Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению алюминиевых сплавов с железом, свинцом, оловом и висмутом, которые могут использоваться в качестве анодов (протекторов) при защите от коррозии стальных сооружений.
Способ получения коррозионностойких алюминиевожелезовых сплавов предусматривает операции плавки сплавов при температуре 850 – 950 0С и их легирования элементом из группы свинец, олово, висмут в количествах 0,1 – 1 мас.%.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКИХ АЛЮМИНИЕВОЖЕЛЕЗОВЫХ СПЛАВОВ.
(51) МПК: С22С 1/02
Сведения о документе ▾
- (11) Номер документа
- 840
- (13) Код типа документа
- PP
- (51) МПК
- С22С 1/02
- (45) Дата публикации
- 30.03.2017
- Статус
- Прекратил действие
Заявка ▾
- (21) Рег. номер заявки
- 1601078
- (22) Дата подачи заявки
- 01.12.2016
Лица ▾
- (71) Заявитель(и)
- Физико-технический институт имени С.У. Умарова Академии Наук Республики Таджикистан (TJ).
- (72) Автор(ы)
- Ганиев И.Н.(TJ); Сафаров А.Г.(TJ); Одинаев Ф.Р.(TJ); Кабутов К.(TJ); Муминов Х.Х.(TJ); Амонов И.Т.(TJ); Раджабалиев С. (TJ).
- (73) Патентообладатель(и)
- Физико-технический институт имени С.У. Умарова Академии Наук Республики Таджикистан (TJ).
Реферат
Формула изобретения
1. Способ получения коррозионностойких алюминиевых сплавов включающий путем рас-плавления сплава алюминия с железом или некондиционного алюминия с повышенным содержанием железа, отличающейся тем, что с целью повышения коррозионной стойкости и снижения угара, сплав легируется элементами из группы свинец, олово и висмут в количествах 0,1 – 1 мас.%, а процесс плавки и легирование проводится при температурах 850 – 950 0С.
Описание
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению алюминиевых сплавов с железом и другими легирующими компонентами, которые используются в машиностроении, автомобильной технике, при получении анодов для защиты от коррозии стальных конструкций. Аналогом данного изобретения является известный “Способ получения алюминиево-кремниевых сплавов”, включающий дробление кристаллического кремния, введение его в расплавленный алюминий порциями с перемешиванием и растворение кремния при 850 – 900 0С, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения кремния и качества сплавов и сокращения продолжительности плавки и потерь алюминия и кремния, введение кремния осуществляют на поверхность расплава алюминия при 665 – 680 0Сс последующим нагревом расплава до 850 – 900 0С со скоростью 2 – 5 град/мин. по патенту РФ №2010881 от 29.12.1991г.
Прототипом изобретения является “Способ получения алюминиевых сплавов”, по патенту (А.С.) №1063855 от 23.03.1982 г., включающий расплавление сплава и введение легирующих элементов в расплав, отличающийся тем, что с целью повышения механических свойств алюминиевых сплавов, содержащих магний, хром и/или кремний, легированных никелем, марганцем и/или медью, легирующие элементы вводят в расплав при 1050 –
1150 0С.
Недостатком данного способа является высокая температура технологического процесса получения сплавов путём легирования при температурах 1050 – 1150 0С. При данной температуре происходит значительный угар таких компонентов, как магний, цинк и другие металлов. Таким образом, данный способ не обеспечивает получения сплавов заданного химического состава, соответствующего требованиям ГОСТ на составы алюминиевых сплавов.
Целью изобретения является получения коррозионностойких алюминиевожелезовых сплавов, легированных элементом из группы свинца, олова, висмут при более низких температурах плавки и литья.
Для получения сплавов были использованы алюминий некондиционных марок с повышенным содержанием железа (до 5 мас.%), которые непосредственно извлекается из одного электролизных ванн алюминиевой компании ГУП ТАЛКО. Сплавы алюминия с железом заданного состава могут быть получены также из некондиционного алюминия с повышенным содержанием железа путём дополнительного легирования его стальным ломом до необходимого уровня железа. Технологический процесс получения сплавов осуществляется в печах сопротивления при температуре 850– 950 0С. Затем для улучшения коррозионной стойкости алюминиевожелезовых сплавов расплав охлаждается до температуры 780 – 850 0С и дополнительно легируется одним металлом из группы свинец, олово, висмут до 1 мас.%.
Из расплава, для исследования коррозионноэлектрохимических характеристик, отливаются цилиндрические образцы диаметром 8 мм и 140 мм в графитовую изложницу. Состав полученных сплавов выборочно контролируется на содержание железа с помощью квантометра.
Исследование коррозионноэлектрохимических свойств полученных образцов сплавов проводится на импульсном патенциостате ПИ –50.1.1 потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости раз-вёртки потенциала 2 мВ/с, в среде электролита NaCl. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, а вспомогательным-платиновый. Скорость коррозии определялось по току коррозии по формуле где K=0,335 для алюминия. Расчёт тока коррозии осуществляли по катодной кривой с учетом таффелевской константы равной 0,12В.
Результаты исследования коррозионноэлектрохимического поведения алюминиевожелезовых сплавов со свинцом, висмутом и оловом обобщены в табл. 1.
Коррозионно-электрохимические характеристики сплава АЖ 4,5 (Al+4,5% Fe), легированного свинцом, оло-вом и висмутом в среде электролита 3%-ного NaCl
Легирующий элемент Содержание,
мас.% Электрохимические потенциалы, (х.с.э.) В Скорость коррозии
-Есв.кор. -Екор. -Еп.о. -Ер.п. iкор. . 10-2 K.10-3
А/м2 г/м2.ч
Sn
- 0,738 1,020 0,610 0,784 0,024 8,04
0.05 0,770 0,998 0,740 0,810 0,018 6,03
0.1 0,780 0,965 0,720 0,780 0,017 5,69
0.5 0,855 0,950 0,610 0,760 0,016 5,36
1.0 0,970 0,990 0,610 0,750 0,013 4,36
продолжение таблицы 1.
Pb
- 0,738 1,020 0,610 0,785 002,4 8,04
0.05 0,670 0,998 0,610 0,760 001,6 5,36
0.1 0,646 0,964 0,610 0,750 001,5 5,03
0.5 0,670 0,956 0,580 0,740 001,4 4,69
1.0 0,670 0,928 0,560 0,710 001,2 4,02
Bi
- 0,738 1,020 0,610 0,784 0,024 8,04
0.05 0,730 0,920 0,600 0,734 0,0155 5,19
0.1 0,730 0,908 0,580 0,740 0,014 4,69
0.5 0,726 0,904 0,600 0,740 0,013 4,35
1.0 0,750 0,956 0,660 0,740 0,011 3,69
Как видно, добавки свинца, олова и висмута в 2 раза повышают коррозионную устойчивость алюминиевожелезового сплава АЖ 4,5 (Al + 4.5%Fe) в среде электролита NaCl. При этом высокий отрицательный потенциал коррозии сплавов мВ позволяют использовать их в качестве протекторов при защите от коррозии стальных конструкции с потенциалом коррозии (– 420) мВ. Разность потенциала составляет мВ, что обеспечивает степень защиты от коррозии на уровне
Таблица 2
Химический состав сплавов (мас.%) полученных по известному способу
(патент РФ №1063855) и предлагаемому способу.
Способ Содержание легирующих компонентов по шихте (для получения сплавов) Содержание легирующих компонентов по шихте (после получения сплавов)
Fe Pb Sn Bi Fe Pb Sn Bi
По предлагаемому
cпособу при температуре 950 0С 4,5
4,5 0,1
0,5 0,1
0,5 0,1
0,5 4,45
4,49 0,09
0,48 0,09
0,49 0,091
0,47
По известному способу
(Патент РФ №1063855 при температуре 1150 0С) 4,5
4,5 0,1
0,5 0,1
0,5 0,1
0,5 4,3
4,3 0,05
0,28 0,059
0,29 0,06
0,31
Результаты химического анализа сплавов полученных по предлагаемому способу и известному способу по патенту РФ №1063855 представлены на табл. 2. Как видно угар легирующих компонентов (свинец, олово, висмут) при получении сплавов по известному способу составляет 40 – 50% от состава шихты, что является недопустимым, а по предлагаемому способу угар составляет не более 5 – 10%.
Прототипом изобретения является “Способ получения алюминиевых сплавов”, по патенту (А.С.) №1063855 от 23.03.1982 г., включающий расплавление сплава и введение легирующих элементов в расплав, отличающийся тем, что с целью повышения механических свойств алюминиевых сплавов, содержащих магний, хром и/или кремний, легированных никелем, марганцем и/или медью, легирующие элементы вводят в расплав при 1050 –
1150 0С.
Недостатком данного способа является высокая температура технологического процесса получения сплавов путём легирования при температурах 1050 – 1150 0С. При данной температуре происходит значительный угар таких компонентов, как магний, цинк и другие металлов. Таким образом, данный способ не обеспечивает получения сплавов заданного химического состава, соответствующего требованиям ГОСТ на составы алюминиевых сплавов.
Целью изобретения является получения коррозионностойких алюминиевожелезовых сплавов, легированных элементом из группы свинца, олова, висмут при более низких температурах плавки и литья.
Для получения сплавов были использованы алюминий некондиционных марок с повышенным содержанием железа (до 5 мас.%), которые непосредственно извлекается из одного электролизных ванн алюминиевой компании ГУП ТАЛКО. Сплавы алюминия с железом заданного состава могут быть получены также из некондиционного алюминия с повышенным содержанием железа путём дополнительного легирования его стальным ломом до необходимого уровня железа. Технологический процесс получения сплавов осуществляется в печах сопротивления при температуре 850– 950 0С. Затем для улучшения коррозионной стойкости алюминиевожелезовых сплавов расплав охлаждается до температуры 780 – 850 0С и дополнительно легируется одним металлом из группы свинец, олово, висмут до 1 мас.%.
Из расплава, для исследования коррозионноэлектрохимических характеристик, отливаются цилиндрические образцы диаметром 8 мм и 140 мм в графитовую изложницу. Состав полученных сплавов выборочно контролируется на содержание железа с помощью квантометра.
Исследование коррозионноэлектрохимических свойств полученных образцов сплавов проводится на импульсном патенциостате ПИ –50.1.1 потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости раз-вёртки потенциала 2 мВ/с, в среде электролита NaCl. Электродом сравнения служил хлорсеребряный, а вспомогательным-платиновый. Скорость коррозии определялось по току коррозии по формуле где K=0,335 для алюминия. Расчёт тока коррозии осуществляли по катодной кривой с учетом таффелевской константы равной 0,12В.
Результаты исследования коррозионноэлектрохимического поведения алюминиевожелезовых сплавов со свинцом, висмутом и оловом обобщены в табл. 1.
Коррозионно-электрохимические характеристики сплава АЖ 4,5 (Al+4,5% Fe), легированного свинцом, оло-вом и висмутом в среде электролита 3%-ного NaCl
Легирующий элемент Содержание,
мас.% Электрохимические потенциалы, (х.с.э.) В Скорость коррозии
-Есв.кор. -Екор. -Еп.о. -Ер.п. iкор. . 10-2 K.10-3
А/м2 г/м2.ч
Sn
- 0,738 1,020 0,610 0,784 0,024 8,04
0.05 0,770 0,998 0,740 0,810 0,018 6,03
0.1 0,780 0,965 0,720 0,780 0,017 5,69
0.5 0,855 0,950 0,610 0,760 0,016 5,36
1.0 0,970 0,990 0,610 0,750 0,013 4,36
продолжение таблицы 1.
Pb
- 0,738 1,020 0,610 0,785 002,4 8,04
0.05 0,670 0,998 0,610 0,760 001,6 5,36
0.1 0,646 0,964 0,610 0,750 001,5 5,03
0.5 0,670 0,956 0,580 0,740 001,4 4,69
1.0 0,670 0,928 0,560 0,710 001,2 4,02
Bi
- 0,738 1,020 0,610 0,784 0,024 8,04
0.05 0,730 0,920 0,600 0,734 0,0155 5,19
0.1 0,730 0,908 0,580 0,740 0,014 4,69
0.5 0,726 0,904 0,600 0,740 0,013 4,35
1.0 0,750 0,956 0,660 0,740 0,011 3,69
Как видно, добавки свинца, олова и висмута в 2 раза повышают коррозионную устойчивость алюминиевожелезового сплава АЖ 4,5 (Al + 4.5%Fe) в среде электролита NaCl. При этом высокий отрицательный потенциал коррозии сплавов мВ позволяют использовать их в качестве протекторов при защите от коррозии стальных конструкции с потенциалом коррозии (– 420) мВ. Разность потенциала составляет мВ, что обеспечивает степень защиты от коррозии на уровне
Таблица 2
Химический состав сплавов (мас.%) полученных по известному способу
(патент РФ №1063855) и предлагаемому способу.
Способ Содержание легирующих компонентов по шихте (для получения сплавов) Содержание легирующих компонентов по шихте (после получения сплавов)
Fe Pb Sn Bi Fe Pb Sn Bi
По предлагаемому
cпособу при температуре 950 0С 4,5
4,5 0,1
0,5 0,1
0,5 0,1
0,5 4,45
4,49 0,09
0,48 0,09
0,49 0,091
0,47
По известному способу
(Патент РФ №1063855 при температуре 1150 0С) 4,5
4,5 0,1
0,5 0,1
0,5 0,1
0,5 4,3
4,3 0,05
0,28 0,059
0,29 0,06
0,31
Результаты химического анализа сплавов полученных по предлагаемому способу и известному способу по патенту РФ №1063855 представлены на табл. 2. Как видно угар легирующих компонентов (свинец, олово, висмут) при получении сплавов по известному способу составляет 40 – 50% от состава шихты, что является недопустимым, а по предлагаемому способу угар составляет не более 5 – 10%.
(56) Документы, цитированные в отчёте
1. RU 2010881 C1, “Способ получения алюминиевокремниевых сплавов”. С 22 С 1/02.
2. RU 1063855 A, “Способ получения алюминиевых сплавов”. С 22 С 1/02.
3. RU 2215803 С2, “Способ получения алюминиевого сплава”. С 22 С 1/03.
4. RU 2418084 С2, “Способ получения алюминиевых сплавов для прокатки фольги”. С 22 С 1/02.
5. RU 2542191 С1, “Способ получения лигатур для производства алюминиевых сплавов”. С 22 С 35/00.
6. RU 2401327 С2, “Способ получения алюминиевых сплавов электролизом”. С 25 С 3/36.
7. RU 2058410 С1, “Способ получения сплавов алюминия со свинцом”. С 22 С 1/02.
8. RU 2038398 С1, “Способ получения алюминиевых сплавов”. С 22 С 1/06.
2. RU 1063855 A, “Способ получения алюминиевых сплавов”. С 22 С 1/02.
3. RU 2215803 С2, “Способ получения алюминиевого сплава”. С 22 С 1/03.
4. RU 2418084 С2, “Способ получения алюминиевых сплавов для прокатки фольги”. С 22 С 1/02.
5. RU 2542191 С1, “Способ получения лигатур для производства алюминиевых сплавов”. С 22 С 35/00.
6. RU 2401327 С2, “Способ получения алюминиевых сплавов электролизом”. С 25 С 3/36.
7. RU 2058410 С1, “Способ получения сплавов алюминия со свинцом”. С 22 С 1/02.
8. RU 2038398 С1, “Способ получения алюминиевых сплавов”. С 22 С 1/06.
📎 Прикреплённые файлы
-
М.пат. 840.pdf⬇ Скачать