Podstrona: Sonata 12 / Wizytówka pracownika PRz

Analiza elektrochemiczna procesu korozji fazy międzymetalicznej Al₂Cu w roztworach kwaśnych w obecności nieorganicznych inhibitorów korozji

Projekt o numerze rejestracyjnym 2016/23/D/ST5/01343 przyznany w ramach konkursu SONATA 12 przez Narodowe Centrum Nauki

Okres realizacji projektu: 2017 - 2021

Budżet projektu: 387 800 zł

Celem projektu było określenie mechanizmu procesu korozji fazy międzymetalicznej θ (Al₂Cu) występującej w stopach aluminium zawierających miedź jako dodatek stopowy, w roztworach kwaśnych, w obecności izo- i heteropolioksomolibdenianów, wolframianów i wanadanów. Mogą być one zamiennikami dla związków chromu(VI), które są często stosowane jako inhibitor korozji w roztworach do trawienia powierzchni elementów wytworzonych ze stopów aluminium, w szczególności do określania masy powłok anodowych metodą wagową. Konieczność zastąpienia związków chromu(VI) wynika z ich dużej toksyczności - rakotwórczości i mutagenności i jest określona rozporządzeniem REACH Parlamentu Europejskiego i Rady. Ponieważ w mikrostrukturze stopów aluminium występuje wiele faz pośrednich, prawidłowy dobór inhibitorów korozji wymaga zrozumienia oddziaływania tych faz ze środowiskiem korozyjnym.

Realizacja projektu obejmowała wytworzenie stopu o budowie fazowej Al₂Cu przez stopienie czystych składników w elektrycznym piecu łukowym a następnie określenie szybkości jego korozji w funkcji składu chemicznego roztworów i temperatury. W badaniach elektrochemicznych zastosowano metodę polaryzacji liniowej i elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną. Kinetykę tworzenia błękitu molibdenowego w układzie Al₂Cu - H₃PO₄ - Na₂MoO₄ określono metodą spektrofotometryczną. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że badane izo- i heteropolioksometalany nie są skutecznymi inhibitorami korozji fazy Al₂Cu, która ma silną tendencję do korozji selektywnej w roztworach o pH < 2. Pomimo tego uzyskane wyniki mają duże znaczenie dla ochrony przed korozją stopów aluminium. Najbardziej obiecującym jest układ H₃PO₄ - Na₂MoO₄ ponieważ na powierzchni fazy Al₂Cu tworzy się warstewka ochronna o małej grubości zbudowana z tlenków molibdenu na różnych stopniach utlenienia. Przy odpowiedniej wartości potencjału korozyjnego powinno to pozwolić na zahamowanie przebiegu procesu katodowego (wydzielanie H₂) przebiegającego w przypadku stopów aluminium m. in. na powierzchni fazy Al₂Cu. Jednocześnie heteropolioksomolibdenian hamuje przebieg procesu anodowego - roztwarzania ziarn roztworu stałego Al.

Podczas realizacji projektu powstały następujące artykuły naukowe:

1. P. KWOLEK: Corrosion behaviour of 7075 aluminium alloy in acidic solution. RSC Advances 10 (2020) 26078-26089, DOI: 10.1039/d0ra04215c.
2. P. KWOLEK, B. KOŚCIELNIAK, M. WYTRWAŁ-SARNA: Pentavalent Vanadium Species as Potential Corrosion Inhibitors of Al₂Cu Intermetallic Phase in the Sulfuric(VI) Acid Solutions. Materials 13 (2020) 1946.
3. P. KWOLEK: Effect of Na₃VO₄ inhibitor on the corrosion resistance of Al₂Cu intermetallic phase in H₃PO₄ aqueous solution. Archives of Metallurgy and Materials 65 (2020) 175-183.
4. P. KWOLEK, K. DYCHTOŃ, M. PYTEL: Orthophosphoric acid solutions of sodium orthovanadate, sodium tungstate, and sodium molybdate as potential corrosion inhibitors of the Al₂Cu intermetallic phase. Journal of Solid State Electrochemistry, 23 (2019) 3019-3029.
5. P. KWOLEK, A. GRADZIK, D. SZELIGA, B. KOŚCIELNIAK: Selective corrosion of Al₂Cu intermetalllic phase in orthophosphoric acid aqueous solutions. Archives of Metallurgy and Materials, 64 (2019) 1223 – 1229.
   
6. M. WOJNICKI, P. KWOLEK: Spectrophotometric study of corrosion inhibition of aluminium in orthophosphoric acid aqueous solutions by using sodium molybdate. Corrosion Engineering Science and Technology, 54 (2019), 199 – 204.
   
7. P. KWOLEK, A. PUSTUŁA, W.J. NOWAK: Influence of molybdophosphoric acid on the kinetics of the anodic coating dissolution. Surface & Coatings Technology, 357 (2019) 535–542.
   
8. P. KWOLEK, J. SIENIAWSKI: Sodium molybdate as the corrosion inhibitor of aluminium alloys in the acidic solution. Ochrona przed korozją, 61 (2018), 86 – 89.