РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1 Особенности свойств аморфных сплавов 9
1.2 Электрохимия и коррозия аморфных сплавов 11
1.3 Электрохимия никеля, железа и аморфных сплавов на их основе
в хлоридсодержащих средах 13
1.4 Коррозия сплава 2НСР 14
1.5 Способы описания электрохимического равновесия в растворах.
Диаграмма Пурбэ для системы сплав
2НСР - Н2О 15
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 18
2.1 Методика снятия вольтамперограмм 19
2.2 Оборудование, реактивы, приготовление растворов 19
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 21
3.1 Электрохимическое поведение аморфного сплава 2НСР
в электролите с рН = -1 21
3.2 Электрохимическое поведение аморфного сплава 2НСР
в электролите с рН = 7 33
3.3 Электрохимическое поведение аморфного сплава 2НСР
в электролите с рН = 14 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 58
ПРИЛОЖЕНИЕ А 61
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 65
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
В начале 60-х годов в научном мире распространилось сообщение о том, что получены металлические сплавы, не имеющие кристаллической структуры. Металлы и сплавы с беспорядочным расположением атомов стали называть аморфными металлическими стеклами. Открытие аморфных металлических стекол внесло большой вклад в науку о металлах, существенно изменив наши представления о них. Оказалось, что аморфные металлы разительно отличаются по своим свойствам от кристаллов того же состава, для которых характерно упорядоченное расположение атомов. Аморфные металлы часто называют материалами будущего, что обусловлено уникальностью их свойств, не встречающихся у обычных кристаллических металлов. Широкому распространению аморфных металлов препятствует высокая себестоимость, не очень большая термическая устойчивость (склонность к температурной релаксации / микрокристаллизации из-за того, что аморфное состояние является, по сути, метастабильным, и повышенная температура лишь ускоряет кристаллизацию), а также малые размеры получаемых лент, проволоки, гранул. При комнатной температуре аморфные сплавы могут сохраняться в течении 104 - 105 лет. Кроме того, применение аморфных сплавов в конструкциях ограничено из-за их низкой свариваемости.
Аморфное состояние твердого тела до сих пор активно изучается современным материаловедением. Особенности структуры аморфных сплавов, вернее, отсутствие таковой, непосредственно сказываются на механических и физико - химических свойствах.
Коррозионная стойкость сплавов существенно зависит от их состава, но, в целом, почти все аморфные сплавы обладают высоким сопротивлением коррозии в различных средах, являясь химически однородными. Существуют данные, свидетельствующие о выраженных ковалентных связях, наличии ковалентных комплексов и меньшей концентрации свободных носителей заряда в аморфном состоянии. Величина свежеобразованной поверхности аморфных сплавов в исходном состоянии свидетельствует о наличии на поверхности оксидных пленок, в которых энергия связи Me-O выше, чем у кристаллических сплавов. В аморфных сплавах отсутствуют границы зерен, линейные дефекты типа дислокации и кристаллографическая анизотропия, другими словами, высоколокализованные области с избыточной энергией. Эти особенности обеспечивают уникальность коррозионного и электрохимического поведения аморфных сплавов.
Универсальной моделью для определения поверхностных фаз при коррозии сплавов являются диаграммы потенциала E-pH. Таким образом, целью данной работы является комплексное изучение электрохимических свойств аморфного сплава 2НСР при различных рН в хлорид содержащих электролитах.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- получение анодно-катодных циклических вольтамперограмм при скоростях развертки потенциала 10, 30, 50, 70, 100 мВ/с на электродах, изготовленных на основе аморфного сплава 2НСР с учетом особенностей морфологии сторон ленты при рН = -1, 7, 9;
- интерпретация получаемых ЦВА и сравнение этих данных с данными диаграммы Пурбе для сплава 2НСР;
- определение по зависимостям характеристик получаемых пиков от скоростей поляризации контроля лимитирующей стадии и механизма образования анодного осадка или восстановления поверхностных фаз;
- получение микрофотографий обработанных с помощью потенциостатиче- ской поляризации образцов сплава;
- рентгеноспектральный анализ обработанных с помощью потенциостатиче- ской поляризации образцов сплава.
Научная новизна и практическая значимость работы определяются тем, что изучение электрохимии аморфных сплавов остается актуальной областью исследований в материаловедении, не смотря на то, что различными авторами уже накоплен обширный материал. Это обусловлено уникальными свойствами самих материалов подобного рода, потребностью в них приборостроения и отсутствием систематического подхода к изучению их коррозионностойкости. Одним из самых популярных аморфных сплавов на основе железа является сплав 2НСР, который и явился объектом исследований в данной дипломной работе.
По результатам проведенных в работе исследований сделаны следующие выводы.
1. Анодную область при трех изученных рН можно условно разделить на три части, предельные токи растворения в которых демонстрируют слабую зависимость от морфологии стороны сплава и наличия предварительной катодной активации сплава. Потенциалы анодных пиков с увеличением рН сдвигаются в анод - ную область, т.е. перенапряжение соответствующих процессов увеличивается, как и токи.
2. Применение характеристических критериев к вольтамперограммам позволило сделать однозначный вывод о контролирующей стадии процесса при потен - циале первого максимума только в случае рН = -1. При рН = 7 наблюдается контроль смешанный, либо кинетический, а при рН = 14 - кинетический.
3. При потенциале первого анодного максимума вольтамперограммы предполагается образование адсорбционного осадка солей, хотя соответствующий критерий не смог подтвердить это точно. Однако предполагаемая солевая пассивация рабочей поверхности подтверждается микроскопическими исследованиями и рентгенофлуоресцентным анализом.
4. При всех изученных рН суммарная реакция при потенциале первого анод - ного пика проходит через одноэлектронные стадии.
5. При сравнении полученных при трех различных рН результатов с данными расчетной диаграммы Пурбэ мы видим явное расхождение, которое можно объяснить очень просто: состав электролита очень важен при рассмотрении образующихся поверхностных фаз, составлении прогнозов по коррозионной стойкости не может обходиться без учета этого фактора. Т.к. хлорид-ионы являются отличными депассиваторами за счет своей способности растворять хемосорбированные оксидные фазы, сплав 2НСР нестоек в отношении электрохимической коррозии во всем интервале рН и потенциалов, за исключением области термодинамической стабильности металлического аморфного состояния.
