ЦИНК – АЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к цинк – алюминиевым сплавам с содержанием алюминия 5–55 мас.%, предназначенных в качестве антикоррозионного покрытия для защиты стальных сооружений от коррозии.
Цель изобретения является улучшение коррозионной стойкости сплава на основе цинка с алюминием, что достигается дополнительным введением в нём железо. Сплав на основе цинка содержит, мас.%:
Al 5.0-55.0;
Fe 0.1-0.5;
Zn – остальное.
Скорость коррозии заявляемого сплава составляет 0.52-0.132 г/м2∙ч.
Цинк - алюминиевый сплав c содержанием легирующего компонента (0.1 мас.% железо) позволяет получить покрытия стойкие к агрессивным атмосферам, а также против газовой коррозии, что объясняется быстрым заполнением пор продуктами коррозии цинка

Изобретение относится к сплавам на основе цинка, предназначенным в качестве антикоррозионного покрытия для защиты от коррозии стальных конструкций, изделий и сооружений.
Известен сплав на основе цинка, содержащего алюминий 5,0-55%; стронций или барий 0,005-0,3%; цинк – остальное [1].
Прототипом изобретения является сплав на основе цинка следующего химического состава: 5-55% алюминия; 0,1-0,5% эрбия; остальное-цинк [2]. Однако покрытия из известных сплавов не обеспечивают стабильной защиты стальных конструкций, изделий и сооружений от коррозии, так как имеют более низкую устойчивость к коррозионным воздействиям. Особенно низкие противокоррозионные свойства указанных сплавов проявляется в хлоридсодержащих средах, типа морской среды.
Скорость коррозии известных сплавов в два раза выше чем у заявляемого сплава и потому не обеспечивают длительную эксплуатацию стальных конструкции.
Цель изобретения является улучшение коррозионной стойкости сплава на основе цинка с алюминием, что достигается дополнительным введением в нём железо. Сплав на основе цинка содержит, мас.%: алюминий 5.0-55.0; железо 0.1-0.5; цинк – остальное. Скорость коррозии заявляемого сплава составляет 0.52-0.132 г/м2∙ч.
Таблица 1
Скорость коррозии заявляемого
цинк – алюминиевого сплава
с железом, в среде электролита 3%-ного NaCl
Химический состав аявляемого сплава, мас.%;
Zn - остальное Электрохимические свойства Скорость коррозии
Есв.корр. Епо. iкор.10-2 К∙10-3
Алюминий Железо В В А/м2 г/м2∙ч
5 0.1 0.796 1.086 0.043 0.52
5 0.5 0.786 1.080 0.039 0.47
55 0.1 0.775 0.990 0.017 0.132
55 0.5 0.770 0.986 0.016 0.124
Таблица 2
Скорость коррозии цинк – алюминиевого сплава с эрбием,в среде электролита 3%-ного NaCl
Химический состав известного сплава, мас.%; Zn - остальное Электрохимичес-кие свойства Скорость коррозии
Есв.корр. Епо. iкор.10-2 К∙10-3
Алюминий Эрбий В В А/м2 г/м2∙ч
5 0.1 1.064 0.945 0.064 0.78
5 0.5 1.107 0.970 0.072 0.90
55 0.1 1.008 0.870 0.028 0.205
55 0.5 1.025 0.905 0.030 0.220
Сравнение данных таблиц 1 и 2 свидетельствуют о преимуществе заявляемого сплава перед известным [2].
Сплавы цинка с алюминием (Zn5Al, Zn55Al) c оптимальным содержанием легирующего компонента (0.1 мас.% железо) позволяют получить покрытия стойкие к агрессивным атмосферам, а также против газовой коррозии, что объясняется быстрым заполнением пор продуктами коррозии цинка.
Изобретение иллюстрируются следующими примерами.
Для получения сплавов использовали цинк марки Ц1 (ГОСТ 3640-94), алюминий марки А7 (99.7%Al).
Сплавы составы которых приведены в таблице 1, сплавляют при 750-800°С в печах сопротивления или вакуумной печи. Расплав перемешивают, снимают шлак, вводят расчетное количество железо (лигатура алюминия с 2.18% железом) и отбирают пробу для химического анализа, исследования коррозионных и электрохимических свойств. Образцы для исследования коррозионно-электрохимических свойств имели цилиндрическую форму, диаметром 8 мм и длиной 140 мм. Исследования проводили в растворе электролита 3%-ного NaCl, потенциостатическим методом на потенциостате ПИ-50.1.1 со скоростью развёртки потенциала 2 мВ/сек с выходом на программатор ПР-8 и самописец ЛКД-4. В качестве вспомогательного–электрода использовали платиновый электрод. Потенциодинамические кривые снимали следующим образом: от стационарного потенциала после выдержки электрода в растворе 1 час, шли в анодную область до значения тока – 5мА, затем обратным ходом достигали потенциала коррозии, после чего заходили в глубоко катодную область до значения потенциала Е= -1.6 В, и обратным ходом до значения тока, равного нулю, далее снимали ход анодной кривой до значения тока 5мА. Анодные кривые обрабатывались. Рассчитанные из катодных ветвей кривых значения скорости коррозии сплавов обобщены в таблицах 1 и 2. Видно, что по коррозионной устойчивости заявляемый цинк-алюминиевый сплав, содержащий железо превосходит известный цинк-алюминиевый сплав с эрбием [2].
Пример расчёта состава шихты для получения 1кг сплава Zn55Al, мас.% :
Al – 320 гр.
Лигатура состава Al +2,18% Fe – 230 гр.
Zn – 450 гр.
Пример расчёта на 100 гр. сплава Zn55Al.
100 гр. 2,18 гр.
X 0.5 гр.
X = 100x0.5/2.18 = 22.94.
55 гр. Al+22,94 гр.
Лигатура (Al +2,18%Fe) = 77,94 гр.
Для получения 100 гр. сплава
К = 55/77,94 = 0,7057
55x0.7057 = 38.81 гр. чистого алюминия.
22.94x0.7057 = 16.19 гр. лигатуры.

Таблица 3.
Zn55Al (2,18%Fe)

мас.% Al+Лигатура(Al+2,18%Fe) ( гр.) Zn,
(гр.)
0,1 50,76 + 4,24 = 55 45
0,5 38,81 + 16,19 = 55 45

Пример расчёта на 100 гр. сплава Zn5Al

100 гр. 2,18 гр.
X 0.5 гр.


X = 100x0.5/2.18 = 22.94
5 гр. Al+22,94 гр. = 27,94
Лигатура (Al +2,18%Fe) = 27,94 гр.
Для получения 100 гр. сплава К = 5/27,94 = 0,179
5x0.179 = 0,89гр. чистого алюминия.
22.94x0.179 =4,11гр. лигатуры.
Таблица 4.
Zn5Al (2,18%Fe)

мас.% Al+Лигатура(Al+2,18%Fe) ( гр.) Zn,
(гр.)
0,1 2,61 + 2,39= 5 95
0,5 0,89 + 4,1 = 5 95

1. Ганиев И.Н., Алиев Дж.Н., Обидов З.Р., Ганиева Н.И. Цинк-алюминиевый сплав. Малый патент № TJ 276 от 19. 05. 2009г.
2.Ганиев И.Н., Обидов З.Р., Амонова А.В., Сафаров А., Джураева М. Цинк-алюминиевый сплав. Малый патент № TJ 422 от 09. 02. 2011г