ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXVI 2021

Христина ХРУЩИК, Лідія БОЙЧИШИН, Оксана САПАЦІНСЬКА

Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна
e-mail: khrushchyk.chem@gmail.com

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2021.66.068

ПАСИВАЦІЙНЕ ОКИСНЕННЯ ПОВЕРХНІ АМС Al87Ni8Y5 У ПРИСУТНОСТІ ОКСИГЕНОВМІСНИХ ІНГІБІТОРІВ

Досліджено корозійну тривкість аморфного металевого сплаву (АМС) Al87Ni8Y5 у розчині 0,5 М натрій хлориду. Методом потенціометрії з’ясовано, що самочинне окиснення поверхні в присутності KMnO4 та K2Cr2O7 концентрацією 4·10-3 моль/л відбувається зі зміщенням поверхневого потенціалу в анодний бік. Методом вольтамперометрії визначено потенціали та густину струму корозії. Введення калій дихромату в 0,5 М розчин NaCl приводить до суттєвого зміщення Екор. в анодний бік, що свідчить про утруднення корозійних процесів, а введення в розчин додатків NaNO2 та KMnO4 приводить до зсуву потенціалів корозії в катодний бік. Найпомітніша зміна елементного складу на поверхні АМС Al87Ni8Y5 простежується у розчині з додатками калій перманганату. З’ясовано, що багаті Оксигеном додатки (NaNO2, K2Cr2O7 і KMnO4) помітно сповільнюють процеси виділення йонів Al3+, які відбуваються у потенціалі –180 мВ. Аніони оксигеновмісних солей стимулюють рівномірне окиснення АМС і інгібують вихід у розчин продуктів електрохімічного процесу окиснення металів поверхні, але не запобігають початковій стадії взаємодії металів поверхні АМС з іонами Cl–. Доведено, що легуючий елемент Ітрій за відповідного потенціалу у присутності оксигеновмісних солей (K2Cr2O7, KMnO4, NaNO2) окиснюється до Y3+, «заліковує» дефекти нерозчинного пасиваційного оксидно-гідроксидного шару з металевих компонентів на поверхні АМС Al87Ni8Y5.

Ключові слова: оксигеновмісні інгібітори, аморфні металеві сплави, корозійна тривкість, пасиваційні шари.

Література:

    1. Inoue Banerjee S., Ramanujan R.V. New aluminium base alloys. Advances in Physical Metallurgy. 1996. P. 127–134. 2. Zhong Z.C., Jiang X.Y., Greer A.L. Microstructure and hardening of Al-based–nanophasecomposites. Mater. Sci. Eng. 1997. Vol. A226–228. P. 531–535. (https://doi.org/10.1016/S0921-5093(97)80062-7).
    3. Brown G.M., Shimizu K., Kobayashi K. The growth of a porous oxide film of a unique morphology by anodic oxidation of an Al-0.5 wt% Ni alloy. Corrosion Science. 1998. Vol. 40(9). P. 1575–1586. (https://doi.org/10.1016/S0010-938X(98)00068-7).

    4. Mazhar A.A., Arab S.T., Noor E.A. The role of chloride ions and pH in the corrosion and pitting of Al–Si alloys. J. Appl. Electrochem. 2001. Vol. 31. P. 1131–1140. (https://doi.org/10.1023/A:1012039804089).
    5. Kovbuz M.O., Bilyk O.M., Boichyshyn L.M. Influence of chloride ion concentration on electrochemical dissolution of amorphous alloy. Visn. Lviv. Univer. Ser. Chim. 1995. Vol. 35. P. 10–14. (in Ukranian).
    6. Van Gheem E., Vereecken J., Le Pen C. Influence of different anions on the behaviour of aluminium in aqueous solutions. J. Appl. Electrochem. 2002. Vol. 32. P. 1193–1200. (https://doi.org/10.1023/A:1021656820760).
    7. Stoev P., Lytovchenko S., Hirka I. Chemical corrosion and protection of metals. 2019. Navch. Posibnyk. P. 212. (in Ukranian).
    8. Kloet J., Schmidt W., Hassel A., Stratmann M. The role of chromate in filiform corrosion inhibition. Electrochemica Acta. 2003. Vol. 48. P. 1211–1222. (https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00829-0).
    9. Mansour A.N., Melendres C.A. A Study of the structure and the morphology of oxide films on amorphous Al–Fe–Ce alloys by XPS and SEM. J. Elektrochem. Soc. 1995. Vol. 142(6). P.196–1967. (https://doi.org/10.1149/1.2044223).
    10. Wood G.E. Porous anodic films on aluminium. Oxides Oxide Films. 1972. Vol. 2. P. 167–279.
    11. Yakovleva N.М., Yakovlev А.N., Repnykova Е.А., Chupachina Е.А. Microporosity of dense anode Al2O3 films. Inorg. Mater. 2003. Vol. 39(4). P. 456–461. (in Russian).
    12. Hertsyk O., Kovbuz M., Bednarska L., Kavchak N. Characteristics of self-dissolution of new amorphous alloys based on aluminum. Visn. Lviv. Univer. Ser. Chim. 2004. Vol. 44. P. 263–266. (in Ukranian).
    13. Chidambaram D., Clayton C.R., Halada G.P., Kendig M.W. Surfase pretreatments of aluminum alloy AA2024-T3 and formation of chromat conversion coatings. (1) Composition and electrochemical behavior of the oxide film. J. Electrochem. Soc. 2004. Vol. 151(11) P. B605–B612. (https://doi.org/10.1149/1.1804811).
    14. Uma Rames Krishna Lagudu, Ashwin M. Chockalingam, Laertis Eckonomikos and Babu S.V. Role of Potassium Permanganate-Based Solutions in Controlling the Galvanic Corrosion at Al–Co Interface. ECS J. Solid State Sci. Technol. 2013. Vol. 2(3). P. 81. (https://doi.org/10.1149/2.016303jss).
    15. Uma Rames Krishna Lagudu, Babu S.V. Effect of Transition Metal Compounds on Amorphous SiC Remova Rates. ECS J. Solid State Sci. Technol. 2014. Vol 3(6). P. 219–226. (https://doi.org/10.1149/2.021406jss).
    16. Desai M.N., Desai S.M., Gandhi M.H., Shah C.B. Effect of potassium permanganate on corrosion and wear properties of ceramic coatings manufactured on CP-aluminum by plasma electrolytic oxidation. Corrosion inhibitors for aluminium and aluminium‐based alloys. Part I. 1971. Vol. 18(4). P. 8–13. (https://doi.org/10.1108/eb006818).
    17. Roy A., Sahoo K.L., Chattoraj I. Electrochemical response of AlNiLa amorphous and devitrified alloys. Corr. Sci. Vol. 49(6). 2007. P. 2486–2496. (https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.12.007).
    18. Peng Liu, Qing-yu Shi, Yuan-bin Zhang. Microstructural evaluation and corrosion properties of aluminium matrix surface composite adding Al-based amorphous fabricated by friction stir processing. Composites Part B: Engineering. Vol. 52. P. 137–142. (https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.04.019).
    19. Xiao-Lin Zhang The role of yttrium oxide on the corrosion resistance of BTSE silane films on AA6061. Met. Finish. 2011. Vol. 109(4–5). P. 39–43. (https://doi.org/10.1016/S0026-0576(11)80067-X).
    20. Molin S., Persson Å.H., Skafte T.L., Smitshuysen A.L., Jensen S.H., Andersen K.B., Xu H., Chen M., Hendriksen P.V. Effective yttrium based coating for steel interconnects of solid oxide cells: Corrosion evaluation in steam-hydrogen atmosphere. J. Power Sources. 2019. Vol. 440. P. 226814. (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.226814).
    21. Hao Lin, Wenping Liang, Qiang Miao, Shan Li, et al. Constructing self-supplying Al2O3-Y2O3 coating for the γ-TiAl alloy with enhanced oxidation protective ability. Appl. Surf. Sci. 2020. Vol. 522(30). P. 146439. (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.146439).
    22. Qi Chen, Zhicheng Yan, Lingyu Guo, Hao Zhang, Lai-Chang Zhang, Weimin Wang. Role of maze like structure and Y2O3 on Al-based amorphous ribbon surface in MO solution degradation. J. Mol. Liq. 2020. Vol. 318(15). P. 114318 (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114318).
    23. Hebert R. Effect of cold-rolling on the crystallization behavior of amorphous Al88Y7Fe5 alloy. Mater. Sci. Eng. A. 2004. Vol. 327. P. 728–732. (https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.059).
    24. Mikio Fukuhara, Tomoyuki Kuroda, Fumihiko Hasegawa, et al. Anodic oxidization of Al–Y amorphous alloy ribbons and their capacitive properties. J. Alloys Comp. 2019. Vol. 779. P. 757–762. (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.10.346).
    25. Zhiqiang Xu, Yifei Xu, An Zhang, Jiangyong Wang, Zumin Wang. Oxidation of amorphous alloys. J. Mater. Sci. Technol. 2019. Vol. 34. P. 1977–2002. (https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.02.015).
    26. Yasakau K.A., Zheludkevich M.L., Ferreira M.G.S. Corrosion and Corrosion Protection of Aluminum Alloys Encyclopedia of Interfacial Chemistry. 2018. P. 115–127. (https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409547-2.13870-3).
    27. Gao M.H., Zhang S.D., Yang B.J., Qiu S., Wang H.W. Wang J.Q. Prominent inhibition efficiency of sodium nitrate to corrosion of Al-based amorphous alloy. Appl. Surf. Sci. 2020. Vol. 530. P. 147211. (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147211).
    28. Pokhmurskii V.I., Zin I.M., Vynar V.A., Bily L.M. Contradictory effect of chromate inhibitor on corrosive wear of aluminium alloy. Corr. Sci. 2011. Vol. 53(3). P. 904–908. (https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.11.009).
    29. Zhang L.M., Zhang S.D., Ma A.L., Umoh A.J., Hu H.X., Zheng Y.G., Yang B.J., Wang J.Q. Influence of cerium content on the corrosion behavior of Al–Co–Ce amorphous alloys in 0.6 M NaCl solution. J. Mat. Sci. Tech. 2019. Vol 35(7). P. 1378–1387. (https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.03.014).
    30. Lei Jin, Le Zhang, Kaige Liu, Zhigang Che, Kai Li, Ming Zhang, Bo Zhang. Preparation of Al-based amorphous coatings and their properties J. Rare Earths. 2020. Vol. 39(3). P. 340–347. (https://doi.org/10.1016/j.jre.2020.04.018).
    31. Vargel. C. The oxide film and passivity of aluminium. Corrosion of Aluminium. 2020. P.91–111. (https://doi.org/10.1016/b978-0-08-099925-8.00010-7).

    Як цитувати:

    ХРУЩИК Х., БОЙЧИШИН Л., САПАЦІНСЬКА О. ПАСИВАЦІЙНЕ ОКИСНЕННЯ ПОВЕРХНІ АМС Al87Ni8Y5 У ПРИСУТНОСТІ ОКСИГЕНОВМІСНИХ ІНГІБІТОРІВ. Праці НТШ. Хім. Наук. 2021 Т. LXVI. С. 68-79.

    Завантажити файл