На диаграмме можно выделить 49 областей преобладания различных фаз:

I. α (мельхиор МНЖМц30–1–1),

II. α + Mn2+,

III. α + MnO,

IV.α + Mn2+, Fe2+,

V. α + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + Mn2+,

VI.α + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + MnO,

VII. α + Mn2+, Ni2+, Fe2+,

VIII. α + CuFeO2 + Ni2+, Mn2+,

IX.α + CuFeO2 + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + Ni2+, Mn2+,

X. α + CuFeO2 + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + NiOx + Mn2+,

XI.α + CuFeO2 + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + NiOx + MnO,

XII. α + CuFeO2 + [(Fe1-x-yNixMny) (Fe2-zMnzO4)] + NiOx,

XIII. Cu2+, Mn2+, Fe2+, Ni2+,

XIV. CuFeO2 + Mn2+, Ni2+,

XV. Cu2O + CuFeO2 + Mn2+, Ni2+,

XVI. CuO + CuFeO2 + Mn2+, Ni2+,

XVII. Cu2O + CuFeO2 + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + Mn2+, Ni2+,

XVIII. Cu2O + CuFeO2 + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + NiOx + Mn2+,

XIX. Cu2O + CuFeO2 + [(Fe1-x-yNixMny) (Fe2-zMnzO4)] + NiOx,

XX. CuO + CuFeO2 + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + Mn2+, Ni2+,

XXI. CuO + CuFeO2 + [(Fe1-xNix) Fe2O4] + NiOx + Mn2+,

XXII. CuO + CuFeO2 + [(Fe1-x-yNixMny) (Fe2-zMnzO4)] + NiOx,

XXIII. CuO + CuFeO2 + Mn3O4 + Ni2+,

XXIV. CuO + CuFeO2 + NiOx + Mn2+,

XXV. CuO + CuFeO2 + NiOx + Mn3O4,

XXVI. CuO + CuFeO2 + Mn2O3 + Ni2+,

XXVII. CuO + CuFeO2 + NiOx + Mn2O3,

XXVIII. CuFe2O4 + Mn2O3 + Ni2+,

XXIX. CuFe2O4 + Mn2O3 + NiOx,

XXX. Cu2+, Mn2+, Fe3+, Ni2+,

XXXI. Fe2O3 + Cu2+, Mn2+, Ni2+,

XXXII. CuFe2O4 + Ni2+, Mn2+,

XXXIII. CuFe2O4 + MnO2 + Ni2+,

XXXIV. CuFe2O4 + NiOx + MnO2,

XXXV. Cu2+, Mn3+, Fe3+, Ni2+,

XXXVI. MnO2 + Cu2+, Ni2+, Fe3+,

XXXVII. MnO2 + Fe2O3 + Cu2+, Ni2+,

XXXVIII. Cu2+, Fe3+, Ni2+,,

XXXIX. Fe2O3 + Cu2+, Ni2+,,

XL. CuFe2O4 + Ni2+,,

XLI. CuFe2O4 + NiOx + ,

XLII. CuFe2O4 + NiOx + ,

XLIII. Fe2O3 + NiOx + Cu2+, ,

XLIV. CuFe2O4 + NiOx + ,

XLV. Cu2+, Ni2+, ,

XLVI. NiOx + Cu2+ + ,

XLVII. CuO + NiOx + ,

XLVIII. Cu2+, .

XLIX. CuO + .

Из анализа диаграмм можно сделать следующие выводы:

Область I – это область иммунности мельхиора МНЖМц30–1–1, области II, IV, VII – это области селективной коррозии. В области II селективно растворяется марганец, в области IV – железо и марганец, в области VII – никель, железо и марганец. В областях XIII, XXX, и при низких активностях ионов в растворе, XXXV, XXXVIII, XLV, XLVIII происходит общая коррозия мельхиора, то есть все компоненты в том или ином виде переходят в раствор.

В остальных областях на поверхности мельхиора образуется пассивирующая плёнка. Она может быть как одно – так и многофазной. В областях V, VI, IX–XI, XVII, XVIII, XX, XXI происходит образование так называемых смешанных железо-никелевых шпинелей – твёрдых растворов между Fe3O4 и NiFe2O4 вида [(Fe1-xNix) Fe2O4]. В областях XII, XIX, XXII образуются железо-никеле-марганцевые шпинельные растворы вида

[(Fe1-x-yNixMny) (Fe2-zMnzO4)]. Образование шпинелей приводит к упрочнению пассивирующей плёнки и улучшению её защитных свойств.

Сравнение диаграмм, построенных при различных активностях, показывает, что, как и в случае сплава МН19, при понижении активностей ионов в растворе коррозионная стойкость мельхиора МНЖМц30–1–1 снижается, поскольку снижаются потенциалы активного растворения металлов и потенциалы перепассивации мельхиора по всем компонентам, расширяется область активного растворения, а область пассивности уменьшается и сдвигается в щелочную область. Кроме того, при малых активностях ионов в растворе на диаграмме появляются новые области, связанные с образованием Mn3+ и .

Сплав МНЖМц30–1–1 по сравнению с МН19 обладает рядом различий в коррозионном поведении. Область иммунности значительно меньше, иммунность наблюдается только при сильной катодной поляризации. За счёт образования ферритов меди и никеля уменьшается область активного растворения в кислых средах, хотя область селективной коррозии марганца весьма широкая. Несмотря на то, что перепассивация мельхиора по марганцу и железу достигается уже при сравнительно невысоких значениях потенциалов, никелат-ионы (как и для сплава МН19) образуются только в условиях сильной анодной поляризации.

Линии a и b на диаграммах (рис. 2.2 – 2.7) определяют электрохимическое поведение воды (см. табл. 2.14).

Табл. 2.14. Электрохимические равновесия в воде

В области ниже линии a происходит катодное восстановление воды с выделением водорода. Область между линиями a и b определяет электрохимическую устойчивость воды. Выше линии b происходит окисление воды с выделением кислорода на аноде.

2.7 Обсуждение результатов

В работе определены активности компонентов мельхиоров МН19 и МНЖМц30–1–1. Установлено, что активность железа в мельхиоре МНЖМц30–1–1 выше единицы. Это означает, что мельхиор МНЖМц30–1–1 является метастабильной системой. При старении сплава железо выделяется из мельхиора в свободном виде в качестве новой фазы. Это вызывает упрочнение сплава и улучшение коррозионной стойкости против ударной коррозии, что подтверждает литературные данные [1].

Построена диаграмма состояния Cu – Ni – O и проанализирована химическая устойчивость медно-никелевых сплавов. Установлено, что медно-никелевые сплавы окисляются кислородом воздуха в нормальных условиях. Подтверждено, что окисление никеля из сплава на воздухе заканчивается образованием фазы нестехиометрического состава NiOx, что подтверждается диаграммой состояния Ni – O (рис. 1.4., [14]). Однако установлено, что в нормальных условиях и при повышенной температуре соединение NiO2 не образуется, что не подтверждается диаграммой 1.4.