RU2715271C2 - Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах - Google Patents
Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715271C2 RU2715271C2 RU2018125382A RU2018125382A RU2715271C2 RU 2715271 C2 RU2715271 C2 RU 2715271C2 RU 2018125382 A RU2018125382 A RU 2018125382A RU 2018125382 A RU2018125382 A RU 2018125382A RU 2715271 C2 RU2715271 C2 RU 2715271C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metals
- copper
- resistance
- aluminum
- strength
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F3/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к физико-химическим методам анализа металлов на твердость и стойкость к межкристаллитной коррозии. Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах, отличающийся тем, что металлический образец очищают, погружают в электролит комнатной температуры, через металлический образец пропускают постоянный электрический ток плотностью до 60 mA/мм2 продолжительностью 30 минут. Технический результат - повышение твердости до 12-15% и полное исключение межкристаллитной коррозии металлов, вследствие чего значительно повышается срок службы изделий из алюминия и меди. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к физико-химическим методам анализа металлов на твердость и стойкость к межкристаллитной коррозии.
Для исследования влияния электрического тока на твердость и стойкость к межкристаллитной коррозии металлов использовали алюминий и медь.
Алюминий. Стандартный электродный потенциал алюминия Е°=-1,66 В. Кристаллическая решетка алюминия гранецентрированная, кубическая с периодом а=0,4041 нм. Энергия кристаллической решетки алюминия равна U=310 кДж/моль. Температура плавления алюминия 660°С.
Алюминий обладает парамагнитными свойствами и плотностью ρ=2700 кг/м3; высокой теплопроводностью и электропроводностью, его электропроводность 37,6 м/Ом⋅мм2. Алюминий высокой чистоты содержит 99,99% Al, для технических целей - 99,50% Al. В реальных кристаллах алюминия содержатся примесные атомы мышьяка, сурьмы. На поверхности алюминия образуется прочная оксидная фазовая пленка Al2O3, вследствие чего алюминий устойчив к равномерной коррозии.
Медь. Стандартный электродный потенциал меди равен Е°=0,34 В. Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом а=0,361 нм. Энергия кристаллической решетки меди равна U=340 кДж/моль. Температура плавления меди 1083°С. Медь обладает диамагнитными свойствами и плотностью ρ=8920 кг/м3, высокой теплопроводностью и электропроводностью, ее электропроводность 60,1 м/Ом⋅мм2. Медь высокой чистоты содержит 99,99% Cu, для технических целей - 99,50% Cu. В кристаллах меди содержатся примесные атомы мышьяка, висмута. На поверхности меди образуется в небольших количествах эвтектика Cu-Cu2О, вследствие чего медь устойчива к равномерной коррозии.
Для металлов важной характеристикой является твердость и коррозионная стойкость. Твердость металлов определяется сопротивлением пластической деформации. Деформация определяется движением дислокаций под воздействием приложенных напряжений. Кристалл металла должен деформироваться без разрушения.
Повышение сопротивления движению дислокаций может быть увеличение энергии кристаллической решетки, т.е. повышение твердости металлов. Для повышения твердости металлов применяют легирование - получение сплавов, термическую обработку этих сплавов, затем закалку с последующим старением.
Недостатки метода: высокая стоимость и сложность технологического процесса, ограниченные возможности широкого использования метода.
Раскрытие изобретения
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание нового способа повышения твердости и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов. Способ основан на воздействии электрического тока на металлы.
Поставленная задача решается при использовании постоянного электрического тока в данном случае исследовалось влияние электрического тока на предел прочности при растяжении и на стойкость к межкристаллитной коррозии металлов.
Для исследования использовали проволоку.
1. Проволока алюминиевая, круглая, диаметром 2,20 мм для проводов воздушных линий электропередачи марки АВЛ ГОСТ 16-705, 472-87.
2. Проволока медная, круглая, диаметром 2,17 мм электротехническая марки МТ ТУ 16-705, 492-2005.
В качестве источника электрического тока использовали лабораторный импульсный источник питания постоянного тока МЕГЕОН 31605. Напряжение 0-30 В Ток 0-3A.
Определяли временное сопротивление (предел прочности) при растяжении проволоки на машине ИМ-4Р.
Предел прочности при растяжении σв МПа определяли по формуле
где Рmax - максимальная нагрузка предела прочности, Н
F0=π⋅R - площадь поперечного сечения оразца, мм2 (для алюминиевой проволоки 3,79 мм2 - медной 3,64 мм2).
Определяли стойкость к межкристаллитной и равномерной коррозии проволоки в электролитах.
Реакция взаимодействия алюминия со щелочью (гидроксидом натрия) Образец алюминиевой проволоки помещали в стакан, куда заливали 0,01 М раствор NaOH, который проникал в щели зоны растяжения, вследствие чего возникала межкристаллитная коррозия. При этом протекала химическая реакция взаимодействия алюминия Al с гидроксидом натрия NaOH с выделением водорода H2 и образованием аниона Al2 -
Al+2OH-=AlO2 -+Н2↑
(ионно-молекулярное уравнение)
В данном случае протекает электрохимическая равномерная и межкристаллитная коррозия алюминия. Весьма опасна межкристаллитная коррозия, разрушающая алюминий по границам кристаллов она значительно ухудшает механические свойства алюминия.
Реакция взаимодействия меди с азотной кислотой
Образец медной проволоки помещали в стакан, куда наливали 1,75 М раствор HNO3, который также проникал в щели зоны растяжения, вследствие чего возникала межкристаллитная коррозия. При этом протекала химическая реакция взаимодействия меди Cu с азотной кислотой HNO3
3Cu+2 NO- 3+8Н+=3 Cu2++2NO↑+4Н2O
(ионно-молекулярное уравнение)
Наблюдали выделение газа оксида азота NO и образование гидратированного иона меди (II) Cu(H2О)2+ 4, который придавал бледно-синюю окраску раствору. В этом случае также протекает электрохимическая равномерная и межкристаллитная коррозия меди.
Для меди также весьма опасна межкристаллитная коррозия, которая значительно ухудшает механические свойства меди.
Описание чертежей
На фиг. 1 представлена зависимость чисел прочности σв КПа проволоки алюминиевой (1) и медной (2) от плотности i mA/мм2 пропускаемого тока.
На фиг. 2 представлена схема установки для исследования электрохимической коррозии металлов в электролитах.
Из фиг. 1 видно, что, при пропускании электрического тока через алюминий и медь их числа прочности возрастают.
При увеличении плотности тока до 60 mA/мм2 прочность алюминия возрастает от 170 до 190 КПа, меди от 240 до 270 КПа.
Определены коэффициенты прочности К для алюминия и меди по формуле:
где σк - конечная прочность металла при пропускании тока;
σ0 - начальная прочность металла без пропускания тока.
Коэффициент прочности составил для алюминия 1,11, для меди 1,12.
Итак, экспериментально доказано возникновение эффекта повышения твердости алюминия и меди под воздействием электрического тока.
Энергия эффекта определяется концентрацией электронов, которые насыщают химическую связь между двумя атомами в кристалле.
В условиях эксперимента, при комнатной температуре образец металла обменивается энергией с окружающей средой в направлении, перпендикулярном электрическому току J. Поэтому процесс измерения твердости алюминия, меди является изотермическим ΔT=0.
Для исследования влияния электрического тока на стойкость к межкристаллитной коррозии металлов использовали ту же проволоку - алюминиевую и медную.
Поверхность образцов проволоки зачищали от оксидной пленки наждачной бумагой, промывали проточной водой и протирали фильтровальной бумагой. При этом поверхность образца была чистой и сухой. Затем образцы проволоки согнули в виде полукольца. При этом образовались диаметрально расположенные зоны напряжений - зона сжатия (внутренняя часть полукольца) и зона растяжения с коррозионным растрескиванием поверхности (внешняя часть полукольца).
На фиг. 2 представлена схема установки для исследования электрохимической коррозии металлов в электроплитах. Продолжительность опыта после погружения образца в электролит 30 мин. при комнатной температуре. При пропускании электрического тока плотностью i=55 mA/мм2 через образец алюминиевой проволоки реакция растворения алюминия в растворе гидроксида натрия не протекала - водород не выделялся.
При пропускании электрического тока плотностью i=140 mA/мм2 через образец медной проволоки реакция растворения меди в азотной кислоте не протекала - образование гидратированного бледно-синего иона меди (II) Cu(Н2O)2+ 4 и выделение газа оксида азота NO не наблюдалось.
Таким образом, экспериментально доказано возникновение эффекта стойкости к электрохимической равномерной и мекристаллитной коррозии в агрессивной среде алюминия и меди под воздействием электрического тока.
Итак, экспериментально доказано возникновение эффекта повышения твердости и стойкости к межкристаллитной коррозии алюминия и меди под воздействием электрического тока.
Claims (3)
1. Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах, отличающийся тем, что металлический образец очищают, погружают в электролит комнатной температуры, через металлический образец пропускают постоянный электрический ток плотностью до 60 mA/мм2 продолжительностью 30 минут.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического образца используют алюминиевую проволоку.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве металлического образца используют медную проволоку.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018125382A RU2715271C2 (ru) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018125382A RU2715271C2 (ru) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018125382A3 RU2018125382A3 (ru) | 2020-01-10 |
RU2018125382A RU2018125382A (ru) | 2020-01-10 |
RU2715271C2 true RU2715271C2 (ru) | 2020-02-26 |
Family
ID=69140597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018125382A RU2715271C2 (ru) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715271C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1767921A1 (ru) * | 1990-01-17 | 1996-07-10 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Способ электроимпульсной обработки сплавов |
RU2202629C2 (ru) * | 2000-05-10 | 2003-04-20 | Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение | Способ упрочнения титановых сплавов (варианты) |
RU2544721C2 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-03-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина", ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Mg. |
RU2650217C1 (ru) * | 2016-11-09 | 2018-04-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Способ подавления деформационных полос на поверхности алюминий-магниевых сплавов |
-
2018
- 2018-07-10 RU RU2018125382A patent/RU2715271C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1767921A1 (ru) * | 1990-01-17 | 1996-07-10 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Способ электроимпульсной обработки сплавов |
RU2202629C2 (ru) * | 2000-05-10 | 2003-04-20 | Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение | Способ упрочнения титановых сплавов (варианты) |
RU2544721C2 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-03-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина", ФГБОУ ВПО "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Mg. |
RU2650217C1 (ru) * | 2016-11-09 | 2018-04-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Способ подавления деформационных полос на поверхности алюминий-магниевых сплавов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018125382A3 (ru) | 2020-01-10 |
RU2018125382A (ru) | 2020-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
de Sousa Araujo et al. | On the severe localized corrosion susceptibility of the AA2198-T851 alloy | |
Ralston et al. | Effect of pH on the grain size dependence of magnesium corrosion | |
JP6017637B2 (ja) | アルミニウム合金線 | |
Wang et al. | Multiple twins of a decagonal approximant embedded in S-Al2CuMg phase resulting in pitting initiation of a 2024Al alloy | |
CN104593775B (zh) | 用于观察镍铁基高温合金组织中 δ-Ni3Nb 相的金相腐蚀剂及其使用方法 | |
Korchef et al. | Corrosion behavior of commercial aluminum alloy processed by equal channel angular pressing | |
Pednekar et al. | Transgranular cracking of copper in 1M NaN02 solution | |
RU2715271C2 (ru) | Способ исследования прочности и стойкости к межкристаллитной коррозии металлов в электролитах | |
JP2012073059A (ja) | 超音波軸荷重疲労試験による高強度鋼中アルミナ系介在物の検査方法 | |
Damask | Residual resistivity vs. short-range order in Cu3Au∗ | |
Sathish et al. | Corrosion behavior of Cu-Zn-Ni shape memory alloys | |
Stamenković et al. | The influence of the ageing temperature on different properties of the EN AW-7075 aluminium alloy | |
Sriram et al. | The anodic polarization behaviour of carbon steel in hot caustic aluminate solutions | |
de Oliveira et al. | Corrosion of Al85Ni9Ce6 amorphous alloy in the first hours of immersion in 3.5‐wt% NaCl solution: The role of surface chemistry | |
Kumar et al. | Effect of re-aging on strength, corrosion and dry sliding wear behavior of 7075 aluminum alloy | |
Bertocci et al. | Passivity and passivity breakdown in nickel aluminide | |
Hornus et al. | Low-Cost Sample Holder with Flooded Gasket Prevents Crevice Corrosion in Pitting Corrosion Tests | |
Palit et al. | Environmental Factors in Stress Corrosion Cracking and Anodic Polarization of Zirconium in Methanol-HCl Solutions | |
Ajito et al. | Environment-assisted cracking of AZ31 magnesium alloy in a borate buffer solution containing ammonium thiocyanate under various potentials | |
Sung et al. | The effect of grain boundary chemistry on Intergranular stress corrosion cracking of Ni-Cr-Fe alloys in 50 Pct NaOH at 140° C | |
Chaung et al. | Effect of segregated sulfur on the stress corrosion susceptibility of nickel | |
Sriram et al. | Stress corrosion cracking of carbon steel in caustic aluminate solutions—slow strain rate studies | |
Neacsu et al. | Corrosion Processes of Uranus B6 and Monel 400 Special Alloys in Deep Eutectic Solvents | |
Bo et al. | Effect of aging time on electrochemical corrosion behavior of 2101 duplex stainless steel | |
JP7492944B2 (ja) | 水素チャージ方法及び水素脆化特性評価方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200711 |