 2, а максималь-
ный около 21,9 лет для покрытия № 13.
В морской воде ресурс работы покрытий ми-
нимальный 4,3 года для покрытия № 8, макси-
мальный — 26 лет для покрытия № 13.
Следует отметить, что исследованные покры-
тия надежно защищают Ст.3 электрохимически
во всех изученных электролитах и этим покры-
тиям не нужна пропитка. Покрытие тем лучше
будет защищать такую сталь электрохимически,
чем выше будет разница между потенциалом кор-
розии покрытия и Ст.3. Так, диапазон потенциалов
коррозии покрытий в растворе КОН составляет
(–0,50)…(–0,93) В, а потенциал коррозии Ст.3 в
этом электролите — (–0,08) В. Разница между по-
тенциалами коррозии покрытий и Ст.3 составляет
(–0,42)…(–0,85) В.
Для HCl диапазон потенциалов коррозии пок-
рытий составляет (–0,32)…(–0,46) В, а Ст.3 в этом
растворе имеет потенциал коррозии –0,32 В. Раз-
ница составляет –…(–0,14) В.
Для морской воды разница между потенциала-
ми коррозии покрытия и Ст.3 составляет (–
0,11)…(–0,33) В.
Таким образом, эффективность электрохими-
ческой защиты Ст.3 исследованными покрытия-
ми на основе AlCuFe будет уменьшаться в ряду:
КОН→морская вода→HCl.
Авторы выражают благодарность Научно-
технологическому центру Украины за финансо-
вую поддержку данной работы, которая прово-
дилась в рамках проекта 1630.
1. Dubois J. M., Kanq S. S., Massiani Y. Application of quasic-
rystalline alloys to surface coating of soft metals // J. of Non-
Crystalline Solids. — 1993. — 153, 154. — P. 443–445.
2. Massiani Y., Ait-Yaazza S. Electrochemical corrosion beha-
viour of quasicrystalline coatings in dilute acetic acid // Proc.
of the 5th Inter. conf. on quasicrystals, Avignon, 22-26 May,
1995. — P. 790–793.
3. Rudiger A., Koster U. Corrosion behavior of Al–Cu–Fe qua-
sicrystals // Mater Sci. Eng. — 2000. — 294–296. —
P. 890–893.
4. Quasicrystalline coatings with reduced adhesion for cookwa-
re / J. M. Dubois, A. Proner, B. Bucaille et al. // Ann. Chem.
Fr. — 1994. — 19. — P. 3–25.
5. Electrochemical pitting and repassivation on icosahedral Al–
Cu–Fe, and a comparison with crystalline phases / A. N.
Spurr, J. P. Pinhero, J. D. Sordelet et al. // Mat. Res. Soc.
Symp. Proc. — 1999. — Vol. 553. — P. 275–280.
6. Electrochemical behavior of approximant phases in the Al–
(Cu)–Fe–Cr system / D. Veys, C. Rapin, L. Aranda et al. // J.
of Non-Crystalline Solids. — 2004. — № 11. — P. 1–10.
7. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический спра-
вочник. — Л.: Химия, 1977. — 376 с.
8. Вязовикина Н., Мильман Ю., Сирко А. Новые высокоп-
рочные коррозионностойкие сплавы алюминия // Физ.-
хим. механика материалов. — 2002. — С. 554–558.
9. Жук Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов. —
М.: Металлургия, 1976. — 472 с.
10. Кеше Г. Коррозия металлов. — М.: Металлургия, 1984.
— 400 с.
Corrosion resistance of detonation and plasma coatings of AlCuFe alloy-based powders alloyed with scandium, chromium
and a set of elements (Ti, Cr and Si) in 0.1 n KOH solution, 0.1 n HCl solution and synthetic sea water was studied
by the potentiostatic method. Dependence of electrochemical properties (corrosion potential and electrochemical rate) of
the coatings upon the spraying method, coating composition and its quasi-crystalline phase content was determined.
Поступила в редакцию 29.07.2005
36 2/2007
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99229 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T01:03:47Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Гольник, В.Ф. Ипатова, З.Г. 2016-04-25T10:07:57Z 2016-04-25T10:07:57Z 2007 Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу / Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, В.Ф. Гольник , З.Г. Ипатова // Автоматическая сварка. — 2007. — № 2 (646). — С. 31-36. — Бібліогр.: 10 назв. — рос 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99229 620.193.41:621.797.7 Потенциостатическим методом исследована коррозионная стойкость в 0,1 н растворе КОН, в 0,1 н растворе НCl и в синтетической морской воде детонационных и плазменных покрытий из порошков на основе сплава AlCuFe, легированных скандием, хромом и комплексом элементов (Ti, Cr и Si). Установлена зависимость электрохимических свойств (потенциала и электрохимической скорости коррозии) покрытий от метода напыления, состава покрытия и содержания в нем квазикристаллической фазы. Corrosion resistance of detonation and plasma coatings of AlCuFe alloy-based powders alloyed with scandium, chromium and a set of elements (Ti, Cr and Si) in 0.1 n KOH solution, 0.1 n HCl solution and synthetic sea water was studied by the potentiostatic method. Dependence of electrochemical properties (corrosion potential and electrochemical rate) of the coatings upon the spraying method, coating composition and its quasi-crystalline phase content was determined. Авторы выражают благодарность Научно-технологическому центру Украины за финансовую поддержку данной работы, которая проводилась в рамках проекта 1630. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу Corrosion resistance of thermal coatings of AlCuFe-based alloys containing a quasi-crystalline phase Article published earlier |
| spellingShingle | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Гольник, В.Ф. Ипатова, З.Г. Научно-технический раздел |
| title | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу |
| title_alt | Corrosion resistance of thermal coatings of AlCuFe-based alloys containing a quasi-crystalline phase |
| title_full | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу |
| title_fullStr | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу |
| title_full_unstemmed | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу |
| title_short | Коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе AlCuFe, содержащих квазикристаллическую фазу |
| title_sort | коррозионная стойкость газотермических покрытий из сплавов на основе alcufe, содержащих квазикристаллическую фазу |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99229 |
| work_keys_str_mv | AT borisovûs korrozionnaâstoikostʹgazotermičeskihpokrytiiizsplavovnaosnovealcufesoderžaŝihkvazikristalličeskuûfazu AT borisovaal korrozionnaâstoikostʹgazotermičeskihpokrytiiizsplavovnaosnovealcufesoderžaŝihkvazikristalličeskuûfazu AT golʹnikvf korrozionnaâstoikostʹgazotermičeskihpokrytiiizsplavovnaosnovealcufesoderžaŝihkvazikristalličeskuûfazu AT ipatovazg korrozionnaâstoikostʹgazotermičeskihpokrytiiizsplavovnaosnovealcufesoderžaŝihkvazikristalličeskuûfazu AT borisovûs corrosionresistanceofthermalcoatingsofalcufebasedalloyscontainingaquasicrystallinephase AT borisovaal corrosionresistanceofthermalcoatingsofalcufebasedalloyscontainingaquasicrystallinephase AT golʹnikvf corrosionresistanceofthermalcoatingsofalcufebasedalloyscontainingaquasicrystallinephase AT ipatovazg corrosionresistanceofthermalcoatingsofalcufebasedalloyscontainingaquasicrystallinephase |