WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«Электрохимическое поведение титана в среде серной и фосфорной кислот Русакова С.М., Горичев И.Г., Артамонова И.В., Агеева Ю.С., Забенькина Е.О. МГТУ «МАМИ» Работа выполнена при поддержке ...»

Секция 8 «НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОЕХНОЛОГИИ В АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИИ» .

Электрохимическое поведение титана в среде серной и фосфорной

кислот

Русакова С.М., Горичев И.Г., Артамонова И.В., Агеева Ю.С., Забенькина Е.О .

МГТУ «МАМИ»

Работа выполнена при поддержке государственного контракта №П205 по программе:

«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013гг»

ВВЕДЕНИЕ

В отечественной промышленности титановые сплавы применяются главным образом, в химическом, тяжелом, энергетическом и транспортном машиностроении, машиностроении для легкой пищевой промышленности и бытовых приборов. В настоящее время интенсивно проводятся работы по исследованию и испытанию деталей автомобилей и двигателей, изготовленных из титановых сплавов, что позволяет увеличивать срок службы автомобилей и двигателей, повышение мощности, а также появляется возможность создавать принципиально новые легкие конструкции автомобилей и двигателей, обладающих высокой мощностью и маневренностью .

Широкое применение титановых сплавов в производстве оборудования, связанного с контактом с агрессивными средами лимитируется коррозионным растрескиванием.[8] В качестве ингибитора коррозии можно использовать фосфат-ионы .

Цель работы: исследовать влияние фосфат-ионов на электрохимическое поведение титана в растворах серной кислоты .



МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для экспериментального определения зависимостей Eст. – pH была использована трёхэлектродная ячейка с титановым электродом площадью 9мм2 (исследуемый металл), платиновым (вспомогательный электрод) и хлорсеребрянным (электрод сравнения) электродами. Титан анализировали методом РФА. Исследования проводились в термостатируемой ячейке при 25 С в фоновом электролите и при различных концентрациях H3PO4. Раствор дэаэрировали аргоном в течение всех опытов. Перед снятием каждой кривой электрод катодно поляризовался током -10мкА в течение 10 мин .

Поверхностный слой формировался при различных условиях: 10N в течение 20 часов; 1N при рН 0.99, Е 300 мВ в течение 30 минут; 1N при рН 10.72, Е 300 мВ в течение 30 минут; 1N при рН 3.10, Е 300 мВ в течение 30 минут; 1N при рН 0.99, Е 300 мВ в течение 7 суток .

Для экспериментального определения зависимостей E – lgi снимали анодную кривую на титановом электроде в растворах серной и фосфорной кислот, поляризуя электрод от потенциала -550 до 1200 мВ со скоростью 50мВ/с .

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

А. Зависимость стационарного потенциала титанового электрода от рН Проведен системный анализ влияния рН и концентрации фосфорной кислоты на значение стационарного потенциала при разных условиях формирования плёнки .

Зависимость стационарного потенциала от рН представлена на рисунке 1 .

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .

Секция 8 «НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОЕХНОЛОГИИ В АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИИ» .

–  –  –

Из анализа рис.1 следует, что с увеличением рН стационарный потенциал смещается в катодную область, а фосфат ионы смещают стационарный потенциал в анодную область. В кривой 1, соответствующей 10N, наблюдается линейная зависимость между Eст.



и pH, которая характеризуется следующими параметрами:

; ; ;

–  –  –

При формировании поверхностных слоёв в менее концентрированных растворах возникает не монотонная зависимость Ecт. от рН, которая указывает, что на поверхности электрода адсорбируются различные формы фосфат-ионов. Из анализа кривых титрования фосфорной кислоты (рис.2) рассчитаны значения pK: pK1=2.3±0.1;

pK2=7.3±0.1; pK3=12.3±0.1 .

Используя данные потенциометрического титрования и значения констант равновесия, проведено распределение фосфат-ионов на поверхности в зависимости от pH, представленное на рисунке 2 .

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .

Секция 8 «НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОЕХНОЛОГИИ В АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИИ» .

Рисунок 2 – Зависимость относительной доли распределения различных ионов фосфорной кислоты от рН. 1 – ;2– ;3– ;4– ; a – кривая титрования 1N щелочью КОН (9.97N) Из анализа данных кривой титрования и распределения ионов можно выделить области существования различных форм H3PO4. С целью идентификации промежуточных частиц проводилась детализация зависимости Ест. по методу Гаусса. Результаты выделения областей соответствуют распределению различных ионов Н3PO4 на поверхности TiO2. (рисунок 3) Рисунок 3 – Сравнение зависимости Eст.(a) и распределения различных ионов фосфорной кислоты от рН. 1 – ;2– ;3– .

Точки – экспериментальные данные, линии – распределение ионов фосфорной кислоты по Гауссу .

Можно предположить, что на поверхности титана в зависимости от pH наблюдается адсорбция различных форм, которую можно описать следующими уравнениями:

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .

Секция 8 «НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОЕХНОЛОГИИ В АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИИ» .

–  –  –

Б. Результаты анодной поляризации титанового электрода в H2SO4 На рисунке 4 представлены контрольные поляризационные кривые, полученные на при 250С. Растворы с определённым значением рН готовились на основе Ti в 0.5 М

0.5 М добавлением NaOH. В растворах со значением pH 2 активного состояния зафиксировать не удалось. Активация титана в 1 М HF в течение 1 мин. [2] Рисунок 4 – Зависимость тока от потенциала поляризации титанового электрода в

0.5 М при разных значениях рН. 1 – рН 0.25, 2 – рН 0.5, 3 – рН 1[2] На рисунке 5 представлены экспериментальные (1) и литературные (2) данные зависимости потенциала анодной поляризации титанового электрода от плотности тока в фоновом растворе 1N .

Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .





Секция 8 «НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОЕХНОЛОГИИ В АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИИ» .

Рисунок 5 – Зависимость Ест. от lg(I) при анодной поляризации титанового электрода в серной кислоте .

Из анализа данных следует, что в активной области поляризации наблюдается зависимость:

Е(i) = -0.674 + 0.099lg(i) (эксперимент) E(i) = -0.475 + 0.141lg(i) (контроль) ; ;

На рисунке 6 представлена зависимость тока анодной поляризации от потенциала на титане в 1N при различной концентрации .

Рисунок 6 – Зависимость тока анодного растворения титана в 1N от потенциала поляризации при добавлении различной концентрации : 1 – 0; 2 – 0.111; 3 – 1.11; 4 – 11.1; 5 – 111 моль/л*106 .

Из рисунка видно, что с увеличением содержания в растворе ток анодного процесса уменьшается. Это связано с адсорбцией на поверхности Ti и образованием защитного покрытия .

Проведено моделирование анодных стадий растворения титана в, представленных на рисунке 6. Моделирование анодных процессов осуществлялось по схеме Лоренца [7], которая учитывает как быструю, так и медленную стадии анодного растворения.

Лимитирующей стадией в определенной области потенциалов является поверхностное окисление и растворение, до, которое описывается парциальными токами (7) – (10), которым соответствуют реакции (11) – (14):

–  –  –

Используя математические уравнения зависимости парциальных токов реакций (11) – (14), рассчитана зависимость тока анодной стадии растворения титана от потенциала. На рисунке 8 представлены результаты моделирования зависимости логарифма тока от потенциала при анодной поляризации титанового электрода .

Рисунок 8 – Моделирования зависимости логарифма тока от потенциала при анодной поляризации титанового электрода .

Точки – экспериментальные данные, линия – графическое решение зависимости суммарного тока от потенциала для различных стадий (11 – 14) [7]. Имеется корреляция между предлагаемой моделью анодного процесса и экспериментальными данными .

–  –  –

Литература

1. Баринов С. М., Комлев В. С. Биокерамика на основе фосфатов кальция. М.: «Наука», 2005. 204 с .

2. Сухотин A.M. Справочник по электрохимии. Л.: Химия, 1981, 488с .

Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Основы теоретической электрохимии. М.: «Наука», 1978. 239с .

3. Eugene J. Kelly. Electrochemical Behavior of Titanium. Modern Aspects of Electrochemistry, 1982, Р. 319424 .

4. Utomo W.B., Donne S.W. Electrochemical behaviour of titanium in H2SO4-MnSO4 electrolytes. //

5. Лесничная Т.В., Александрова В.С. Сорбция фосфат-ионов материалами на основе гидроксидов титана и лантана. //Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82. №6. С.897 – 900 .

6. Киш Л. Кинетика анодного растворения металлов. М.: «Мир», 1990. 272с .

7. Использованные интернет-ресурсы:

http://npotitan.ru/spravka/primenenie-tittana/mashinostroenie/ Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» .






Похожие работы:

«ПЕДАГОГИКА ИСКУССТВА ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ УЧРЕЖДЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ОБРАЗОВАНИЯ "ИНСТИТУТ ХУДОЖЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ" http://www.art-education.ru/AE-magazine/ №1, 2011 методы интеграции в художественном образовании Ермолинская Елена Александровна, кандидат педагогиче...»

«АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ ЦЕНТР РЕАБИЛИТАЦИИ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ “ПАРУС НАДЕЖДЫ” Внедрение методики “Лабиринты” в развитие математиче...»

«ГБОУ СПО "Белгородский педагогический колледж" ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОМПЕТЕНТНОСТИ У СТУДЕНТОВ ДОШКОЛЬНОГО ОТДЕЛЕНИЯ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО КОЛЛЕДЖА МАТЕРИАЛЫ МЕТОДИЧЕСКОЙ НЕДЕЛИ ПРЕДМЕТНО-ЦИКЛОВОЙ КОМИССИИ ДОШКОЛЬНЫХ И МУЗЫКАЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН Белгород 2013 Печатается по решению педагогического совета ГБОУ...»

«Instruction of Use GUIDE 312W Size: 11 Cat. 1 EN420 Notified body: Guide is sold and marketed by: SKYDDA PROTECTING PEOPLE EUROPE AB SE-523 85 Ulricehamn, Sweden Ph: +46 (0)321 67 73 00. Fax: +46 (0)321 67...»

«Язык, сознание, коммуникация: Сб. статей / Ред. В.В. Красных, А.И. Изотов. – М.: Диалог-МГУ, 1999. – Вып. 8. – 120 с. ISBN 5-89209-389-1 Интертекст и символ в "другой литературе" © кандидат педагогических наук И. И. Яценко, 1999 В своей ново...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО "СГУ имени Н. Г. Чернышевского" Факультет психолого-педагогического и специального образования utO 2J' РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины СЕМИОТИКА Направление подготовки 44.04.03 "Специальное (дефектологическое) образование Профиль Логопедия Квалификация (степень)...»

«1 1 Целевой раздел 1.1 Пояснительная записка 3 2 Содержательный раздел 2.1 Содержание образовательной работы с детьми 6 2.2 32 Система педагогической диагностики (мониторинга) достижения детьми планируемых результатов освоения образовате...»

«Дети священников в рядах интеллигенции трудность, составители "Руководства" считают, что их проект не является абсолютно законченным, а открыт для продолжения. В заключение, думаю, говорить о важности, нужности этой работ...»

«Journal of Siberian Federal University. Chemistry 2 (2018 11) 167-183 ~~~ УДК 676.032.14, 547.455 The Kinetic Investigation and Optimization of the Processes of Larch Arabinogalactane Hydrolysis in the Presence of Dissolved and Solid Acid Catalysts Olga V. Yatsenkova, Andrei M. Skripnikov, Svetlana A. Kozlova and Boris N. Kuznetsov...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.