апрель 2019

Дослідження поляризаційного опору атмосферної корозії алюмінію та його сплавів


Чорнобрива Наталiя Олександрiвна Чорнобрива Н. О. , Букет О. І.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Чорнобрива Н. О., Букет О. І. Дослідження поляризаційного опору атмосферної корозії алюмінію та його сплавів / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 84-85


Проблема ресурсу несучих конструкцій з алюмінію та його сплавів (наприклад, в авіації) є однією з пріоритетних для вирішення в сучасній техніці. Оскільки основним фактором, що визначає до 85% ушкоджень авіаційних конструкцій, є атмосферна корозія, то розробка систем моніторингу корозивності середовища внутрішніх відсіків літальних апаратів системою датчиків корозивності повітря є важливою задачею. На сучасному етапі виявлення корозійних пошкоджень проводять при технічному обслуговування за допомогою методів неруйнівного контролю, що включають візуальний огляд, ультразвукове та рентгенівська сканування, вихроструменевий метод, нейтронну радіографію, мікро-хвильову спектроскопію, комп’ютерну томографію та інші. Ці методи є достатньо надійними, проте дуже затратні й не дозволяють виявити корозію на ранній стадії. Новий підхід до вирішення цієї задачі, який дістав назву Structural Health Monitoring, передбачає постійний і автономний контроль корозійних пошкоджень у комплексі з інформацією щодо умов експлуатації повітряного судна від системи закріплених чи вбудованих сенсорів на конструкційних елементах. Враховуючи електрохімічну природу корозій-них руйнувань літальних апаратів найбільш інформативними для оцінки інтенсивності ушкоджень є датчики, засновані на вимірі електричних характеристик – електроопору пластини із конструкційного матеріалу, електрохімічного імпедансу, (гальванічного) струму корозії, електро-хімічного шуму, поляризаційного опору. Для уточнення корозивності повітряного середовища розміщують кластери датчиків, які вимірюють температуру, відносну вологість, час зволоження поверхні, рН і провідність поверхневої вологи, а також концентрацію агресивних газових компонентів.

Аналіз літератури через призму досвіду у галузі технічної електрохімії показує, що вимірювання поляризаційного опору корозійного процесу на поверхні алюмінію та його сплавів є оптимальним методом, який при мінімальних витратах на виготовлення й експлуатацію датчика дозволить одержати найбільш адекватну інформацію. При цьому необхідно вирішити цілий комплекс технічних і наукових задач, основною з яких є забезпечення адекватності одержаної інформації про корозійну агресивність аналізованого середовища.

Важливими етапами в оцінці адекватності метода поляризаційного опору є вивчення впливу омічного опору пасивних плівок алюмінію та локальних видів корозії на показання датчика. Тому на першому етапі досліджень проведено вимірювання й порівняння поляризаційного опору в модельних розчинах 3% хлориду та 6% сульфату натрію на електродах з найбільш поширеного конструкційного сплаву Д16Т. Циліндричні електроди діаметром 8 мм і довжиною робочої частини 35 мм розміщували попарно в скляних стаканах з розчинами й поляризувалися індикатором поляризаційного опору Р5126. Розчин сульфату натрію обраний з огляду на відсутність у нього схильності до провокування локальних видів корозії сплавів алюмінію, а концентрація обрана для досягнення рівної з хлоридним розчином електропровідності.

Встановлено, що у розчині 3% NaCl поляризаційний опір протягому 15-20 хв після початку контакту електродів з розчином зберігається в межах 10-13 кОм, а далі відбуваються його різкі спонтанні коливання в межах 1.5-24 кОм внаслідок пітингоутворення. В сульфатному розчині коливання відбуваються в межах 13-22 кОм з деякою тенденцією до збільшення середнього значення, що вказує на відсутність пробоїв пасивної плівки. На свіжозачищеній наждачним папером поверхні в сульфатному розчині спостерігається поступове збільшення поляризаційного опору від 3 до 6 кОм протягом 15-20 хв з незначними коливаннями до 25% величини, що найбільш вірогідно пов’язано з ростом транспортних ускладнень в пасивній плівці внаслідок її нарощування при корозійному анодуванні. В хлоридному розчині поляризаційний опір зростає у 8-10 хв від 1.2 до 2 кОм й коливається від 0.8 до 2.5 кОм.

За одержаними даними можна стверджувати, що метод поляриза-ційного опору принципово здатен відрізняти локальні види корозії від корозії рівномірної й суцільної завдяки своїй оперативності, чим забезпечується здатність одержувати результати вимірювань кожні 2 хв. Значні коливання показань з амплітудою більше 50% від максимального значення чітко вказують на розвиток саме локальних механізмів корозії поверхні. Для уточнення адекватності інтерпретації величини поляриза-ційного пору в швидкість корозії необхідно провести додаткові гравіметричні дослідження. Також необхідно уточнити роль пасивної плівки на алюмінії та його сплавах з допомогою селективних вимірювань зміни омічного пору пасивних плівок до корозійних випробувань та після них, що може бути реалізовано порівнянням результатів одержаних на постійному й змінному струмах поляризації і дозволить детальніше обгрунтувати роботу датчика корозії й перейти до досліджень у тонких плівках атмосферного конденсату.