Изобретение относится к сплавам на основе свинца, которые могут использоваться для производства анодов при электрохимическом производстве металлов, в аккумуляторной промышленности и кабельной техники в качестве защитной оболочке силовых и телефонных кабелей.
Известными аналогами к заявляемому сплаву свинца с сурьмой являются сплавы на основе свинца, содержащие, мас.%, сурьма – 0.2; медь – 0.5; теллур – 0.05; свинец – остальное [1,2]. Также известен сплав следующего химического состава, мас.%: сурьма – 0.2; медь – 0.05; теллур – 0.05; галлий – 0.005 ÷ 0.1; свинец – остальное [3].
Известны многочисленные свинцовые сплавы различного назначения, в том числе сплавы на основе свинца с сурьмой марок ССу, ССу2, ССу3 по ГОСТу 1292 – 81 [4].
В качестве прототипа нами выбран сплав свинца с сурьмой марки ССу3 (ГОСТ1292 – 81), который по химическому составу является близким к заявляемому сплаву, т.е. содержит 2.5 – 3.5 мас.% сурьмы [4].
Известные свинцовые сплавы, содержащие сурьму и других легирующих компонентов характеризуются значительно меньшим уровнем коррозионной стойкости и соответственно не обеспечивают должный уровень долговечности изготавливаемых из них изделий.
Целью изобретения является разработка несложного по составу свинцового сплава обладающего достаточно высоким уровнем коррозионной стойкости. Для достижения данной цели в сплав свинца с сурьмой (0.4-5.0%) дополнительно вводится цинк, при следующем соотношении компонентов, мас.%.
Сурьма………………………0,4 – 5,0
Цинк ……………………….0,01 – 0,5
Свинец ……………………. остальное.
Сурьма имеет во внешнем слое электронной оболочки пять электронов (s2p3 - электроны) и при их отделении образуют валентность 5+, а при отделении p3 – электронов – валентность 3+.
В ряду напряжений сурьма располагается между водородом и медью, т.е. является катодной составляющей в паре со свинцом. Он образует трехвалентные оксиды. Высшие валентности оксидов сурьмы при непосредственном взаимодействии сурьмы с кислородом не образуются, и они могут быть получены нагреванием их гидратов. Сурьма хорошо сплавляется со свинцом, образуя эвтектику из ограниченных твердых растворов (Sb).
Цинк металл 2 подгруппы периодической таблицы, легкоплавок и летуч, испаряется в виде одноатомных молекул. Он легко образует сплавы с другими металлами в частности со свинцом. Несмотря на то, что цинк электроотрицательное, чем водород в ряду напряжений, он практически не вытесняет его из воды, так как поверхность быстро покрывается защитной оксидной плёнкой. В разбавленных растворах кислот цинк растворяется легко.
Цинк образует соединения, являющиеся двухвалентным. Сульфаты цинка выделяются при обычных условиях в виде кристаллогидратов ZnSo4•7H2O, которые хорошо растворимо в водных средах.
Пример получения сплавов
Изобретение может быть осуществлено путём синтеза заявленного сплава, заключающегося в следующем: в нагретую до температуры 650 0С расплав свинца первоначально вводят металлическую сурьму из расчета 0.4 – 5.0 мас.%), удаляют шлак, и после этого вводят металлический цинк из расчёта (0.01-0.5 мас.%). Снова удаляют шлак и отливают образцы для исследования коррозионных свойств. Плавка сплавов проводится в шахтных лабораторных печах типа СШОЛ. Из полученных сплавов отливают образцы цилиндрической формы диаметром 8мм и длиной 100-140мм для коррозионно-электрохимических исследований.
Торцевая часть полученных, таким образом образцов (электроды) шлифуются, полируются до зеркального состояния, затем промывается и обезжиривается спиртом и погружаются в раствор электролита 3%-ного NaCl.
Исследования коррозионно-электрохимических свойств сплавов проводилось потенциостатическим методом на потенцисотате ПИ – 50 – 1.1 при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с. В качестве электрода сравнения использовали хлорид-серебряный, а в качестве вспомогательного платиновый электрод.
Химический состав и коррозионно-электрохимические свойства заявляемого сплава и прототипа, в среде электролита 3%-ного NaCl приведены в таблице. Видно, что заявляемые сплавы отличаются значительно меньшей скоростью коррозии и соответственно являются более коррозионностойкими. Если скорость коррозии свинцового сплава ССуЗ (прототип) составляет 19.10 г/м2.час, в среде раствора электролита 3%-ного NaCl, то у сплава ССуЗ, содержащего 0.5 мас.% цинка, данный показатель равняется 12.54 г/м2.час, что почти на 60% меньше.
