Коррозионное поведение нанокристаллических порошковых сплавов Fe90Рb10 в кислых средах

 
ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 
13

ФИЗИКА. ХИМИЯ 
 
2009. Вып. 2 

 
УДК 620.173.3 
 
В.Г. Маклецов 
 
КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ 
ПОРОШКОВЫХ СПЛАВОВ Fe90Рb10 В КИСЛЫХ СРЕДАХ 
 
Весовым методом исследовано коррозионное поведение порошкового наноматериала 
Fe90Рb10 в кислых средах. Максимальные коррозионные потери для систем Fe-Pb наблюдаются также в самом начале испытаний (в первые 10 мин). В соляной кислоте 
коррозионные потери несколько выше, чем в серной. Коррозионное поведение порошков состава Fe-Pb существенно зависит от концентрации кислот: с ее уменьшением потери массы исследуемых веществ значительно уменьшаются и отличия в их 
поведении в разных кислотах сглаживаются. 
 
Ключевые слова: наноматериалы, кислотная коррозия, коррозионные потери при растворении сплава, сульфатные и хлоридные среды. 
 
 
Термодинамическая и химическая нестабильность порошковых механоактивированных сплавов на основе железа приводит к тому, что требуется подобрать второй компонент, значительно улучшающий коррозионную стойкость в 
кислых средах. Среди р2 элементов исследователи особый интерес в последнее 
время проявляют к свинцу, который более устойчив в кислой среде [1-3]. 
По своему положению в ряду напряжений свинец является довольно 
активным металлом Pb2+ + 2еˉ→Pb; Е0 = - 0,126 В.  
Однако он пассивируется во многих агрессивных средах, в которых на 
поверхности металла образуются толстые пленки нерастворимых соединений 
свинца, создающие диффузионный барьер. Коррозионная стойкость свинца 
достаточна в тех случаях, когда не происходит эрозии защитной пленки за 
счет быстрого движения металла или кислоты [1]. 
В серной кислоте при концентрации до 80% (горячей) и до 96% (холодной) образуется нерастворимый сульфат свинца. При более высоких концентрациях серной кислоты и в олеуме свинец неустойчив, так как в этих условиях образуется растворимая кислая соль Pb(HSO4)2. 
В соляной кислоте свинец устойчив только при концентрациях до 10% 
и при невысоких температурах. В смесях HCl и H2SO4 свинец имеет гораздо 
более высокую устойчивость, чем в чистой соляной кислоте. 
Скорость коррозии свинца в кислотах заметно увеличивается в присутствии кислорода. Ускоряющее действие кислорода при коррозии свинца 
вполне понятно, так как свинец имеет не очень отрицательный равновесный 
потенциал и перенапряжение выделения водорода на свинце очень велико. 
Возможность коррозии свинца в кислых растворах за счет водородной деполяризации очень мала, при кислородной же или вообще окислительной деполяризации (в HNO3) может устанавливаться достаточно большая скорость 

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В.Г. Маклецов 
 
2009. Вып. 2 
 
ФИЗИКА. ХИМИЯ 

 
коррозионного процесса, если нет торможения из-за защитного действия нерастворимых продуктов коррозии свинца. 
Весь имеющийся материал по изучению пассивации свинца в серной 
кислоте свидетельствует о том, что пассивация связана с образованием фазового защитного слоя. 
Свинец – электроотрицательный металл и, следовательно, должен 
взаимодействовать с кислотой. Однако растворимость PbSO4 невелика: так, в 
1М растворе серной кислоты растворяется около 4 мг/л сульфата свинца. 
В процессе коррозии наступает быстрое насыщение раствора сернокислым свинцом и поверхность металла покрывается продуктами коррозии. При 
погружении свинца в раствор H2SO4 длительное время наблюдается увеличение его веса. Рост фазового слоя заканчивается через 100 суток, и после этого 
устанавливается постоянная скорость коррозии. Коррозия свинца в этих условиях происходит с кислородной деполяризацией, и электрод покрывается 
основной солью nPbO2·m PbSO4 [1]. 
Из всех известных методов интенсивной пластической деформации механическое измельчение в энергонапряженных измельчающих устройствах 
типа шаровой планетарной мельницы является наиболее эффективным способом получения нанокристаллических материалов с предельно малым (приблизительно 10 нм) размером зерна. Он используется для всех видов порошков, кроме твердых и особо твердых [2-4].  
 
Методика эксперимента 
 
Исследуемые порошки получены механическим измельчением в шаровой планетарной мельнице в течение 16 часов при энергонапряженности 7,2 
кДж/г*ч. в атмосфере аргона. Материал шаров и реактора – закаленная сталь 
ШХ15. Порошки были составлены из карбонильного железа и свинца с содержанием второго компонента и 10% соответственно. Полученные механоактивированные порошки были выдержаны в гептане (для защиты от окисления и самовозгорания).  
Эксперимент проводился в 1Н и 0,1 Н серной и соляной кислотах. Коррозионные потери механоактивированных порошков определялись по изменению концентрации ионов железа в растворе (спектрофотометрическим методом). Растворы готовились из концентрированных кислот путем разбавления. Для определения концентрации ионов Fe3+ предварительно был построен 
градуировочный график – график зависимости оптической плотности от концентрации ионов железа, перешедших в этот раствор. Для этого использовался порошок карбонильного железа. Навеска порошка помещалась в раствор 
кислоты (HCl или H2SO4). После полного его растворения и определения 
концентрации ионов железа (расчет по навеске) в полученном растворе из 
него была приготовлена серия стандартных растворов в мерных колбах на 50 
мл. для построения градуировочной прямой. В качестве комплексообразователя использовалась сульфосалициловая кислота (20%-й раствор), образую
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com