Изобретение относится к области металлургии, в частности к цинк-алюминиевым сплавам, предназначенным в качестве анодного покрытия для защиты от коррозии защиты стальных изделий, конструкций и сооружений.
Известен сплав на основе цинка, содержащего мас.%: алюминий 5.0-55; стронций или барий 0.005-0.3; цинк – остальное [1].
Прототипом является сплав на основе цинка следующего химического состава: 5-55 мас.% алюминия; 0.1-0.5 эрбий, остальное-цинк [2].
Однако покрытия из известных сплавов не обеспечивают стабильной защиты стальных изделий, конструкции и сооружений от коррозии, так как имеют более низкую анодную устойчивость к коррозионным воздействиям.
Цель изобретения – повышение анодной устойчивости сплава-покрытия к коррозионным воздействиям, что достигается дополнительным введением в цинк-алюминиевый сплав индием. Сплав на основе цинка содержит, мас.%: алюминий 0.5-55; индий 0.005-0.5; цинк – остальное. Скорость коррозии сплавного покрытия – 0.12-0.16 г/м2∙ч (таблица).
Таблица
|
Содержание
компонентов
в сплаве, мас.%
|
Анодные характеристики
(ХСЭ)
|
Скорость коррозии
|
|
Al
|
In
|
Zn
|
-Есв.корр.
|
-Екорр.
|
-Епо.
|
-Ереп.
|
iкорр.∙102
|
K∙103
|
В
|
А/м2
|
г/м2 ∙ ч
|
|
Предложенный
|
0.5
|
0.005
|
остальное
|
1.000
|
1.011
|
0.920
|
0.935
|
0.022
|
0.24
|
22
|
0.01
|
- // -
|
0.905
|
0.912
|
0.800
|
0.805
|
0.020
|
0.22
|
55
|
0.5
|
- // -
|
0.887
|
0.890
|
0.772
|
0.786
|
0.018
|
0.20
|
|
Оптимальный
|
0.5
|
0.01
|
остальное
|
0.870
|
0.875
|
0.755
|
0.764
|
0.011
|
0.12
|
55
|
0.05
|
- // -
|
0.877
|
0.884
|
0.767
|
0.783
|
0.014
|
0.16
|
|
Известный
|
5
|
-
|
остальное
|
1.100
|
1.115
|
0.965
|
0.980
|
0.109
|
0.33
|
55
|
-
|
- // -
|
1.020
|
1.210
|
0.900
|
1.060
|
0.040
|
0.31
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В современных производственных условиях эксплуатации различных стальных изделий, конструкций и сооружений связано с нарастанием агрессии коррозионной среды. Отсюда, поиски новых материалов для защитных покрытий ведутся в различных направлениях. Например, алюминий, переходя в окисную пленку, сильно модифицирует свойства цинка, увеличивая противокоррозионное действие. Присутствие алюминия в цинковом покрытии в известных сплавах Zn5Al и Zn55Al положительно влияет на защитные действия Zn-Al покрытий, но не могут обеспечить надежной защиты от коррозии (таблица). Коррозионная стойкость полностью определяется защитным действием эвтектоидной фазы (Zn0.5Al, таблица), обогащенной Al, то есть выше стойкости Zn или цинковой эвтектической фазы, обогащенной цинком (Zn5Al, таблица). В этой связи признается целесообразным увеличение содержания Al в Zn сплавах (Zn22Al, Zn55Al, таблица) и переход по фазовому составу к α-твердому раствору согласно диаграмме состоянии [3], что повышает его коррозионную стойкость, а также позволяет снизить толщину покрытия. Однако при этом возникает опасность пассивации алюминиевой составляющей сплава. Поэтому, в основе электрохимической защиты лежит зависимость скорости коррозии от величины электродного потенциала. Снижения скорости коррозии можно достичь как смещением потенциала металла и сплава в отрицательную сторону (катодная защита), так и в положительную сторону (анодная защита). При этом анодная защита применима только для пассивирующихся металлов и сплавов. В отличие от катодной защиты анодную защиту можно использовать для предотвращения коррозии любого оборудования и конструкций, в том числе работающего в сильноагрессивных средах, даже если технологическая среда является товарным продуктом. В связи с этим, в разработанной изобретений рассматривается возможность активации цинка и алюминия составляющей сплава путем введения в его состав микродобавок третьего компонента – индий (0.005-0.5 мас.%). Данные таблицы свидетельствуют о преимуществе предложенного сплава перед известным [2].
Каждую смесь, состоящую из цинка, алюминия и металлического индия сплавляют при 650-7500С в печах сопротивления. Расплав перемешивают, снимают шлак, отбирают пробу для химического анализа и исследуют анодные характеристики образцов сплава. Образцы для исследования имели цилиндрическую форму высотой 100-120мм и диаметром 8-10мм. Потенциодинамического исследования анодного поведения сплавов проводили в среде электролита 3%-ного NaCl с рН = 7.1-7.4 на потенциостате ПИ-50.1.1 со скоростью развёртки потенциала 2 мВ/сек. В качестве электрода сравнения использовали хлоридсеребряный электрод (ХСЭ), а в качестве вспомогательного – платиновый электрод. Потенциодинамические поляризационные кривые снимали следующим образом: от стационарного потенциала, который снимали 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 Е = -1.6 В, и обратным ходом до значения тока, равного нулю, далее снимали ход анодной кривой до значения 5мА. Анодные кривые обрабатывались. Основные характеристики снятие с анодных кривых обобщены в табл.
