раздел 2
методы исследования взаимосвязанных систем металл – комплексы металлоионов в
растворе в широком диапазоне анодной поляризации
2.1. Обоснование выбора направления и объекта исследований
Изучение поведения меди и ее сплавов в растворах очень важно с теоретической
точки зрения. Так как химическое сопротивление металла зависит не только от его
природы и структуры, но и от состава агрессивной среды, то вопрос о роли
компонентов раствора в процессе растворения металлической фазы всегда занимал
одно из центральных мест в коррозионной науке. Развитию теории химической и
анодной ионизации меди с участием ее комплексов необходимо уделять особое
внимание. Переход ионов Сu (II) из свободного состояния в координированное
связан с изменением их реакционной способности, что неминуемо сказывается на
скорости растворения металлической меди в растворах, содержащих ее комплексные
частицы. Реакции с участием комплексов растворяющегося металла представляют
значительный интерес для проблем химической кинетики, электрохимии и
координационной химии, в последнем случае в результате того, что переносу
электрона в отдельных электрохимических стадиях может предшествовать та или
иная реорганизация координационной сферы исходных комплексов.
Принимая во внимание многофункциональность действия частиц среды, то есть их
способность тормозить процесс не только в результате образования определенных
форм комплексов, но и за счет конкурирующей адсорбции на поверхности металла и
как итог – протекания солевой и оксидной пассивации, становится актуальной
дальнейшая разработка теории пассивации меди и ее сплавов. Понять природу
пассивации можно только в единстве со знанием механизма химического и анодного
растворения металла, закономерностей его кинетического поведения, а это, в свою
очередь, требует информации о химических свойствах меди, ее сплавов и свойствах
продуктов их взаимодействия с раствором при химическом растворении и анодной
поляризации.
Для практического использования теоретических данных также требуется информация
о механизме влияния компонентов раствора на химическое и анодное растворение
меди и ее сплавов и процессы фазообразования. Варьирование скорости реакции
можно использовать как для интенсификации, так и для торможения процесса
растворения меди в различных технологиях, нахождения средств
противокоррозионной защиты и разработки новых травильных растворов, основанных
на изменении и регулировании анионного состава раствора.
Исходя из вышесказанного, научным направлением диссертационной работы было
выбрано развитие теории ионизации металлов и сплавов по каталитическому
механизму с учетом процессов поверхностного фазообразования.
Объектами исследования являются медь и ее сплавы: латунь Л-62, Fе-Сu и Сu-Ni
сплавы.
Предметом исследования являются физико-химические закономерности химического и
анодного растворения меди и ее сплавов в хлорид-содержащих растворах.
Для достижения поставленной в работе цели необходимо рассмотреть и решить
следующие задачи.
Выявить стадийность коррозионных и анодных реакций на меди и ее сплавах,
последовательность элементарных актов с переносом электрона между металлом и
электрохимически активными частицами, а также возможность гомогенного переноса
электронов в растворе; определить наличие предшествующих или последующих
стадий, имеющих химическую природу; выявить лимитирующую стадию. Эта проблема
связана с отсутствием однозначных представлений о механизме ионизации меди. В
данном отношении наиболее перспективными методами являются электрохимические:
цикловольтамперометрия, хроногальвано(вольт)метрия и др. Эти методы мало
применялись для исследования химического растворения (травления) меди и ее
сплавов.
Определить характер взаимосвязи между кинетикой растворения меди и ионным
составом раствора, составом водно-органического растворителя, процессами
комплексообразования и реакционной каталитической активностью образующихся
металлокомплексов. Использовать полученные закономерности для оптимизации и
интенсификации процесса травления меди и ее сплавов. Для решения этой задачи
применимы методы расчета диаграмм распределения комплексных частиц по
проекционному методу, спектрофотометрические методы и ЭПР. Ранее такая задача
не ставилась и не решалась.
Развить теорию пассивации меди и ее сплавов с учетом послойного образования
поверхностных соединений и возможности их модификации под действием различных
факторов. Выявить причину периодических явлений. Важность решения этой задачи,
во-первых, обусловлена тем, что формирование малорастворимых соединений на
поверхности меди и ее сплавов, так называемое шламообразование, существенно
снижает качество изделий при их размерной обработке, однако не определены
условия отсутствия пассивации. Во-вторых, важно определить параметры
электрохимического синтеза определенных поверхностных соединений. В-третьих,
зная природу осцилляций, их можно использовать в качестве чувствительного
датчика таким явлениям как разрыхление поверхностных слоев, изменение
количества пор и толщины пленки. Решение данной задачи возможно при
использовании электрохимических, рентгенографического методов, радиоактивных
индикаторов и электронной микроскопии. Подобная задача ставится впервые.
Разработать принципы корректировки и регенерации отработанных травильных
растворов и промывных вод производства ПП, позволяющие извлекать стравленную
медь, возвращать растворам их первоначальные травильные характеристики,
улучшать травильные свойства растворов при их многократном применении.
Разработать замкнутые циклы «травление – регенера
- Київ+380960830922