Изобретение относится к области металлургии и конкретно к сплавам на основе алюминия, которые могут использоваться в качестве протектора для защиты подземных стальных конструкций от коррозионного разрушения благодаря достаточно электроотрицательному рабочему потенциалу и повышенным значениям коэффициента пелезного использования (КПИ) протектора.
Известны протекторные сплавы на основе алюминия, содержащие,мас.%:
Галлий —0,005 - 0,03
Алюминий — остальное [1]
и
Галлий — 0,005 - 3,5
Магний —0,1 - 1,0
Алюминий — остальное. [2]
Прототипом заявляемого сплава является протекторный сплав на основе алюминия следующего состава, мас.%:
Железо — 0,2-5,0
Олово — 0,05- 1,0
Алюминий — остальноепо малому патенту №TJ782 от 22.02.2016г. [3].
Однако протекторы из известных сплавов не обеспечивают стабильной защиты стальных конструкции, поскольку из-за образования защитного слоя на поверхности протектора он становится пассивным, токоотдача со временем снижается, к тому же предпочтительнее иметь более высокое значение коэффициента полезного использования (КПИ).
Целью изобретения является создание протекторного сплава на основе алюминия такого химического состава, который обладает высокими значениями КПИ (более 90%) в контакте с защищаемым металлом и низкой величиной саморастворения.
Для достижения данной цели в сплав на основе алюминия, содержащий до 5 мас.% железа и до 10 мас.% кремний дополнительно вводят один металла из группыгаллий, индий и таллий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Железо — 0,15 - 5,0
Кремний — 5,0- 10,0
Один металл из группы
галлий, индий, таллий — 0,1 - 1,0
Алюминий — остальное.
В результате легирования сплава коэффициент полезного использование (КПИ) протектора достигает значений 90-95%.
Расплав опробованных образцов из сплавов заливался в стальную форму диаметром 8 мм и высотой 100 мм при рабочей площади поверхностности анода 3 см2. Исследования электрохимических свойств сплавов проводилось на потенциостате ПИ-50-1.1потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с. В таблице приведены данные по химическому составу анодов-протекторов, рабочие потенциалы анодов относительно хлоридсеребряного электрода (х.с.э.) и их коэффициент полезного использования (КПИ, %).Видно, что заявленные сплавы отличаются более отрицательным значением электрохимического потенциала и повышенными значениями КПИ.
Приведенные в таблице данные относятся к имитированной морской воде, в которой протекторы, содержащие железо, кремний и один металл из группы галлий, индий, таллий оказываются более эффективными по сравнению с протекторами из сплавов алюминия, содержащих лишь марганец и (или) железо. Так, коэффициент полезного использования испытанных анодов достигает значений более 95%, тогда как известные промышленные протекторы работают при значениях КПИ = 56-73% [1-3].
Суть изобретения заключается в разработке состава протектора из алюминиевого сплава, содержащего железа, кремний, легированного одним металлом из группы галлий, индий, таллий.
Преимуществом заявляемого состава является то, что КПИ заявляемого алюминиевого сплава, содержащегожелезо, кремний и один металл из группы галлий, индий, таллий на 20-30 % выше, чем у аналогичных алюминиевых сплавов без указанных добавок (таблица).
Предложенный сплав на основе алюминия можно использовать в качестве эффективного анода-протектора для защиты подземных стальных изделий и конструкций в водных средах, содержащих хлорида натрия.
Промышленная применимость заключается в том, что для получения сплавов в соответствии с заявленной формулой может быть использован вторичный алюминий или не кондиционный металл с повышенным содержанием железа, извлекаемое непосредственно из электролизных ванн алюминиевых заводов.
Таблица. Коррозионно-электрохимические характеристики заявляемого алюминиевого протекторного сплава АЖ5К10 (Al+5% Fe+10%Si) с галлием, индием, таллием и известного сплава (прототипа) по патенту №Tj782 от 22.02.2016г., в среде электролита 3%-ногоNaCl
