» » Факторы, обусловливающие высокую коррозионную стойкость аморфных сплавов
18.01.2016

Большой интерес представляют аморфные системы металл-металл, такие, как Cu—Ti, Cu—Zr, Ti—Ni, Ti—Bе и Nb—Ni.
Сравнение коррозионных свойств аморфных и кристаллических сплавов Cu—SOTi и Cu—50Zr, чистых металлов титана, циркония, меди в различных коррозионных средах выявило более высокую коррозионную стойкость аморфных сплавов, имеющих тот же состав. Аморфные сплавы обладают более высокой по сравнению с титаном и цирконием коррозионной стойкостью в различных растворах, не содержащих ионов хлора.
Аморфные сплавы на основе железа, кобальта и никеля, содержащие хром и фосфор, обладают чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью в различных средах. В частности, они практически невосприимчивы к питтинговой коррозии, даже при анодной поляризации в растворах HCl. Высокая коррозионная стойкость может быть объяснена быстрым образованием пассивирующей пленки с высокой степенью однородности и высокими защитными свойствами http://industrial-wood.ru/.
Согласно фотоэлектронному рентгеноспектральному анализу состав пассивирующей пленки, образующейся на образцах кристаллических сплавов железо — хром, зависит от содержания хрома в сплавах. Пассивирующие пленки, образующиеся на сплавах с низким содержанием хрома в серной кислоте, состоят главным образом из гидрата оксигидроксида железа. При содержании хрома в сплавах > 12,5 % ат. в ферритных нержавеющих сталях основным компонентом пассивирующих пленок является гидрат оксигидроксид хрома СrОx(ОН)3-2x * nН2O.
Коррозионная стойкость сплавов с хромом зависит от концентрации трехвалентного хрома в поверхностных пленках. Аморфные металлы не являются исключением в этом отношении. Фотоэлектронный рентгеноспс«тральный анализ поверхностных пленок на аморфных сплавах Fe—10Cr—1ЗР—7С в 1 н. HCl позволил установить, что пассивирующая пленка состоит исключительно из гидрата оксигидроксида хрома, отличающегося высокими защитными свойствами.
Стабильные пассивирующие пленки на аморфном сплаве Fe—10Cr—13Р—7С, ка кристаллических сплавах железо—хром и нержавеющих сталях 18—8 незначительно отличаются по составу.
Однако концентрация гидрата оке и гидроксида хрома в пассивирующей пленке на аморфных сплавах и кристаллических нержавеющих сталях, а также значения n их различаются. Пассивирующая пленка на аморфном сплаве сильнее обогащена гидратом оксигидроксида хрома, чем на кристаллических высокохром истых сплавах, таких, как ферритная нержавеющая сталь с 30 % Cr.
Концентрация ОН и H2O в пассивирующих пленках на аморфных сплавах в основном выше, чем в пленках на кристаллических нержавеющих сталях. Входящие в состав пленки ОН и H2O влияют на коррозионную стойкость, поскольку они действуют как эффективные ловушки ионов металла и, следовательно, способствуют обновлению защитной пленки. Кроме того, ОН и H2O могут образовывать монолитную аморфную пассивирующую пленку с поперечными связями, повышающими ее пластичность, что препятствует механическому разрушению пленки. Образование такой пассивирующей пленки с лучшими защитными свойствами приводит к повышению коррозионной стойкости аморфных сплавов, несмотря на то что содержание хрома в аморфных сплавах системы железо — хром значительно ниже, чем в кристаллических сплавах.
Для аморфных сплавов характерна высокая химическая однородность пассивирующей пленки. Влияние кристалличности на коррозионную стойкость можно выяснить при сопоставлении образцов аморфного сплава и совершенного монокристалла одинаковых составов.
Однако при кристаллизации аморфных сплавов практически невозможно приготовить совершенные монокристаллы, поэтому сравнение кристаллических и аморфных сплавов сводится к исследованию влияния на коррозионные свойства высокой плотности кристаллических дефектов, таких, как границы зерен и дислокации.
Для примера рассмотрим аморфный сплав Fe—10Cr—13P—7С, обладающий чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью. После отжига при 350 °С сплав кристаллизуется в ОЦК-структуру с высокодисперсными зернами размером 5—10 нм.
Сравнение коррозионного поведения кристаллизовавшегося сплава и аморфного сплава того же состава в растворе 1M H2SO4 по результатам потенциодинамического исследования (потенциодинамическим кривым ПДК) поляризации показало, что плотность анодного тока по ПДК кристаллизовавшегося сплава более чем на два порядка превосходит плотность анодного тока аморфного сплава того же состава (рис. 18.2).
Факторы, обусловливающие высокую коррозионную стойкость аморфных сплавов

Высокая реакционная способность кристаллизовавшегося сплава и, соответственно, высокая скорость анодного растворения кристаллического сплава, не позволившая провести потенциостатическое исследование, обусловлена высокой плотностью кристаллических дефектов. таких, как границы зерен, дислокации и т. п.
Таким образом, высокая коррозионная стойкость аморфных сплавов определяется не только составом пассивирующей пленки, но и ее однородностью вследствие полной однородности однофазных аморфных сплавов, которые не содержат локализованных кристаллических дефектов, служащих центрами коррозии.
При образовании пассивирующей пленки гидрата оксигидроксида хрома на сплавах, содержащих некоторое количество хрома, их коррозионная стойкость определяется скоростью образований и однородностью пассивирующей пленки.
Для сравнения скорости образования пассивирующих пленок на аморфных сплавах и на традиционных нержавеющих сталях было изучено изменение плотности тока со временем после механической зачистки образца в процессе анодной поляризации при различных постоянных потенциалах в пассивной области.
При этом плотность тока для аморфного сплава Fе—10Сr—13Р— 7С сразу после зачистки в 1М Н2SO4 выше, чем для нержавеющей стали 18—8.
После прекращения зачистки плотность тока понижается с возрастающей скоростью, и в стационарном состоянии плотность тока для аморфного сплава более низкая, чем для нержавеющей стали 18—8. Резкое уменьшение плотности тока во времени соответствует быстрому снижению реакционной способности незащищенной поверхности, т.е. быстрому образованию защитной пленки.
В растворе 1М Н2SO4+0,5 н. НСl добавка ионов хлора не оказывает заметного влияния на анодную поляризацию аморфного сплава после удаления пленки, но нержавеющая сталь в этом растворе характеризуется невозможностью пассивирования из-за образования питтингов при высоких анодных потенциалах.
Благодаря высокой реакционной способности аморфных сплавов их поверхность в растворе быстро обогащается трехвалентным хромом, что приводит к ускоренному образованию пассивирующей пленки гидрата оксигидроксида хрома. С этим связывают чрезвычайно высокую коррозионную стойкость аморфных сплавов.