Влияние состава поверхности и границ зёрен на коррозионно-электрохимичепское поведение сталей и сплавов на основе железа в кислых средах

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2012. Вып. 1
ФИЗИКА. ХИМИЯ

УДК 620.173.3 (045)

В.Г. Маклецов

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ПОВЕРХНОСТИ И ГРАНИЦ ЗЁРЕН НА КОРРОЗИОННОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ 
ЖЕЛЕЗА В КИСЛЫХ СРЕДАХ

Показана актуальность исследования. Изучено электрохимическое поведение субмикро- и наноструктурных Feматериалов в кислых средах. Особенности анодного поведения таких материалов обусловлены наносоставом 
поверхности и границ зёрен. Катодные процессы протекают без существенных особенностей.

Ключевые слова: электрохимическое поведение, субмикро- и наноструктурные сплавы Fe, кислотная коррозия, 
анодные и катодные процессы.

Проблема повышения коррозионной стойкости сталей и сплавов на основе железа важная на
учная и прикладная проблема. Целью настоящей работы является применение электрохимических 
методов для изучения структуры поверхностных слоев металла на основе железа  в кислых растворах 
различного состава в отсутствии и наличии веществ различной природы. Анализ полученных экспериментальных данных позволяет сформулировать существенное достижение в области электрохимии 
и защиты металлов от коррозии – взаимосвязь химического наносостава поверхности и границ зёрен
и электрохимических характеристик сплавов на основе железа в кислых средах, выявить и обосновать закономерности влияния состава среды, компонентов сплава, тонкой структуры приповерхностных слоев металла на электрохимическое и коррозионное поведение электродов на основе железа.

Задачи:
1. Выявить влияние субмикроразупорядочения поверхности в подсистеме металл-металлоид 

(Fe-Si) на электрохимическое поведение железного электрода в кислом сульфатном электролите. 

2. Обосновать влияние наносостава поверхности и границ зёрен на электрохимические процес
сы на сталях ШХ15, Н18 и Н18Т3 в условиях коррозионно-электрохимического воздействия сред 
различного катионного и анионного состава при кислотной коррозии.

В связи с вышеизложенным детальное рассмотрение нанообъёмных и поверхностных эффектов 

в неравновесном материале на основе железа при анодном растворении металла и катодном выделении водорода в кислой среде с различными добавками является актуальной научной задачей.

Методика эксперимента

Методы исследования, представленные в данной работе, можно разбить на две категории –

электрохимические и физические. Электрохимические методы – это потенциометрические, потенциодинамические в различных вариантах. Физические: рентгенофазовый анализ, ОЖЕ, месбауэровская и рентгегеноэлектронная спектроскопия, классическая металлография и стандартные механические испытания для сталей.

Поляризационные измерения проводили потенциодинамическим методом по стандартной мето
дике [1] с помощью потенциостата П–5848 и миллиамперметра М-140 при скорости изменения потенциала 0,5-2 мВ/с шагом 10 мВ в электрохимической ячейке ЯЭС-2 с разделенным катодным и 
анодным пространством. Иногда использовали потенциостат EP 21 и программатор PV 3, кривые регистрировали самописцем Н307/1 со скоростью изменения потенциала до 2 мВ/с или потенциостатом
PS-4, с программатором Variator PV-3 и самописцем ЛКД 4003. 

Полученные различными способами результаты обрабатывали на компьютере с использованием

программной оболочки GRAFER или EXELL. Кинетические параметры определяли методом линейной 
регрессии при потенциалах, превышающих на 10 мВ стационарное состояние. Для характеристики катодного и анодного процессов использовали кинетические параметры при потенциалах -0,6 – -0,30 В. 

Определяли область Тафеля на экспериментальных кривых зависимости E=f(lgi) в линейной 

части значений потенциала. Порядки катодной и анодной реакций по ионам гидроксония и анионам 
определяли экстраполяцией значений тафелевской области на –0,6В и –0,3В соответственно. Порядок 
предельного тока по анионам определяли по значениям тока, соответствующего анодному потенциа