Термодинамічний аналіз фазового складу протекторних сплавів на основі алюмінію

О.А. Щерецький; А. М. Верховлюк; Д.С. Каніболоцький

doi:10.15407/mom2022.01.003

Автор(и)

О.А. Щерецький Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ
А. М. Верховлюк Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ https://orcid.org/0000-0002-2670-4052
Д.С. Каніболоцький Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2022.01.003

Ключові слова:

протекторні сплави, алюмінієві сплави, домішки, технологічні фазові діаграми

Анотація

Виконано літературний аналіз хімічного та фазового складу протекторних сплавів на основі магнію, цинку та алюмінію. Розраховано та побудовано технологічні фазові діаграми протекторів алюмінієвих сплавів з різним вмістом шкідливих добавок, а саме: заліза, кремнію та міді. Встановлено, що шкідлива дія заліза полягає в більш швидкому розчинені протекторного сплаву за рахунок великих включень інтерметаліду заліза. Такий негативний вплив заліза можливо усунути кількома способами: а) максимально збільшити швидкість охолодження розплаву, що призведе до значного подрібнення інтерметалідів і тим самим зменшить їх негативний вплив; б) виконати високотемпературну гомогенізацію сплаву з подальшим швидким охолодженням, що дозволить зменшити розміри включень інтерметалідів заліза; в) сплав додатково легувати марганцем для зв’язування заліза в потрійну сполуку, яка має інші форму та розміри та має меншу негативну дію на протекторний сплав.
Для усунення негативної дії кремнію необхідно сплав додатково легувати магнієм в кількості, яка забезпечить повне його зв’язування. В цьому випадку фазовий склад сплаву буде відповідати сплаву АП4 (% мас. част.: (4,0-6,0) Zn), (0,5-1,0 ) Mg, (0,05-1,00) Sn, ˂ 0,10 Si, ˂ 0,10 Fe, ˂ 0,01 Cu). Щодо дії міді, то при довготривалій термічній обробці сплаву при температурі 120 °C практично вся мідь, яка знаходиться в твердому розчині алюмінію, може перейти в сполуку Al₂Cu, і таким чином можливо зменшити її шкідливу дію на протекторні сплави на основі алюмінію.

Посилання

Crundwell R.F. Sacrificial Anodes, Shreir's Corrosion, 4th edition. Vol. 4: Management and control of corrosion. Amsterdam, Boston, Heidelberg [etc.]: Elsevier, 2010, 1058 p., P. 2763-2780. https://doi.org/10.1016/B978-044452787-5.00153-0

GOST 26281-84 (ST 4046-83). Protektory dlya zashchity ot korrozii. Tekhnicheskiye usloviya (Protectors for protection against corrosion). Vveden. 01.01.86, Moscow: Izd-vo standartov, 1987, 39 p. [in Russian].

Sacrificial Anodes. A Longer Life. Ridderkerk, Netherlands: MME Group, 160 p. [in English].

Sacrificial Anodes. Leerdam, Netherlands: AMPAK® Cathodic Protection, 188 p. [in English].

Zymaris V. Sacrificial Z.B.A. Anodes. Marine Sacrificial Anodes. Piraeus, Greece: Z.B.A.,8 p. [in English].

NORSOK standard M-503. Cathodic protection. Edition 3, May 2007. Lysaker, Norway: Standards Norway, 2007, 12 p. [in English].

Umoru L.E., Ige O.O., Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 2007, Vol. 7, No.2, pp. 105-113. [in English]. https://doi.org/10.4236/jmmce.2008.72009

Idusuyi N., Oluwole O.O., International Journal of Science and Technology, 2012, Vol. 2 No. 8, pp. 561-566. [in English].

Bell A.M., von der Au M., Regnery J., Schmid M., Meermann B., Reiferscheid G., Ternes T., Buchinger S., Environment Science Europe, 2020. – Vol. 32, No. 157. – P. 1-8. [in English]. https://doi.org/10.1186/s12302-020-00441-3

Khireche S., Boughrara D., Kadri A., Hamadou L., Benbrahim N., Corrosion Science, 2014, Vol. 87, pp. 504-516. [in English]. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.07.018

Heggseth A.O. Passivation and Reactivation of Aluminium Sacrificial Anodes, Master’s thesis in Materials Science and Engineering. Trondheim: Norwegian University of Science and Technology, 2019. – XVI, 103 p. [in English].

Kamarudin S.R.M., Daud M., Sattar S., Daud A.R., AIP Conference Proceedings. – 2010. – Vol. 1202. – P. 181-184. [in English]. https://doi.org/10.1063/1.3295594

Muller J.C., Galvele J.R., Corros. Sci., 1977, Vol.17, No. 12, pp. 995-1007. [in English]. https://doi.org/10.1016/S0010-938X(77)80014-0

Hou D., Li D., Han L., Ji L., Journal of Rare Earths, 2011, Vol. 29, No. 2, pp. 129-132. [in English]. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(10)60417-6

Yoshidomi Y. Sacrificial material and aluminum alloy cladding material for heat exchanger,United States Patent Application 20040038071, Pub. No.: US 2004/0038071, Pub. Date: Feb. 26, 2004. [in English].

Wang Sh., Liang Ch., Huang N., Applied Mechanics and Materials, 2014, Vol. 543-547, pp. 3793-3797. [in English]. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.543-547.3793

Massalski T.B., Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1980, Vol. 1, No. 1, pp. 27-33. [in English].https://doi.org/10.1007/BF02883281

Kireyev V.A. Metody prakticheskikh raschetov v termodinamike khimicheskikh reaktsiy (Methods of practical calculations in the thermodynamics of chemical reactions), Moscow: Khimiya, 1970, 520 p. [in Russian].

Vladimirov L.P. Termodinamicheskiye raschety ravnovesiya metallurgicheskikh reaktsiy (Thermodynamic calculations of the equilibrium of metallurgical reactions), Moscow: Metallurgiya, 1970, 528 p. [in Russian].

Kattner U.R., Burton B.P., Materials Park, OH: ASM International, 1993, pp. 12-28. [in English].

Kostov A., Friedrich B., Živković D., Journal of Mining and Metallurgy, 2008, Vol. 44 B, pp. 49-61. [in English]. https://doi.org/10.2298/JMMB0801049K

Kwangsik H. Phase Equilibria in the Al-Fe, Zn-Fe and Zn-Al-Fe Systems and Interfacial Reactions in Fe, Tohoku University Repository, 30.03.2016, 5 p. [in English]. http://hdl.handle.net/10097/63037

Massalski T. B., Okamoto H., Subramanian P. R., Kacprzak L., ASM International, Materials Park, Ohio, USA. 1990, 3589 p. [in English].

Gosh G. Aluminium-Iron-Silicon, Landolt-Börnstein, 2008, Vol. 11, Part 1, pp. 359-409. [in English]. https://doi.org/10.1007/978-3-540-69761-9_11

Ericsson G., Hack K., Metallurgical and Materials Transactions B, 1990, Vol. 21B, No. 6, pp. 1013-1023. [in English]. https://doi.org/10.1007/BF02670272

Pelton A.D., Thompson W.T., Bale C.W., Eriksson G. High Temperature Science, 1990, No. 26, pp. 231-250. [in English]. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-0481-7_18

Hayes F.H. User aspects of phase diagrams: proceedings of the International Conference, Joint Research Centre: Petten, Netherlands, 1990. – 303 p.

Pai B.C., Rohatgi P.K., Mater. Sci. and Eng., 1974, Vol. 2, No. 27, pp. 97-101. [in English].

Lukas H.L., Weiss J., Henig E.-Th., Calphad, Vol. 6, No. 3, 1982, pp. 229-251. [in English]. https://doi.org/10.1016/0364-5916(82)90004-9

Shcheretskyy O.A., Metaloznavstvo ta obrobka metaliv, 2009, No. 2, pp. 40-44. [in Ukrainian].