ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА В КИСЛЫХ СРЕДАХ. 1. МЕХАНОАКТИВИРОВАНЫЕ ПОРОШКИ

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2013. Вып. 3
ФИЗИКА И ХИМИЯ

УДК 620.173.3 (045)

В.Г. Маклецов

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА 
В КИСЛЫХ СРЕДАХ. 1. МЕХАНОАКТИВИРОВАНЫЕ ПОРОШКИ

Проблема коррозионной стойкости механоактивированных порошков обусловлена наносоставом поверхности
(50-100Å) и границ зерен. Выход на поверхность кислотостойкого компонента при различных процессах – основа повышения коррозионной стойкости наноструктур. Поверхностные сегрегации легирующего компонента 
обусловлены размером атома и типом протекающего процесса.

Ключевые слова: коррозионная стойкость, наноструктурные сплавы Fe, кислотная коррозия, атомные радиусы, 
поверхностные сегрегации и легирующие элементы.

Повышение коррозионной стойкости сталей и сплавов на основе железа – важная научная и 

прикладная проблема. Целью настоящей работы является обобщение ранее полученных результатов
для оценки повышения коррозионной стойкости металлических наноструктур на основе железа в 
кислых растворах различного состава. Анализ полученных экспериментальных данных позволяет 
сформулировать существенное достижение в области электрохимии и защиты металлов от коррозии 
– взаимосвязь атомного радиуса легирующего компонента и типа процесса воздействия на наноструктуру и коррозионно-электрохимические характеристики сплавов на основе железа в кислых средах; выявление и обоснование закономерностей влияния размера легирующего компонента, типа 
процесса, протекающего в металле, структуры приповерхностных слоев металла и соответственно
электрохимическое и коррозионное поведение электродов на основе железа [1].

Обосновано влияние механоактивации и термоообработки на коррозионные процессы механо
активированных сплавов Fe-Э, где Э=(С, B, Si, Ge, Sn, Pb) в условиях воздействия сред различного 
катионного и анионного состава при кислотной коррозии.

Результаты и их обсуждение

В табл. 1 приведены некоторые свойства ряда элементов, которые использовались в формиро
вании коррозионных структур в сплавах на основе механоактивированного железа. Первые три элемента можно отнести к неметаллам, остальные – к металлам. Для сравнительного анализа размеров 
атомов при образовании сплавов лучше использовать не атомный, а ковалентный радиус, который 
чаще используется для описания межатомных расстояний [2].

Таблица 1

Свойства элементов

Элемент
Радиус (нм)
Атомная масса
Плотность, г/см3
Т, плавления, К

B
0,088
12,01
2,34
2303

C
0,077
10,81
2,26
>3000

Si
0,117
28,08
2,33
1683

Fe
0,116
55,80
7,86
1808

Ge
0,122
72,59
5,32
1210

Sn,
0,140
118,69
7,30
505

Pb
0,154
207,19
11,45
600

Кривые зависимости коррозионных потерь карбонильного Fe порошка от времени размола при 

разных временах выдержки в 1М растворе соляной кислоты представлены на рис. 1.

Повышение коррозионной стойкости наноструктур на основе железа…
43

ФИЗИКА И ХИМИЯ
2013. Вып. 3

Рис. 1. Зависимость коррозионных потерь от времени размола Fe порошка при выдержке в HCl

В начальный момент измельчения (1 ч) происходит деформация кристаллической решетки ме
талла, вследствие этого возникает пространственная и энергетическая неоднородность поверхности. 
Кроме того, при механическом воздействии нарушается поверхность первоначально существующих 
на ней оксидных и адсорбционных пленок. Это, в свою очередь, способствует появлению активных 
центров и приводит к переходу поверхностных частиц в раствор при погружении железного порошка 
в HCl.

При достижении 2 ч потери металла несколько снижаются, что, вероятно, связано с частичной 

адсорбцией компонентов среды. Приближение к 4 ч размола вызывает увеличение количества растворенного Fe. На этой стадии внутренние напряжения становятся настолько сильными, что возникает нанофаза и порошок легко корродирует.

Рис. 2. Зависимость коррозионных потерь от  времени размола Fe порошка при выдержке в H2SO4