Формирование оксидных плёнок на силицидо-германидах марганца различного состава при анодной поляризации в водном растворе сульфата натрия
DOI:
https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/13325Ключевые слова:
силицидо-германид, марганец, германий, оксидные пленки, анодное окисление, сульфат натрияАннотация
Цель статьи: Силицидо-германиды марганца, общего формульного состава Mn5(Si,Ge)3, отличающиеся количественным соотношением кремния и германия и имеющие формулы Mn5Si2.40Ge0.60, Mn5Si0.60Ge2.40 и Mn5Si0.15Ge2.85, подвергались анодной поляризации в водном растворе сульфата натрия. Основной целью исследования было определение продуктов их анодного превращения в неокислительной нейтральной среде и выявление закономерностей формирования на их поверхности оксидных плёнок.
Экспериментальная часть: Метод циклической вольтамперометрии показал, что процесс анодного окисления не является обратимым. Поляризационные измерения сопровождались последующим контролем изменения состояния поверхности методом электронной микроскопии. Cоотношение элементов на поверхности до поляризации образца и в продуктах коррозии определялось методом микрорентгеноспектрального анализа.
Выводы: Было установлено, что в процессе анодного превращения для всех материалов доля марганца в образцах уменьшается, доля германия увеличивается, а доля кремния изменяется незначительно. Сделан вывод, что растворение компонентов материала происходит селективно: марганец преимущественно ионизируется из твёрдой фазы германида марганца в раствор, и его содержание на поверхности снижается до незначительных количеств. Кремний же и германий образуют довольно рыхлые оксидные слои, не обладающие хорошей адгезией к твёрдой, обеднённой марганцем поверхности, и не имеющие серьёзного защитного эффекта. Основными продуктами анодного окис-
ления, остающимися на поверхности, являются оксид германия (II) и частично гидратированный оксид германия (IV) GeO2 хH2O. Оксид кремния также присутствует в продуктах анодного окисления, но в гораздо меньшем количестве, и его недостаточно для защитного эффекта материал
Скачивания
Библиографические ссылки
Knyajeva V. M., Babich S. G., Kolotyrkin V. I., Kojevnikov V. B. Metal-like compounds of transition metals. A new class of corrosion-resistible materials and protective coatings. Protection of Metals. 1991;27(4): 470-480. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=31104641
Takeno N. “Atlas of Eh-pH diagrams,” Geological survey of Japan open file report. 2005. Available at: https://www.nrc.gov/docs/ML1808/ML18089A638.pdf
Hurlen T., Våland T., Electrochemical behaviour of manganese: Dissolution, deposition, hydrogen evolution. Electrochimica Acta. 1964;9(8): 1077–1085. https://doi.org/10.1016/0013-4686(64)80077-3
Messaoudy B. Anodic behavior of manganese in alkaline medium. Electrochimica Acta. 2001;46: 2487-2498. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(01)00449-2
Polkovnikov I. S., Shaidullina A. R., Panteleeva V. V., Shein A. B. Anodic processes on the manganese monosilicide in sodium hydroxide solutions. Vestnik Permskogo universiteta. Seria: Bulletin of Perm University. Series: Chemistry. 2018;8(3): 325-341. (In Russ.). https://doi.org/10.17072/2223-1838-2018-3-325-341
Efimov E. A. Features of the electrochemical dissolution of n-type silicon. Doklady Akademii Nauk SSSR. 1960;130(2): 353-355. (In Russ.)
Dubrovsky L. A., Mel’nik V. G., Odynets L. L. Anodic oxidation of silicon in pure water. Russian Journal of Physical Chemistry A. 1962;36(10): 2199–2204. (In Russ.)
Lehmann, V. , Electrochemistry of silicon: instrumentation, science, materials and applications. Wiley-VCH Verlag GmbH; 2003. 283p. https://doi.org/10.1002/3527600272
Zhang X., Electrochemistry of silicon and its oxide. Boston: Springer, MA; 2001. 510 p.
Zhang, L., Zhang, B., Pan, B., Wang, C. Germanium electrochemical study and its CMP application. Applied Surface Science. 2017;422: 247–256. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.05.220
Rakityanskaya I. L., Myasnikov D.A. The anodic behavior of manganese silicide-germanides in aqueous sodium sulfate solutions: the effect of the germanium content. Russian Journal of Electrochemistry. 2024;60: 623–632. https://doi.org/10.1134/S1023193524700228
Popov U. A. Theory of the interaction of metals and alloys with corrosion-aggressive medium*. Moscow: Nauka Publ., 1995. 200 p. (In Russ.)
Shein A. B. Electrochemistry of silicides and germanides of transition metals*. Perm: Perm State Univ. Publ., 2009. 209 p. (In Russ.)
Rakityanskaya I. L., Myasnikov D. A., Shein A. B. Anodic behaviour of manganese germanide Mn5Ge3 in a sodium sulphate aqueous solution. Condensed Matter and Interphases. 2021;23(4): 535–542. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3672
Shein A. B. Corrosian-electrochemical behaviour of Mn5Si3, Mn5Ge3 and Mn5(Ge1-xSix)3 in sulphuric acid electrolyte. Polzunov’s bulletin. 2009;3: 247–252. (In Russ.). Available at: https://journal.altstu.ru/media/f/old2/pv2009_03/pdf/247shein.pdf
Atabaev I. G., Hajiev M. U., Matchanov N. A., Saliev T. M., Bobojonov K. A. Effect of surface chemical treatments on Ti–p-Si1-xGex and Ni–p-Si1-xGex contact properties. Semiconductors. 2010;44(12): 1606–1610. https://doi.org/10.1134/s1063782610120134
