ПРОТЕКТОРНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится области металлургии, в частности к сплавам на основе алюминия, которые могут использоваться в каче­стве протектора для защиты стальных конструкций от коррозион­ного разрушения благодаря достаточно электроот­рицательному рабочему потенциалу и повышен­ным значениям коэффициента полезного использования (КПИ) протектора.

Известны протекторные сплавы на основе алю­миния, содержащие, мас.%

Галлий  —  от 0,005 до 0,03

Алюминий  —  остальное                [1]

и

Галлий  —  от 0,005 до 3,5

Магний  —  от 0,1 до 1,0

Алюминий  —  остальное                    [2]

Прототипом заявляемого изобретения является протекторный сплав на основе алюминия следующего состава, мас.%:

Железо  —  от 0,2 до 5,0

Олово  —  от 0,05 до 1,0

Алюминий  —  остальное    [3].

Однако протекторы из известных сплавов не обеспечивают стабильной защиты стальной конструкции, поскольку из-за образования защитного слоя про­тектор 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.

Сущность изобретение заключается в том, что предложенный сплав содержит алюминий, железа, кремний и один из металлов группы свинец, висмут, олово, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Железо  —  от 0,15 до 5,0

Кремний  —  от 5,0 до 10,0

Один из металлов группы

свинец, висмут, олово  —  от 0,01 до 1,0

Алюминий  —  остальное         

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Сплав алюминия с железом (0,5 мас.% железа), расплавляют в корундовых или углеграфитовых тиглях при 750-850⁰С, в печах типа СШОЛ. Далее по очередности вводят лигатуры алюминия с кремнием (10 мас.% кремния), металлические свинец, висмут, олово. Полученный расплав на алюминиевой основе подвергают дегазацию, удаляют шлак с поверхности и заливают пробы для исследования свойств сплавов.

Химический состав и свойства заявляемых сплавов приведены в таблице. Расплав опробованных образцов сплавов заливался в стальную форму диаметром 8 мм и высотой 100 мм при рабочей площади по­верхностности анода 3 см². Исследования коррозионно-электрохимических свойств сплавов проводилось на потенциостате ПИ-50-1.1 потенциостатическим 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, %).

Приведенные в таблице данные относятся к имитированной морской воде, в которой протек­торы, содержащие железо, кремний и один металл из группы свинец, висмут, олово, оказываются более эффективными по сравнению с протекторами из сплавов алюминия, содержащих лишь железо и олова. Так, коэффициент полезного использования испытан­ных анодов достигает значений более 95%, тогда как известные промышленные протекторы работают при значениях КПИ = 68-73% [1-3].

Таким образом, предлагаемые сплавы отличаются более отрицательным значением электрохимического потенциала и повышенными значениями КПИ.

Суть изобретения заключается в разработке состава протектора из алюминиевого сплава, содержащего железа, кремний, легированного одним металлом из группы свинец, висмут, олово.

Преимуществом заявляемого состава является то, что КПИ заявляемого алюминиевого протекторного сплава, содержащего железо, кремний и один металл из группы свинец, висмут, олово на 20-30 % выше, чем у аналогичных алюминиевых сплавов не содержащих указанных добавок (табл.).

Предложенный протекторный сплав на основе алюминия можно использовать в качестве эффективного анода-протектора для защиты стальных изделий, подземных трубопроводов в водных средах, содержащих хлорид-иона.

Промышленная применимость заключается в том, что для получения сплавов в соответствии с заявленной формулой может быть использован вторичный алюминий или не кондиционный (несортовой) 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 свинцом, висмутом, оловом и известного сплава (прототипа) по патенту №Tj782 от 22.02.2016г., в среде электролита 3%-ного NaCl