Способ определения коэффициента объемной взаимодиффузии в двухкомпонентном сплаве

 

Использование: электрохимические исследования . Сущность изобретения: получают хроноамперограмму сплава, в которую вносят поправку на вклад в регистрируемый ток фоновых электрохимических процессов, повторно снимая при том же потенциале кривую спада тока во времени на электроде из исследуемого сплава без его промежуточного извлечения из раствора и зачистки. Далее по зависимости парциального тока растворения электрохимически отрицательного компонента сплава от времени определяют коэффициент взаимодиффузии. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (71» g I»,.".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° мс:«-. > :л.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808035/25 (22) 02.04,90. (46) 23.07,92. Бюл. № 27 (71) Воронежский государственный университет им. Ленинского комсомола (72) Г.А.Боков и А.В.Введенский (56) Lantelme F., Chemla М.

Cronoampегоmetric determinatia of solid

State diffusion coefficients In coppergold

alloy using à molten salt electrolyte, — Z.

Naturfforschung, 1983, Bd 38А, ¹ 2. s.106115.

Зарцын И.Д. и др. Начальное селективное растворение и коррозионная устойчивость легированных латуней, — Защита металлов, 1989, т. 25, ¹ 1, с. 8-12.

Изобретение относится к определению электрохимических параметров сплавов и может быть использовано в металловедении; электрохимии, при коррозионных испытаниях для быстрого определения диффузионной подвижности компонентов в химически измененном поверхностном слое сплава.

Известен способ определения диффузионных характеристик сплавов при их селективном анодном растворении в расплавах электролитов. Полученные коэффициенты взаимодиффузии не характеризуют диффузионную подвижность компонентов сплава при комнатной температуре.

„„5U„„1749812 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОБЪЕМНОЙ ВЗАИМОДИФФУЗИИ В ДВУХКОМПОНЕНТНОМ СПЛАВЕ (57) Использование: электрохимические исследования. Сущность изобретения; получают хроноамперограмму сплава, в которую вносят поправку на вклад в регистрируемый ток фоновых электрохимических процессов, повторно снимая при том же потенциале кривую спада тока во времени на электроде из исследуемого сплава без его промежуточного извлечения из раствора и зачистки, Далее по зависимости парциального тока растворения электрохимически отрицательного компонента сплава от времени определяют коэффициент взаимодиффузии. 1 ил, t Г

Известен способ определения коэффициента взаимодиффузии компонентов в двухкомпонентном сплаве при комнатной температуре, когда электрод из сплава погружают в раствор электролита и при потенциале Е, исключающем растворение электрохимически положительного компонента, снимают зависимость тока во времени, затем корректируют кривую спада тока на величину фонового тока, полученного на электроде из чистого электроположительного компонента.

Недостатком этого метода является невысокая точность определения коэффициента взаимодиффузии из-за искажений в форме хроноамперограммы, поскольку используемая методика учета вклада побоч1749812 ных (фоновых) электрохимических процессов в регистрируемый ток не учитывает физико-химических и электрохимических различий процессов на сплаве и его отдельных компонентах, Целью изобретения является повышениее точности on ределения коэффициента взаимодиффузии.

Поставленная цель достигается получением при постоянном потенциале Е, исключающем растворение электрохимически положительного компонента, кривой спада тока во времени на электроде из сплава в растворе электролита, причем кривую спада тока регистрируют до уровня фонового тока, затем прекращают поляризацию, и после возвращения потенциала электрода к исходному значению повторно, без извлечения электрода из раствора и промежуточной зачистки, снимают на нем при том же постоянном потенциале Е и в течение того же времени кривую спада тока, после чего элгебраически суммируют обе кривые и по зависимости парциального тока растворения электрохимически отрицательного компонента сплава от времени определяют коэффициент взаимодиффузии.

На чертеже даны хроноамперограммы латуни.

Сущность способа заключается в следующем.

Если на электроде из А,В-сплава поддерживать постоянный потенциал Е, при котором растворение электрохимически положительного компонента В термодинамически невозможно, то сплав растворяется селективно. Токоизмерительный прибор фиксирует сумму парциального тока !д(с) растворения компонента А и фонового !ф(с) побочных электрохимических процессов, протекающих на электроде при потенциале

Е (выделения водорода, восстановления кислорода, оксидов, катионов металлов, окисления примесей сплава и т.п.):

i(t)=;„(t)+!ф(с), (1)

При значительном различии стандартных электродных потенциалов компонентов

А и В концентрация А на поверхности сплава при его потенциостатической анодной поляризации практически мгновенно снижается до величины, близкой к нулю, поэтому селективное растворение А из сплава осуществляется в режиме предельного диффузионного тока по фазе сплава, Коэффициент взаимодиффузии D в сплаве определяется по формуле: г

0- IAtN3

ZAyF С3 где ZA — разряд катиона компонента; А, F— число Фарадея; Йд и Сд — атомная доля и мольная концентрация А в сплаве; - пара- метр учнтывающий смещение границы

5 сплав/раетвор во время растворения и определяемый соотношением 1/2 у его Яехр(у )=NAо (3)

При Мд =0,10; 0,20; 0,40 величина усоставляет 0,055; 0,13; 0,31 соответственно, Из (Ц и (2) следует, что точность определения D при данном NA определяется тем, насколько корректно проведен учет !ф(с). Необходимо иметь в виду, что поверхностный слой сплава, обогащенный компонентом В, находится внеравновесном состоянии,,высокодефектен и по своим электрохимическим и физико-химическим свойствам заметно отличается от чистого компонента

В. Несомненно, что и кинетика различных побочных процессов на поверхности А,В— сплава и компонента В будет разной, Согласно изобретению, поправку на ! ф(с) в фиксируемый ток !(с) следует вводить по результатам noBTopHblx хроноамперометрических измерений на сплаве без его извлечения из раствора и зачистки. Поскольку величина !д(с) в ходе первого цикла поляризации практически снижается до нуля, то при повторном снятии хроноамперограммы фиксируемый ток непосредственно определяет величину !ф(с).

Пример. Рассмотрим хроноамперометрическое определение коэффициента взаимодиффузии в сплаве

Cu30Zn(Nz =0,3). Чтобы исключить начальное коррозионное обесцинкование, латунный электрод с помощью скользящего шлифа резко погружают в деаэрированный раствор 0,9 M NaCI+0,1 М НС!, одновремен- но задавая от потенциостата П-5848 потенциал поляризации Е=-=, 33 В (x.ñ.ý), при котором медь не растворяется, Регистрация тока на электронном потенциометре

КСП-4 начинается в момент касания поверхности с электродом. Кривую спада тока снимают в течение 3-5 мин, пока ток не достигнет фоновых значений. Отключают поляризацию, ожидают возвращения потенциала электрода к исходному стационарному значению. Повторно регистрируют (!,с) зависимость, поддерживая на электроде из латуни потенциал -0,33 В, Суммируют первую и вторую хроноамперограммы латуни, Перестраивают суммарную кривую спада, тока в критериальныхдля объемной взаимо55 диффузии координатах i >-с, выявляют

-1/2 линейный участок и определяют по (2) и (3) коэффициентС!.

1749812 т,,т

Составитель P-M. Салихжданова

Техред М,Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор Н.Гунько

Заказ 2592 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

На чертеже представлены хроноамперограммы латуни Cu30Zn, различающиеся способом введения поправки на фоновый ток по измерениям на медном электроде (кривая 1) и на предварительно обесцинко- 5 ванной латуни (кривая 2), во втором случае (! пд ) — зависимости линейны в течение

-1/г всего периода измерений. Значения D составляют соответственно (11,5 +1,8) ° 10 и (1,1 0,2) 10 м /с, что заметно превыша- 10 ет погрешность собственно хроноамперометрических измерений.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет более корректно учесть вклад фо- 15 новых электрохимических процессов в результаты хроноам пером етрических измерений на сплавах и, тем самым, заметно повысить точность определения коэффициента взаимодиффузии в поверхностных 20 слоях сплавов при комнатных температурах, Это играет важную роль в оценке коррозионной стойкости и электрохимических характеристик двухкомпонентных сплавов.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента объемной взаимодиффузии в двухкомпонентном сплаве, заключающийся в получении при постоянном потенциале Е, искл ючающем" растворение электрохимически положительного компонента, кривой спада тока во времени на электроде изсплава в растворе электролита, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента взаимодиффузии, кривую спада тока регистрируют до уровня фонового тока, затем прекращают поляризацию и после возвращения потенциала электрода к исходному значению повторно, без извлечения электрода из раствора и промежуточной зачистки, снимают на нем при том же постоянном потенциале Е и в течение того же времени кривую спада тока, после чего алгебраически суммируют обе кривые и по зависимости парциального тока растворения электрохимически отрицательного компонента сплава от времени определяют коэффициент взаимодиффузии.