Comparison of corrosion of aluminum-based alloys forming decagonal quasicrystals in NaCl solution

Abstract

In this work corrosion behavior of the A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀, A₁₆₅Co₂₀Cu₁₅, and A₁₇₂Fe₁₅Ni₁₃ alloys forming decagonal quasicrystalline phases was tested in the neutral NaCl solution (pH = 7) which allows a comparison of their corrosion resistance under conditions comparable to application in marine climate. The microstructure of the alloys was studied by quantitative metallographic, X-ray, scanning electron microscopic, and energy dispersive analyses. The corrosion properties were determined by gravimetric and potentiodynamic methods. The A₁₆₅Co₂₀Cu₁₅ and A₁₇₂Fe₁₅Ni₁₃ alloys have been established to corrode in the sodium chloride solution more strongly than the A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀ alloy. The corrosion that proceeds under electrochemical mechanism is accompanied by the formation of passive layer on the surface that retards further dissolution in the saline solution after 3–4 days of testing. Scanning electron microscopy shows the marks of pitting corrosion. The pits appear mostly where flaws and boundaries of iron- or aluminum-rich crystalline phases are located. Their quantity and size are lesser on the surface of the A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀ alloy since Co and Ni in its composition are rate determining for the corrosion processes. This alloy may be recommended as starting material for plasma-spayed coatings working in marine climate.

Досліджували корозійні властивості сплавів A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀, A₁₆₅Co₂₀Cu₁₅ та A₁₇₂Fe₁₅Ni₁₃, у структурі яких утворюються декагональні квазікристали, в нейтральному розчині NaCl (pH = 7) з метою порівняння їх корозійної стійкості під час експлуатації в умовах морського клімату. Мікроструктуру сплавів вивчали за допомогою кількісного металографічного, рентгеноструктурного, сканувального електронно-мікроскопічного та мікрорентгеноспектрального аналізів. Корозійні властивості визначали із застосуванням гравіметричного та потенціодинамічного методів. Встановлено, що сплави A₁₆₅Co₂₀Cu₁₅ та A₁₇₂Fe₁₅Ni₁₃ сильніше кородують у розчині натрій хлориду порівняно зі сплавом A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀. Корозія, яка відбувається за електрохімічним механізмом, супроводжується утворенням пасивного шару на поверхні, який запобігає подальшому розчиненню сплавів у сольовому розчині після 3–4 діб випробувань. Метод сканувальної електронної мікроскопії виявляє ознаки пітінгової корозії сплавів. Пітінги спостерігаються в місцях розташування дефектів поверхні та границь кристалічних фаз, багатих на залізо та алюміній. На поверхні сплаву A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀ пітінги утворюються в меншій кількості та мають менші розміри завдяки присутності в його складі Co та Ni, що визначають швидкість корозійних процесів. Цей сплав може бути рекомендований як стартовий матеріал для плазмового напилення покриттів, які експлуатуються в умовах морського клімату.

Исследовали коррозионные свойства сплавов A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀, A₁₆₅Co₂₀Cu₁₅ и A₁₇₂Fe₁₅Ni₁₃, в структуре которых образуются декагональные квазикристаллы, в нейтральном растворе NaCl (pH = 7) с целью сравнения их коррозионной стойкости при эксплуатации в условиях морского климата. Микроструктуру сплавов изучали с помощью количественного металлографического, рентгеноструктурного, сканирующего электронно-микроскопического и микрорентгеноспектрального анализов. Коррозионные свойства определяли с использованием гравиметрического и потенциодинамического методов. Установлено, что сплавы A₁₆₅Co₂₀Cu₁₅ и A₁₇₂Fe₁₅Ni₁₃ сильнее корродируют в растворе натрий хлорида по сравнению со сплавом A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀. Коррозия, протекающая по электрохимическому механизму, сопровождается образованием пассивного поверхностного слоя, который препятствует растворению сплавов в солевом растворе после 3–4 суток испытаний. Метод сканирующей электронной микроскопии выявляет признаки питтинговой коррозии сплавов. Питтинги наблюдаются в местах расположения дефектов поверхности и границ кристаллических фаз, богатых на железо и алюминий. На поверхности сплава A₁₇₂Co₁₈Ni₁₀ питтинги образуются в меньшем количестве и имеют меньшие размеры благодаря присутствию в его составе Co и Ni, определяющих скорость коррозионных процессов. Этот сплав может быть рекомендован в качестве стартового материала для плазменного напыления покрытий, эксплуатирующихся в условиях морского климата.