Порівняльна корозійна стійкість бронз у водному розчині хлористого заліза

Abstract

UK: Корозія – проблема світового рівня, яка супроводжує будь які металеві і окремі неметалеві вироби. Мідь та її сплави – це сучасні конструкційні матеріали які також не позбавлені проблем корозії, хоча і характеризуються підвищеними антикорозійними властивостями в багатьох середовищах та умовах експлуатації виробів з них. Найбільш небезпечним, з точки зору корозії бронз, є рідкі середовища з кислотними властивостями. На сьогодні інформація про стійкість бронз в рідких середовищах з кислотними властивостями, зокрема у водному розчині хлористого заліза, має фрагментарний характер і тому потребує подальших досліджень, які дозволять розширити уявлення щодо процесів які супроводжують корозію бронз в кислотних середовищах різної природи та їх наслідків. Мета дослідження. Визначити придатність використання бронз в водному розчині хлористого заліза за величиною їх відносної швидкості корозії. Результати досліджень. Встановлено, що багатокомпонентність досліджуваних бронз, різноманітність ступені їх легування, різноманітність розчинності продуктів хімічних перетворень у воді та послідовність проходження хімічних перетворень під час електрохімічної корозії досліджуваних алюмінієвих бронз являє собою процес в результаті якого продукти хімічної взаємодії на поверхні зразків, вірогідно, розташовуються пошарово, порушуючи при цьому суцільність шарів і, відповідно, не забезпечуючи надійний захист поверхні бронз від корозії в обраному для іспитів середовищі. Всі досліджені в роботі бронзи не є корозійностійкими в 5 %-му водному розчині FeCl3. При цьому, з числа досліджених бронз найменшу відносну швидкість корозії (1,00) має олов’яна бронза БрО6Ц6С3, найбільшу – алюмінієві бронзи, зокрема, відносна швидкість корозії бронзи БрА9Ж3Л досягає (2,26). Бронза БрА7К5О1,5Мц0,3Л до та після термічної обробки має відносну швидкість корозії від (1,61) до (1,96). В той же час, відносна швидкість корозії бронзи БрА10Ж4Н4 складає (2,09). Залежності синергетичного впливу хімічного складу бронзи БрА7К5О1,5Мц0,3Л на швидкість її корозії не виявлено. Бронзові вироби без відповідного захисту їх поверхонь недоцільно застосовувати для роботи в середовищі водних розчинів хлористого заліза в довгостроковій перспективі. У разі неможливості виконання поверхневого захисного шару для роботи в середовищі водних розчинів хлористого заліза в короткостроковій перспективі бронзові вироби доцільно виготовляти з олов’яної бронзи. Наукова новизна роботи полягає в подальшому розвиту уявлень щодо корозії бронз в кислотних середовищах, зокрема у водному розчині хлористого заліза. Практичне значення. Використання результатів роботи дозволить прийняти обґрунтоване рішення щодо можливості та доцільності використання виробів з бронзи, які будуть працювати або вже працюють в середовищі водних розчинів хлористого заліза без захисного покриття їх поверхонь. Врахування отриманої в роботі інформації дозволить розробникам нової техніки прийняти оптимальне рішення щодо використання бронзових деталей, спрогнозувати міжремонтні строки роботи вузлів та агрегатів у складі яких бронзові вироби контактують з водними розчинами хлористого заліза, що в сукупності дозволить уникнути аварійних ситуацій при використанні такої техніки.

EN: Corrosion is a global problem that accompanies any metal and some non-metallic products. Copper and its alloys are modern structural materials that are also not free from corrosion problems, although they are characterized by increased anti-corrosion properties in many environments and operating conditions of products made of them. The most dangerous, from the point of view of corrosion of bronzes, are liquid environments with acidic properties. Today, information on the stability of bronzes in liquid environments with acidic properties, in particular in an aqueous solution of ferric chloride, is fragmentary nature and therefore requires further research, which will allow expanding the understanding of the processes that accompany the corrosion of bronzes in acidic environments of various nature and their consequences. Purpose of the study. To determine the suitability of bronzes for use in an aqueous solution of ferric chloride by the magnitude of their relative corrosion rate. Research results. It was established that the multicomponent nature of the studied bronzes, the diversity of the degree of their alloying, the diversity of the solubility of the products of chemical transformations in water and the sequence of chemical transformations during electrochemical corrosion of the studied aluminum bronzes is a process as a result of which the products of chemical interaction on the surface of the samples are likely to be arranged in layers, thereby violating the continuity of the layers and, accordingly, not providing reliable protection of the bronze surface from corrosion in the environment selected for the tests. All bronzes studied in the work are not corrosion-resistant in a 5 % aqueous solution of FeCl3. At the same time, among the studied bronzes, tin bronze BrO6C6S3 has the lowest relative corrosion rate (1.00), aluminum bronzes have the highest, in particular, the relative corrosion rate of bronze BrA9Zh3L reaches (2.26). Bronze BrA7K5O1.5Mts0.3L before and after heat treatment has a relative corrosion rate from (1.61) to (1.96). At the same time, the relative corrosion rate of bronze BrA10Zh4N4 is (2.09). The dependence of the synergistic effect of the chemical composition of bronze BrA7K5O1.5Mts0.3L on its corrosion rate has not been revealed. Bronze products without appropriate protection of their surfaces are inappropriate for use in the environment of aqueous solutions of ferric chloride in the long term. In the event that it is impossible to perform a surface protective layer for operation in an environment of aqueous ferric chloride solutions in the short term, it is advisable to manufacture bronze products from tin bronze. The scientific novelty of the work lies in the further development of ideas about the corrosion of bronzes in acidic environments, in particular in an aqueous ferric chloride solution. Practical significance. The use of the results of the work will allow making a reasoned decision on the possibility and expediency of using bronze products that will operate or are already operating in an environment of aqueous ferric chloride solutions without a protective coating of their surfaces. Taking into account the information obtained in the work will allow developers of new equipment to make the optimal decision regarding the use of bronze parts, to predict the terms between overhauls works components and assemblies in which bronze products come into contact with aqueous solutions of ferric chloride, which in combination will allow avoiding emergency situations when using such equipment.