Коррозионно-электрохимическое поведение стали У-10, подвергнутой лазерной обработке

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
37

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2012. Вып. 2

УДК 620.193.6.

С.М. Решетников, Е.В. Харанжевский, М.Д. Кривилев, Э.Е. Садиоков, Н.С. Матвеева, 
Ф.З. Гильмутдинов

КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СТАЛИ У-10, 
ПОДВЕРГНУТОЙ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКЕ

Методом снятия анодных потенциодинамических кривых в боратных буферных растворах в нейтральных и 
слабощелочных средах изучены коррозионно-электрохимические свойства образцов стали У10, подвергнутых 
лазерной обработке на воздухе, в среде аргона и в вакууме. Показано, что образцы, подвергнутые лазерной обработке, обладают повышенной коррозионной стойкостью за счет улучшения пассивационных свойств поверхности стали.

Ключевые слова: лазерная обработка стали, коррозия, пассивация.

Введение

Как известно, коррозионные и электрохимические свойства металлов и сплавов определяются, 

в основном, состоянием, составом и свойствами поверхностных слоев, а также микроструктурой поверхности [1-4]. Механические напряжения, термохимическая обработка металлов и сплавов, создание на их поверхности метастабильных структур часто приводят к повышению адсорбционной активности материалов, повышению их антикоррозионных свойств за счет облегчения перехода в пассивное состояние.

В последнее время показано [5; 6], что увеличение дисперсности металлических материалов, 

вплоть до создания нанокристаллических слоев, приводит к повышению коррозионной стойкости 
металлов и сплавов, в основном благодаря облегчению перехода в пассивное состояние [3; 4].

Одним из путей создания наноразмерных элементов на поверхности металлов и сплавов явля
ется их лазерная обработка [7-9]. Чаще всего в ходе лазерной обработки происходит микрооплавление поверхности, выжигание неметаллических примесей, что приводит к повышению однородности 
этой поверхности и увеличению коррозионной стойкости. В наших работах [10; 11] используется 
принципиально иная технология лазерной обработки материалов. Было показано, что лазерная обработка поверхности в импульсном режиме приводит к созданию структурно-неравновесных слоев, нанометрового диапазона, что и облегчает переход материалов в пассивное состояние.

Методика эксперимента

Приготовление образцов. Образцы из стали У10, представляющие собой диски с площадью 1–

1,4 см2, подвергались лазерному облучению. Для лазерной обработки поверхности использовался  
оптоволоконный иттербиевый импульсный лазер с длиной волны излучения ~1 мкм при плотности
излучения 108 Вт/см2. Скорость сканирования луча лазера в зоне обработки составляла 100 мм/с, частота следования импульсов – 30 кГц. Обработка образцов со следующими условными номерами проводилась при таких условиях: №120 – в вакууме, №121 – в аргоне, №122 – на воздухе. Отметим, что 
при лазерной обработке образцов №120 и №121 использовались аргон и вакуум с небольшой остаточной концентрацией кислорода, что и обеспечивает частичное окисление поверхности. Для сравнения использовали необработанный образец из стали У10.

Потенциодинамические исследования. Поляризационные измерения выполнены в потенцио
динамическом режиме на потенциостате IPC Pro L в стандартной электрохимической ячейке ЯСЭ-2 
при температуре (22±2)ºС  в условиях естественной аэрации. Фоновый электролит – боратный буферный раствор при pH 7,4.

Обработанная сторона образца являлась рабочей поверхностью, остальная часть электрода бы
ла изолирована лаком.

Перед электрохимическими испытаниями электроды зачищали мелкодисперсным оксидом 

алюминия, нанесенным на фильтровальную бумагу. После этого образцы промывали дистиллированной водой и обезжиривали этиловым спиртом.