Изобретение относится к сплавам на основе свинца, которые могут использоваться для производства анодов при электрохимическом производстве металлов, в аккумуляторной промышленности и кабельной технике в качестве защитной оболочке силовых и телефонных кабелей.
Известными аналогами заявляемого сплава 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].
Однако известны многочисленные свинцовые сплавы различного назначения, в том числе сплавы на основе свинца с сурьмой, которые включены в ГОСТ 1292-81.
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].
Известный свинцовый сплав ССу3, содержащий сурьму и других легирующих компонентов характеризуется значительно меньшим уровнем коррозионной стойкости и соответственно не обеспечивает должный уровень долговечности изготавливаемых из него изделий.
Целью изобретения является разработка несложного по химическому составу свинцового сплава, обладающего достаточно высоким уровнем коррозионной стойкости.
Для достижения данной цели сплав свинца с сурьмой (0.4-5.0%) дополнительно легируется один из металлов группы литий, натрий и калий, при следующем соотношении компонентов, мас.%.
сурма - 0,4 – 5,0
один из металлов группы
литий, натрий и калий - 0,05 – 1
свинец - остальное.
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 один металл из группы литий, натрий и калий из расчёта (0.05-1 мас.%), в завернутом в алюминиевой фольге вида с помощью сетчатого колокольчика в глуб расплава и перемащивают до полного расплавления. 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 электролит 3%-ного NaCl.
Исследования коррозионно-электрохимиче-ских свойств сплавов проводилось потенциостатическим методом на потенциостате ПИ – 50 – 1.1 при скорости развёртки потенциала 2 мВ/с. В качестве электрода сравнения использовали хлорид-серебряный, а в качестве вспомогательного платиновый электрод.
В качестве примера в таблице приведены химический состав и коррозионно-электрохимические свойства заявляемого сплава (№2-13) и прототипа (№1), в среде электролита 3.0%-ного NaCl. Видно, что заявляемые сплавы отличаются значительно меньшей скоростью коррозии и соответственно являются более коррозионностойкими. Так, если скорость коррозии свинцового сплава ССуЗ (прототип, №1 в таблице) составляет 19.10 ▪ 10-3 г/м2·час, в среде электролита 3%-ного NaCl, а у сплава ССуЗ, содержащего 1,0 мас.% калия (таблица №13), данный показатель равняется 14,08 г/м2.час, что почти на 26% меньше.
Основные электрохимические потенциалы (Есв.кор. Екор., Еп.о., Ереп.) заявляемого сплава характеризуются более положительным значением, чем у сплава-прототипа что способствуют улучшению коррозионной стойкости.
Механизм действия лития, натрия, калия на рост коррозионной стойкости свинцово-сурьмяного сплава ССу3 заключается в следующем: добавки лития, натрия и калия играя роль модификатора структуры свинцово –сурьмяной эвтектики способствуют перевода игольчатой структуры в глобулярную форму, результатом чего является рост степени гетерогенности структуры, приводящей к увеличению коррозионной стойкости и механических свойств свинцового сплава ССу3.
Это показывает, что при изготовлении защитных оболочек кабелей из заявляемого сплава можно на 20% уменьшить толщину, и соответственно металлоемкость единицы изделий и получить за этот счет существенный экономический прибыл. Экономическая целесообразность изобретения состоим в следующем.
Таким образом, при увеличении коррозионной стойкости свинцового сплава ССу3 модифицированием литием, натрием и калием хотя бы на 10 % экономия складывается из следующих составляющих. Металлоёмкость единицы изделий, изготовленных из предложенного сплава можно уменьшить на 10%, т.к. его коррозионная устойчивость на 26% больше, чем у прототипа.
