Manganese Silicide-Germanides Anodic Behavior in Sodium Sulfate Aqueous Solution: Influence of Germanium Content

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The anodic electrochemical behavior of manganese silicide-germanides with different ratios of germanium and silicon was studied using voltammetry and impedance spectroscopy methods in a 0.5 M sodium sulfate aqueous solution. It has been shown that the resistance of materials to oxidation decreases with increasing proportion of germanium, which, unlike silicon, is not capable of forming a layer of stable oxides on the surface of the material.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. L. Rakityanskaya

Perm State National Research University

Author for correspondence.
Email: irisa@yandex.ru
Russian Federation, Perm

D. A. Myasnikov

Perm State National Research University

Email: mda@psu.ru
Russian Federation, Perm

References

  1. Gonzalez-Rodriguez, J.G., Rosales, I., Casales, M., Serna, S., and Martinez S., Corrosion performance of molybdenum silicides in acid solutions, Mater. Sci. and Engineering: A., 2004, vol. 371, p. 217.
  2. Chen, H., Shao, X., Ma, J., and Huang, B.X., Corrosion and microstructure of the metal silicide (Mo1−xNbx)5Si3, Corrosion Sci., 2013, vol. 70, p. 152.
  3. Chen, X. and Liang, C., Transition Metal Silicides: Fundamentals, Preparation and Catalytic Appl. Catal. Sci. & Technol., 2019, vol. 9, p. 4785.
  4. Wang, D., Li, P., Kang, K., Zhang, C., Yin, J., Jiang, M., and Zeng, X., Corrosion behaviors of Cr13Ni5Si2 based composite coatings prepared by laser-induction hybrid cladding, Surface and Coatings Technol., 2016, vol. 300, p. 128.
  5. Li, R.P., Chen, H., Hao, X.H., Zhao, X.C., and Huang, B.X., Microstructure, mechanical properties and tribocorrosion characteristics of (Mo1-xCrx)5Si3 alloys, Intern. J. Refractory Metals and Hard Materials, 2023, vol. 115, p. 106291.
  6. Шеин, А. Б. Электрохимия силицидов и германидов переходных металлов, Пермь: Изд-во Перм. гос. ун-та, 2009. 269 с. [Shein, A.B. Electrochemistry of silicides and germanides of transition metals (in Russian), Perm: Issue of Perm State University, 2009. p. 269.]
  7. Hurlen, T. and Våland, T., Electrochemical behaviour of manganese: Dissolution, deposition, hydrogen evolution, Electrochim. Acta, 1964, vol. 9, no. 8, p.1077.
  8. Messaoudy, B., Anodic behavior of manganese in alkaline medium, Electrochim. Acta, 2001, vol. 46. P. 2487.
  9. Ефимов, Е.А. Об особенностях электрохимического растворения кремния n-типа. Докл. АН СССР. 1960. Т. 130. № 2. C. 353. [Efimov, E.A., About specificities of electrochemical dissolution of n-type silicon, Doklady AN SSSR (in Russian), 1960, vol. 130, no. 2, p. 353.]
  10. Lehmann, V., Electrochemistry of Silicon: Instrumentation, Science, Materials and Applications, Wiley-VCH Verlag GmbH, 2003. 283 p.
  11. Zhang, X., Electrochemistry of Silicon and Its Oxide, Boston: Springer, MA, 2001. 510 p.
  12. Zhang, L., Zhang, B., Pan, B., Wang, C., Germanium electrochemical study and its CMP application, Appl. Surface Sci., 2017, vol. 422, p. 247.
  13. Tyurin, A.G., Nikolaychuk, P.A., and Kabardin, A.M., Thermodynamic evaluation of the corrosion-electrochemical behaviour of manganese – germanium system alloys, J. and Engineering, 2016, vol. 19, no. 27, p. 1.
  14. Шеин, А.Б. Коррозионно-электрохимическое поведениe Mn5Si3, Mn5Ge3 и Mn5(Ge1-xSix)3 в сернокислом электролите. Ползуновский вестник. 2009. Вып. 3. С. 247. [Shein, A.B., Corrosian-electrochemical behaviour of Mn5Si3, Mn5Ge3 and Mn5(Ge1-xSix)3 in sulphuric acid electrolyte, Polzunovskiy vestnic (in Russian), 2009, vol. 3, p. 247.]
  15. Ракитянская, И.Л., Мясников, Д.А., Шеин, А.Б. Анодное поведение германида марганца Mn5Ge3 в водном растворе сульфата натрия. Конденсированные среды и межфазные границы. 2021. Т. 23. С. 535. [Rakityanskaya, I.L., Myasnikov, D.A., and Shein, A.B., Anodic behaviour of manganese germanide Mn5Ge3 in a sodium sulphate aqueous solution, Condensed Matter and Interphases, 2021, vol. 23, p. 535.]
  16. Luo, J., Liang, X., Zhang, Y., et al., Application of the Kramers–Kronig relationships in the electrochemical impedance models fit, J. Solid State Electrochem., 2021, vol. 25, 2225.
  17. Kichigin, V.I. and Shein, A.B., Potentiostatic and impedance spectroscopic studies of the anodic behavior of cobalt silicides in fluoride-containing acidic solutions, Corrosion Sci., 2019, vol. 159, p. 108124.
  18. Шеин, А. Б., Пантелеева, В. В. Импеданс NiSi-электрода в сернокислом электролите. Уточненная модель активного анодного растворения. Конденсированные среды и межфазные границы. 2015. Т. 17. № 2. С. 201. [Shein, A.B. and Panteleeva, V.V., Impedance of NiSi electrode in sulfuric acid solution. The refined model of active anodic dissolution, Condensed Matter and Interphases, 2015, vol. 17, no. 2, p. 201.]
  19. Lasia, A., Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Applications, New York: Springer, 2014, p. 367.
  20. Nikolaychuk, P.A., The potential – pH diagram for germanium, Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements, 2023, vol. 198, no. 9, p. 705.
  21. Takeno, N., Atlas of Eh pH diagrams. National Institute of Advanced Industrial Science and
  22. Technology, 2005. 287 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diffractograms for silicide-germanides Mn5Si3-0.60Ge0.60 (a), Mn5Si3-2.40Ge2.40 (b) and Mn5Si3-2.85Ge2.85 (c)

Download (97KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Polarisation curves for Mn5Ge3 (1), Mn5Si3-2.85Ge2.85 (2), Mn5Si3-2.40Ge2.40 (3), Mn5Si3-0.60Ge0.60 (4) in 0.5 M Na2SO4 solution, potential change rate 1 mV/s. On the inset - polarisation curve of Mn5Si3 (5) under similar conditions

Download (66KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Nyquist plots for Mn5Si3-0.60Ge0.60 at anodic polarisation in 0.5 M Na2SO4 solution at potentials E, V: - 0.1 (1), 0.0 (2), 0.1 (3), 0.2 (4), 0.3 (5), 0.4 (6), 0.5 (7), 0.6 (8), 0.7 (9), 0.8 (10), 0.9 (11), 1.0 (12)

Download (145KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. General equivalent scheme for anodic dissolution of samples

Download (18KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Equivalent schemes for impedance hodographs of Mn5Si3-0.60Ge0.60 in the potential range E = 0.4 V (a) and E = 0.5 - 1.0 V (b)

Download (38KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Nyquist plots for Mn5Si3-2.40Ge2.40 at anodic polarisation in 0.5 M Na2SO4 solution at potentials E, V: - 0.1 (1), 0.0 (2), 0.1 (3), 0.2 (4), 0.3 (5), 0.4 (6), 0.5 (7), 0.6 (8), 0.7 (9), 0.8 (10), 0.9 (11), 1.0 (12)

Download (168KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Equivalent scheme for Mn5Si3-2.40Ge2.40 hodographs in the potential range E = 0.4 - 0.8 V

Download (21KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Nyquist plots for Mn5Si3-2.85Ge2.85 at anodic polarisation in 0.5 M Na2SO4 solution at potentials E, V: - 0.1 (1), 0.0 (2), 0.1 (3), 0.2 (4), 0.3 (5), 0.4 (6), 0.5 (7), 0.6 (8), 0.7 (9), 0.8 (10), 0.9 (11), 1.0 (12)

Download (142KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Equivalent scheme for Mn5Si3-2.85Ge2.85 hodographs in the potential range E = 0.4 - 0.8 V

Download (8KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Dependence of charge transfer resistance (Rct) (a) and DEC capacitance (Cdl) (b) on potential for Mn5Si3-0.60Ge0.60 (1), Mn5Si3-2.40Ge2.40 (2) and Mn5Si3-2.85Ge2.85 (3)

Download (34KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Potential dependence of the parameter p for Mn5Si3-0.60Ge0.60 (1), Mn5Si3-2.40Ge2.40 (2) and Mn5Si3-2.85Ge2.85 (3)

Download (16KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».