Введение к работе
Актуальность проблемы. Титан широко применяется как конструкционный материал в химической промышленности благодаря удачному сочетанию небольшого удельного веса, хороших технологических свойств, высокой прочности и коррозионной стойкости во многих агрессивных средах (морская и речная вода, растворы хлоридов, окислительные среды и др.). Однако он имеет ограниченную коррозионную стойкость в растворах минеральных неокислительных кислот, особенно при повышенных температурах, что требует создания сплавов, которые по своим свойствам превосходили бы нелегированный Ті.
Весьма перспективным для Ті, учитывая лёгкость установления и поддержания на нём пассивного состояния, является катодное модифицирование. Этот метод основан на переводе сплава в пассивное состояние за счёт повышения скорости катодной реакции, что приводит к смещению потенциала коррозионной системы (ЕСт) положитель-нее потенциала полной пассивации (Епп) основы. Катодные присадки должны отвечать двум основным требованиям: иметь низкое перенапряжение водорода (ин) и быть достаточно стойкими в данной среде применения для обеспечения стабильного защитного действия. Наиболее эффективны для этой цели металлы платиновой группы, дающие значительный положительный эффект при введении в сплав в десятых долях процента.
Высокая коррозионная стойкость сплава Ti-0,8ZNi-0,3ZMo, практически равная стойкости сплава Ti-0,lXPd, показала перспективность замены благородных металлов менее дорогими элементами. Лёгкую пассивируемость этого и аналогичных ему сплавов большинство исследователей связывают с наличием в структуре интерметалли-да T12N1, хотя присутствие этого же интерметаллида в двойных сплавах Ti-Ni не приводит к устойчивой пассивации. Роли второго легирующего компонента либо вообще не уделяют внимания, либо сводят её к облегчению выделения включений T12N1. Несмотря на возросший практический интерес к этим сплавам, особенно в последнее
десятилетие, остаётся неясным механизм совместного действия легирующих компонентов, обеспечивающий резкое повышение их коррозионной стойкости. Понимание механизма защиты актуально для развития теории коррозионностойкого легирования и прогнозирования поведения сплавов в агрессивных средах.
Цель работы. Исследование механизма повышения пассивируемос-ти титана при раздельном и совместном легировании малыми добавками никеля и вольфрама. В связи с этим в работе ставились следующие задачи: 1. Исследовать влияние концентрации W на кинетику растворения Ті и накопления W при коррозии сплавов Ti-W. 2. Изучить влияние фазового состава и концентрации Ni на пассивируе-мость и устойчивость пассивного состояния сплавов Ti-Ni. 3. Исследовать коррозионное поведение и механизм защитного действия легирующих компонентов в тройных сплавах Ti-Ni-W.
Научная новизна. Проведено систематическое исследование коррозионного и электрохимического поведения малолегированных двойных сплавов Ti-(l-10%)W и Ti-(0,5-3X)Ni.
Показано, что добавки W снижают скорость растворения ТІ иг сплавов как при свободной коррозии, так и при потенциостатическої поляризации. Впервые с помощью комплекса физических и электрохимических методов изучена кинетика накопления W на поверхности прі растворении сплавов в активной для ТІ области потенциалов. Показано, что обогащенный вольфрамом слой не влияет на анодный процесс, но повышает эффективность катодной реакции на сплавах. Дл$ каждого состава со временем устанавливается определённая степені обогащения поверхности вольфрамом, мало зависящая от скорості растворения сплава.
Установлено, что двухфазные сплавы Ti-Ni подвержены структурно-избирательной коррозии, что связано с нестабильностью вхо-
дящего в эвтектоид интерметаллида T12N1 при потенциале отрицательнее Епп титана. Предложен новый метод расчёта коэффициента селективного растворения никеля (ZNi), учитывающий не общую поверхность сплава, а занимаемую эвтектоидом. Показано, что кратковременная пассивация однофазных сплавов Ti-Ni связана с накоплением на поверхности Ni при селективном растворении Ті, однако возникающее пассивное состояние неустойчиво, так как Ni активно растворяется в пассивной для Ті области.
Установлено, что в сплавах Ti-Ni-W вольфрам снижает парциальную скорость растворения как Ті, так и N1. На поверхности одновременно накапливаются оба легирующих компонента. Предложен механизм синергетического действия Ni и W, объясняющий повышенную пассивируемость тройных систем.
Практическая ценность. Результаты работы расширяют теорию коррозионностойкого легирования и позволяют научно обоснованно подходить к созданию низколегированных, сравнительно недорогих сплавов титана, устойчивых к коррозии.
Положения, выносимые на защиту. 1. Экспериментальные результаты по кинетике накопления W на поверхности в результате избирательного растворения Ті и механизм защитного действия W при коррозии сплавов Ti-W. 2. Скэвокупность данных о влиянии структуры и состава на растворение и пассивацию сплавов T1-N1. Способ расчёта коэффициента селективного растворения Ni из двухфазных сплавов. 3. Механизм совместного защитного действия легирующих компонентов и особенности коррозионного и электрохимического поведения тройных сплавов Ti-Ni-W.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всес. науч.-тех. конф. " Прогрессивные методы и средства защиты металлов и изделий от коррозии" (Москва. 1988);
- б -
VII Всес. конф. по электрохимии (Черновш. 1988); Interanticor'89 (Bratislava, 1989); Науч.-практ. семинаре "Проблемы коррозии сплавов и их сварных соединении" (Киев, 1991); Междунар. конгрессе "Защита-92" (Москва, 1992).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов , списка литературы и 3-х приложений. Содержание изложено на 196 страницах, включает 53 рисунка, 25 таблиц, 221 литературную ссылку.
