ИЗУЧЕНИЕ ОКИСЛЕНИЕ СПЛАВА Zn0.5Al С МОЛИБДЕНОМ

Вопросы взаимодействия металлических сплавов с газообразными и различными агрессивными средами при высоких температурах являются ключевыми в современном материаловедении.

Цинк часто используется в электрохимических производствах металлопокрытий. Примерно половина производимого от мировых запасов цинка расходуется для защиты металлоконструкций [1].

Сплавы цинка с алюминием используются как анодные материалы для защиты от коррозии стальных изделий, конструкций и сооружений. Известно, что для защиты стали от коррозии разработано несколько типов Zn-Al протекторов [2-4] и покрытий [5-9].

Исследование влияния температуры и химического состава на кинетику окисления сплава Zn0.5Al с молибденом, в твёрдом состоянии, проводили методом термогравиметрии с непрерывным взвешиванием образцов на воздухе по методике, описанной в работах [10-12]. Изучение химических элементов в последние годы идет в разных направлениях [14,15].

Термогравиметрическое исследование кинетики окисления сплавов Zn0.5Al-Mo проводились при температурах 523, 573 и 623К. Взаимодействие сплава Zn0.5Al с молибденом различной концентрации с кислородом газовой фазой при исследованных температурах значительно отличается от окисления исходного сплава Zn0.5Al. Линейная зависимость сохраняется в течение 12-15 мин, далее по мере образования оксидной плёнки характер окислительного процесса переходит в гиперболический и формирование защитной оксидной поверхности заканчивается к 30 мин (рис. 1).

Легирование сплава Zn0.5Al молибденом (в диапазоне 0.01-0.1 мас.%) способствует некоторому уменьшению истинной скорости окисления. Добавки более 0.5 мас.% молибдена нецелесообразно, так как приводит к повышению скорости окисления и соответственно, уменьшению энергии активации окисления исходного сплава. Эффективная энергия активации процесса окисления исследованных сплавов изменяется от 168.4 до 183.5 кДж/моль (табл.).

Рисунок 1. Кинетические кривые процесса окисления сплава Zn0.5Al(а), легированного молибденом, мас.%: 0.01(б); 0.1(в); 0.5(г)

Таблица 1.

Кинетические и энергетические параметры процесса окисления сплава Zn0.5Al с молибденом

Продукты окисления, образующиеся при окислении сплава Zn0.5Al-Mo, исследованы методом рентгенофазового анализа [13]. Видно, что продукты окисления сплава Zn0.5Al с 0.1 мас.% молибденом состоят из оксидов ZnO, Al₂O₃, MoO₃, ZnO∙MoO₃ (рис. 2).

Рисунок 2. Штрихдифрактограммы продуктов окисления сплава Zn0.5Al, содержащего 0.1 мас.% молибдена

В целом, установлено, что несколько уменьшает окисляемость сплава Zn0.5Al в пределах 0.01-0.1 мас.% молибдена. Определено, что продукты окисления исследованных сплавов состоят из оксидов ZnO, Al₂O₃, MoO₃, ZnO∙MoO₃.

Список литературы:

1. Виткин А.И., Тейндл И.И. Металлические покрытия листовой и полосовой стали. – М.: Металлургия, 1971. – 493 с.
2. Одинаева Н.Б., Ганиев И.Н., Обидов З.Р., Амини Р.Н. Потенциодина-мическое исследование сплава Zn+0.5% Al, легированного таллием. – Доклады АН Республики Таджикистан. – 2014. – Т. 57. – № 8. – С. 686-689.
3. Obidov Z.R. Thermophysical properties and thermodynamic functions of the beryllium, magnesium and praseodymium alloyed Zn-55Al alloy. – High Temperature. – 2017. – Vol. 55. – № 1. – P. 150-153.
4. Обидов З.Р. Анодное поведение и окисление сплавов Zn5Al и Zn55Al, легированных барием.– Известия СПбГТИ(ТУ).– 2015.– №31(57).– С.51-54.
5. Амини Р.Н., Ганиев И.Н., Обидов З.Р. Анодное поведение сплава Zn55Al, легированного бериллием, в среде электролита NaCl. – Доклады АН Республики Таджикистан. – 2010. – Т. 53. – № 2. – С. 131-134.
6. Амини Р.Н., Ганиев И.Н., Обидов З.Р., Ганиева Н.И. Влияние добавок магния на анодное поведение сплава Zn55Al, в среде электролита NaCl. – Известия АН Республики Таджикистан. – 2009. – № 4(137). – С. 78-82.
7. 7. Amini R.N., Irani M.B., Ganiev I.N., Obidov Z.R. Galfan I and Galfan II doped with calcium, corrosion resistant alloys. – Oriental Journal оf Chemistry. – 2014. – Vol. 30. – № 3. – P. 969-973.
8. Обидов З.Р. Влияние рН среды на анодное поведение сплава Zn5Al, легированного бериллием и магнием. – Известия СПбГТИ (ТУ). – 2015. – № 32(58). – С. 52-55.
9. Обидов З.Р. Влияние рН среды на анодное поведение сплава Zn55Al, легированного бериллием и магнием. – Журнал прикладной химии. – 2015. – Т. 88. – № 9. – С. 1306-1312.
10. Алиханова С.Д., Ганиев И.Н., Обидов З.Р. Кинетика окисления сплавов Zn5Al и Zn55Al, легированного неодимом. – Известия АН Республики Таджикистан. – 2012. – № 3(148). – С. 92-97.
11. Obidov Z.R. Anodic behavior and oxidation of strontium-doped Zn5Al and Zn55Al alloys. – Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. – 2012. – Vol. 48. – № 3. – P. 352-355.
12. Обидов З.Р., Ганиев И.Н. Физикохимия цинк-алюминиевых сплавов с редкоземельными металлами. – Душанбе: ООО «Андалеб-Р», 2015.- 334 с.
13. Качественный рентгенофазовый анализ / Е. К. Васильев, М. С. Нахмансон; отв. ред. С. Б. Брандт; АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т земной коры. - Новосибирск: Наука, 1986. - 195 с.
14. Абдуллоев С.Ф., Рахматов М.Н., Умаров Н.Н., Нурматов Д.Х. Содержание Th и U в пробах почв юго-восточной части Согдийской области с использованием масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой / Ученые записки Худжандского государственного университета им. академика Б. Гафурова. Серия: Естественные и экономические науки. 2024. № 1 (68). С. 71-79.
15. Рахматов М.Н., Абдуллаев С.Ф., Нурматов Д.Х. Элементы 1-го класса опасности в пробах почв на территории северо-западной части Кураминских гор в пределах Зарнисора / Вестник Филиала Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова в городе Душанбе. 2023. Т. 1. № 1 (29). С. 108-118.