Введение к работе
Актуальность проблемы. Алюминий и его сплавы ;.шляются перспективными конструкционными материалами и широко применяются в различных областях современной науки и техники. В связи с этим все большее значение приобретает проблема борьбч с коррозией, приводящей к уменьшению надежности и, тем самым, ограничению срока службы изделий и оборудования на основе алюмгшя и его сплавов. Вредным следствием коррозионного разрушения деталек, содержащих алюминий, является загрязнение окружающей среды продуктами его коррозии.
К наиболее опасным видам коррозии активных металлов типа
алюминия относится питтингсвая коррозия, проявляющаяся в
растворах некоторых солей, содержащих активирующие анионы как,
например, хлорид- или нитрат-ионы,. вызываемая процессом
анодко-анионной активации (AAA) металла. Причины AAA алюминия
активно обсуждаются в литературе, но, в связи со сложностью
явления,'единая точка.зрения на механизм процесса до сих пор
отсутствует. Анализ литературы показывает, что подавляющее
число работ и большинство теорий AAA алюминия относится к
нейтральным и кислым средам. Между тем исследование
электрохимического позедения алюминия в щелочно-солевых
растворах позволяет изучить особенности активации металла на
фоне относительно больших скоростей анодного процесса,
характерных для щелочной среды. '-
С целью ингибирования процесса AAA алюминия в хлорид-содержащие среды часто вводят добавки солей. Наиболее перспективными, согласно литературным данным, считаются соли с анионами типа М0П~, как, например, SO*", МоОа", CrO*", W0*",
V03" и др. Однако, экспериментальной информации по
электрохимическому поведению алюминия в таких многокомпонентных средах недостаточно для детального заключения о механизме растворения металла и природе ингибирующего эффекта.
Для анализа результатов электрохимических измерений целесообразно проведение предварительного термодинамического анализа систем на базе алюминия применительно к средам с высокими значениями рН и построение диаграмм потенциал-рН возможных реакций, протекающих на электроде и в растворе. Ввиду обрывочности, порой ненадежности или ;,дже полного отсутствия
4 термодинамических данных по многим вероятным продуктам растворения алюминия в щелочно-солевых" средах важное значение приобретает экспертиза имеющихся в литературе сведений с целью отбора наиболее достоверных величин и оценки на их основе нодостаюцих термодинамических данных для возможных соединений с помощью современных эмпирических и полуэмпирических методов расчета.
ШШг. ESUPJBJ. В задачи данной работы входило: проведение детального термодинамического моделирования состояния алюминия в щелочно-хлоридных, щелочно-сульфатных и щелочно-хлоридно-сульфатных растворах;
изучение комплексом электрохимических методов анодного поведения алюминия в вышеперечисленных растворах в зависимости от концентрации солей и рН;
развитие на этой основе представлений о механизме анодного растворения алюминия в средах, содержащих как активирующие, так и пассивирующие анионы.
Работа проводилась в соответствии с планом РАН на 1991-1995 гг. (комплексная программа "Химическая термодинамика" - научный совет 2.19) и научно-технической программой Инженерной академии. России "Химия - человеку" на 1992 - 1995 гг. (разделы 5.2, 5.3). Научная новизна. Получены термодинамические данные по электрохимическим и обменным равновесиям в системах Al-H20-NaOH, Al-H O-NaOH-Na SO,, Al-H,0-NaOH-NaCl и Al-H 0-NaOH-NaCl-Na SO в
области рН от 10 до 16. Установлены возможные продукты коррозии и анодного окисления алюминия в щелочно-солевых средах.
Проведено исследование анодного поведения алюминия в щелочных растворах, содержащих как активирующие (С1"), так и пассивирующие (S0^a) анионы гальваностатическим и потенциодинамкческим методами на стационарном и дисковом вращающемся электродах.
Предложена общая схема процесса анодного окисления алюминия в щелочных растворах, содержащих ионы хлорида и сульфата, на основе к торой может быть объяснена как анодко-анионная активация, так и пассивация металла.
Практическая значимость. Результаты исследования анодного растворения алюминия в щелочно-солевых растворах могут бы?ь использованы при разработке электролитов для травления
5
алюминиевой фольги в производстве электролитических
конденсаторов, а также для разработки и усовершенс. юванмя резервных химических источников тскэ с анодами на основе алюминия.
На зашиту выносятся следующие основные" положения:
1. Результаты термодинамического анализа исследованных
систем.
-
Результаты изучения влияния концентраций NaCl, Na SO и NaOH на скорость анодного растЕорения алюминия потенциодинамическим и гальваностатическим методами.
-
Дашшс по кинетике анодного процесса, полученные с помощью дискового вращающегося электрода.
-
Представления о механизме анодно-анионной активации и пассивации алюминия в щелочно-солевых средах.
Апробация работы. По результатам работы сделан доклад на 5 Международном солевом совещании (Санкт-Петербург, 1994).
Публикации, По .материалам диссертации опубликовано три работы.
Структура л объем работы. Диссертация состоит из введения,
пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения.
Работа содержит 273 страниц, в том числе 62 рисунка,
.26 таблиц, 4 таблицы приложения. Список литературы включает
196 наименований
