Кинетика электровосстановления циркония на вольфраме во фторидных расплавах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Алюминиевые сплавы с добавками циркония находят все большее применение в аэрокосмической отрасли, приборостроении и энергетике, благодаря сочетанию повышенной коррозионной и термической стойкости без ущерба для плотности и электропроводности. Перспективным способом получения таких сплавов является синтез в расплавленных фторидах щелочных и щелочно земельных металлов, с использованием оксидов в качестве расходного металл-содержащего компонента. Согласно существующим научно-техническим данным, повышению эффективности восстановления оксида циркония до металлического может способствовать применение электролиза, в связи с чем, актуальным является изучение электрохимического поведения ионов циркония во фторидных расплавах. Методом циклической хроновольтамперометрии изучены основные закономерности катодного электровосстановления ионов циркония и алюминия из расплавов на основе KF–AlF3 с добавками оксидов циркония и алюминия при температуре 750°С, на вольфрамовом катоде. Были получены серии поляризационных кривых, как в чистом расплаве, так и с добавками оксидов циркония и алюминия, при скоростях развертки потенциала от 0,1 до 2 В. Показано, что разряд ионов алюминия наблюдается отрицательнее потенциала –1.6 В, а при потенциале от –1.8 до –1.9 В формируется пик Al соответствующий восстановлению ионов алюминия. В области потенциалов положительнее –1.6 В также отмечается катодный процесс AlxWy, предположительно связанный с восстановлением ионов алюминия и образованием его интерметаллидных соединений с вольфрамом. При добавлении ZrO2 в исследуемый расплав на вольтамперограммах дополнительно появляются площадка Zr и пик Al+Zr при потенциалах –1.3 и –1.6 В, связанные с разрядом ионов циркония и совместным разрядом ионов циркония и алюминия соответственно. При развертке потенциала в анодную область наблюдается пик Al’ при потенциале около –1.6 В и волны Al’ и Zr’, связанные с окислением металлического алюминия и алюминия с цирконием из интерметаллидного соединения, соответственно. Для вольфрамового электрода, ожидаемо наблюдается рост плотностей токов пика Al+Zr и смещение потенциала при повышении скорости развертки потенциала, что указывает на электрохимическую необратимость исследуемого процесса.

Об авторах

А. А. Филатов

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: Aleksander.F.A@yandex.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Е.Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – Т. 34 (1). – С. 33.
  2. Гасик М.И. Теория и технология производства ферросплавов / М.И. Гасик, Н.П. Лякишев, Б.И. Емлин. – М.: Металлургия, 1988. – 784 с.
  3. Belov N.A. Effect of Zr additions and annealing temperature on electrical conductivity and hardness of hot rolled Al sheets / N.A. Belov, A.N. Alabin, I.A. Matveeva, D.G. Eskin // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2015. – V. 25. – P. 2817-2826.
  4. Напалков, В.И. Легирование и модифицирование магния и алюминия / В.И. Напалков, С.В. Махов. – М.: МИСИС, 2002. – 376 с.
  5. Першин П.С. Алюмотермическое получение сплавов Al-Zr в расплаве KF-AlF3 / П.С. Першин, А.А. Филатов, А.В. Суздальцев, Ю.П. Зайков // Расплавы. – 2016. – № 5. – С. 413–421.
  6. Суздальцев А.В. Электродные процессы при получении алюминия и его ли-гатур в расплавах на основе системы KF-AlF3-Al2O3 : дис. … д-ра. хим. наук : 2.6.9. / Суздальцев Андрей Викторович – Екатеринбург, 2022. – 259 с.
  7. Николаев А.Ю. Получение лигатур алюминий-скандий в расплавах KF-NaF-AlF3-Sc2O3: дис. … канд. хим. наук : 2.6.9. / Николаев Андрей Юрьевич. – Екатеринбург, 2021. – 116 с.
  8. Лякишев Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник в 3 т. / Н.П. Лякишев. – М.: Машиностроение, – 1996. – Т.1. 992 с.
  9. Bard A.J. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd ed. / A.J. Bard, L.R. Faulkner. – NY.: John Wiley & Sons, – 2001. – 850 p.
  10. Scholz F. Electroanalytical Methods, 2nd ed. / F. Scholz. – Berlin Heidelberg.: Springer-Verlag, – 2010. – 360 p.
  11. Николаев А.Ю. Электролиз алюминия в расплавах и суспензиях KF-AlF3-Al2O3 / А.Ю. Николаев, А.С. Ясинский, А.В. Суздальцев, П.В. Поляков, Ю.П. Зайков // Расплавы. – 2017. – № 3. – С. 205-213.
  12. Николаев А.Ю. Вольтамперометрия в расплаве и суспензиях KF-AlF3-Al2O3 / А.Ю. Николаев, А.С. Ясинский, А.В. Суздальцев, П.В. Поляков, Ю.П. Зайков // Расплавы. – 2017. – № 3. – С. 214-225.
  13. Галюс З. Теоретические основы электрохимического анализа / З. Галюс // 1974. Москва. 552 с.
  14. Шольц Ф. Электроаналитические методы, теория и практика / Ф. Шольц. – М.: Бином. Лаборатория знаний, – 2010. – 326 с.
  15. Степанов В.П. Основные вопросы электрохимии расплавленных солей / В.П. Степанов // Российская акад. наук, Уральское отделение, Институт высокотемпературной электрохимии. – Екатеринбург: РИО УрО РАН. – 2012.
  16. Mathieu S. Transport in molten LiF–NaF–ZrF4 mixtures: A combined computational and experimental approach / S. Mathieu // Journal of Fluorine Chemistry. – 2009. – V. 130. – № 1. – P. 61–66.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024