Korozja elektrochemiczna w roztworach NaCl stopu magnezu AZ31 z dodatkiem litu

• Autorzy: Przondziono J. , Hadasik E. , Walke W. , Szala J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.6.7

Warianty tytułu

EN

Electrochemical corrosion of magnesium alloy AZ31 with lithium additive in NaCl solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem zrealizowanych badań była ocena odporności na korozję elektrochemiczną wyciskanego stopu magnezu AZ31 z dodatkiem 7,5% Li. Badania korozyjne realizowano w roztworach o stężeniu 0,01÷2,00 mol/dm3 NaCl. Próby potencjodynamiczne, które przeprowadzono, wykorzystując system do badań VoltaLab PGP201 firmy Radiometer, pozwoliły na rejestrację krzywych polaryzacji. Badania te wykazały, że wraz ze zwiększeniem stężenia molowego roztworu NaCl następuje pogorszenie właściwości korozyjnych. Za pomocą mikroskopu stereoskopowego Olympus SZX9 oraz skaningowego mikroskopu elektronowego Hitachi S-4200 przeprowadzono obserwację powierzchni stopu po próbach zanurzeniowych zrealizowanych w ciągu 1÷5 dni. Przed badaniami mikroskopowymi z powierzchni próbek usunięto produkty korozji w roztworze zawierającym 200 g/l CrO3 oraz 10 g/l AgNO3. Stwierdzono, że niezależnie od stężenia roztworu i czasu ekspozycji na powierzchni stopu są widoczne zmiany korozyjne. Dla większości próbek można zauważyć obszary objęte korozją nierównomierną. Ponadto stwierdzono występowanie korozji wżerowej. Wyniki zrealizowanych badań jednoznacznie wskazują na pogorszenie właściwości korozyjnych stopu wraz ze zwiększeniem stężenia molowego roztworu NaCl. Widoczny jest intensywny przebieg procesu korozyjnego, a intensywność ta rośnie wraz ze zwiększaniem stężenia roztworu oraz wydłużeniem czasu ekspozycji. Właściwości fizykochemiczne powierzchni oceniano metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Pomiary przeprowadzono z wykorzystaniem systemu pomiarowego AutoLab PGSTAT 302N wyposażonego w moduł FRA2 (Frequency Response Analyser). Zarejestrowano wykresy Nyquista oraz Bodego. Przeprowadzone badania umożliwiły bezpośrednie porównanie zachowania się rzeczywistego obiektu z jego układem zastępczym, który jest modelem odnoszącym się do fizycznie realizowanej impedancji. Przyjęte struktury obwodów elektrycznych w obu przypadkach sugerują występowanie w badanych układach strefy wierzchniej, która charakteryzuje się dużą porowatością i dużym stopniem rozwinięcia powierzchni oraz przebiegu procesu korozyjnego przez dyfuzję reagentów. Zastosowanie przerobionego plastycznie stopu magnezu AZ31 z dodatkiem 7,5% Li w dużym stopniu jest uzależnione od odporności na korozję elektrochemiczną. Wyniki zrealizowanych badań jednoznacznie wskazują na małą odporność stopu w roztworach chlorków. Ze względu na dużą podatność stopów magnezu z litem na korozję elektrochemiczną jest zalecane stosowanie powłok chroniących przed oddziaływaniem agresywnego środowiska korozyjnego.

EN

The purpose of performed tests was evaluation of resistance to electrochemical corrosion of extruded magnesium alloy AZ31 with additive of 7.5% Li. Corrosion tests were performed in 0.01÷2.00 mol/dm3 NaCl solutions. Potentiodynamic tests, performed with application of testing system VoltaLab PGP201 by Radiometer, enabled to register polarisation curves. Potentiodynamic tests proved that increase of molar concentration of NaCl solution triggers deterioration of corrosion properties. With application of stereoscopic microscope Olympus SZX9 and scanning electron microscope Hitachi S-4200, the surface of the alloy was observed after immersion tests performed in 1÷5 days. Prior to microscopic tests, corrosion products in the solution containing 200 g/l CrO3 and 10 g/l AgNO3 were removed from the surface of the alloy. It was proved that irrespective of solution concentration and exposure time, there were visible corrosion modifications on alloy surface. Most samples feature non-uniform corrosion areas. Moreover, presence of pitting corrosion was proved. Results of performed tests prove explicitly deterioration of corrosion properties of the alloy with the increase of molar concentration of NaCl solution. It can be seen that corrosion process is intensive and that intensity increases with the increase of solution concentration and extension of exposure time. Physical and chemical properties of the surface were evaluated with application of electrochemical impedance spectroscopy. Measurements were made with measurement system AutoLab PGSTAT 302N equipped with FRA2 (Frequency Response Analyser) module. Nyquist and Bode diagrams were registered. Performed tests enabled direct comparison of behaviour of the real object with its equivalent system, which is a model referring to physically realised impedance. Adopted structures of electric circuits in both cases suggest presence of surface layer that features high porosity and high surface development level in the tested systems and the course of corrosion process through reacting substances diffusion. Application of magnesium alloy AZ31 with 7.5% Li additive after plastic forming is to a large extent dependent on resistance to electrochemical corrosion. The results of performed tests prove explicitly low resistance of the alloy in chloride solutions. Due to high susceptibility of magnesium alloys with lithium to electrochemical corrosion, it is recommended to apply layers protecting from aggressive corrosive environment impact.

Słowa kluczowe

PL

stop magnezu AZ31 + 7,5% Li; korozja elektrochemiczna; roztwór chlorkowy; próby potencjodynamiczne; próby zanurzeniowe; SEM; EIS

EN

magnesium alloy AZ31 + 7,5% Li; electrochemical corrosion; chloride solutions; potentiodynamic tests; immersion tests; SEM; EIS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 6
• Strony: 386--390
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Przondziono J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Hadasik E.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Walke W.

• Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska

autor

Szala J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Białobrzeski A., Saja K.: Badania korozyjności stopów dwuskładnikowych Mg–Li przeznaczonych do przeróbki plastycznej. Przegląd Odlewnictwa 62 (2012) 530÷541.
• [2] Kuc D., Hadasik E., Mizera J., Mikuszewski T.: Plasticity and microstructure of magnesium–lithium alloys. Solid State Phenom. 212 (2014) 11÷14.
• [3] Kuc D., Hadasik E., Schindler I., Kawulok P., Śliwa R.: Characteristics of plasticity and microstructure of hot forming magnesium alloys Mg–Al–Zn type. Arch. Metall. Mater. 58 (2013) 151÷156.
• [4] Hadasik E., Kuc D.: Obróbka plastyczna stopów magnezu. Obróbka Plastyczna Metali 24 (2013) 131÷146.
• [5] Mikuszewski T.: Melting and casting of ingots made of an Mg–Li type alloys. Metalurgija 53 (2014) 588÷590.
• [6] Mikuszewski T., Kuc D.: Wytwarzanie, struktura pierwotna i właściwości plastyczne wybranych stopów wieloskładnikowych Mg–Li. Inż. Mater. 35 (2014) 258÷262.
• [7] Przondziono J., Hadasik E., Walke W., Szala J.: Resistance to electrochemical corrosion of extruded magnesium alloy AZ31. Solid State Phenom. 227 (2015) 35÷38.
• [8] Altun H., Sen S.: Studies on the influence of chloride ion concentration and pH on the corrosion and electrochemical behaviour of AZ63 magnesium alloy. Mater. Design 25 (2004) 637÷643.
• [9] Song G., Atrens A., Wu X., Zhang B.: Corrosion behaviour of AZ21, AZ501 and AZ91 in sodium chloride. Corros. Sci. 40 (1998) 1769÷1791.
• [10] Song G., Atrens A.: Understanding magnesium corrosion — A framework for improved alloy performance. Adv. Eng. Mat. 5 (2003) 837÷858.
• [11] Przondziono J., Hadasik E., Walke W., Lalik S., Dubiel M.: Odporność na korozję elektrochemiczną wyciskanego stopu magnezu AZ31 z dodatkiem litu. Hutnik–Wiadomości Hutnicze 82 (2015) 93÷96.