Конденсированные среды и межфазные границы (Jun 2024)
Анодное растворение и пассивация моносилицида марганца в сернокислых фторидсодержащих средах
Abstract
Целью данной работы являлось исследование анодной стойкости моносилицида марганца MnSi в сернокислых фторидсодержащих растворах и концентрационного влияния фторида натрия на анодное растворение и пассивацию силицида. Исследование проведено на монокристаллическом образце MnSi в растворах 0.5 M H2SO4 + (0.0025–0.05) M NaF. Представлены микрофотографии и элементный состав поверхности электрода после анодной поляризации от Е коррозии до Е = 3.2 В в растворах 0.5 M H2SO4 и 0.5 M H2SO4 + 0.05 M NaF. В присутствии фторид-ионов отмечено более сильное растравливание электродной поверхности; элементный анализ показал увеличение содержания кислорода на отдельных участках поверхности силицида, связанное c образованием оксидов марганца и кремния и их частичным удалением при высоких значениях поляризации. Методами поляризационных, емкостных и импедансных измерений изучены кинетические закономерности анодного растворения MnSi-электрода. Установлено, что добавление фторид-ионов приводит к ослаблению барьерных свойств поверхностной пленки диоксида кремния, которая определяет высокую стойкость силицида в бесфторидной среде. Рассчитан порядок реакции анодного растворения MnSi по NaF в зависимости от потенциала. В области невысоких анодных потенциалов (от Екор до E ≈ –0.2 В) порядок реакции имеет значения от 1.8 до 1.1, что связано с высоким влиянием кремния в составе силицида и продуктов его окисления. С ростом величины поляризации (до Е = 0.9 В) порядок реакции уменьшается до 0.5; показано увеличение вклада реакций ионизации и окисления марганца в кинетику анодного растворения силицида. Пассивация силицида в фторидсодержащем электролите характеризуется более высокими значениями плотности тока растворения (10–4−10–3 А/см2) по сравнению с бесфторидным электролитом (10–6 А/см2), порядок реакции в области пассивного состояния равен ~1.0; пассивация обусловлена образованием на поверхности оксидов MnO2 и SiO2. В области перепассивации (Е ≥ 2.0 В) отмечена слабая зависимость плотности тока от концентрации фторид-ионов; на поверхности электрода наблюдается выделение кислорода, в приэлектродном слое регистрируется образование ионов MnO4–. Обсуждаются механизмы и кинетические закономерности анодных процессов на MnSi-электроде в сернокислом растворе в присутствии фторид-ионов.
Keywords
