zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



Дослідження процесу електрохімічного одержання титан- і цирконійвмісних алюмінієвих сполук

 

Проценко З. М., Бутко І.О., Горкуша Ю.Г.

Україна, м. Суми,

Сумський державний педагогічний університет

 

Встановлено умови електрохімічного одержання титан- і цирконійвмісних алюмінієвих сполук із галогенідних розплавів. Досліджено фазовий склад продуктів електролізу.

Ключові слова: титан, цирконій, електроліз, розплави.

 

Abstract: The condition of electrochemical obtaining of the titanium- and zirconium comprising aluminum compounds out of halide melts were established. The phase composition of the electrolysis products was investigated.

Keywords: titanium, zirconium, electrolysis, melts.

 

Роль титану і цирконію в покращенні фізико-хімічних властивостей і підвищенні експлуатаційних характеристик конструкційних матеріалів на основі алюмінію і виробів із них постійно зростає. Поверхневе насичення металів та сплавів алюмінієм давно використовується в практиці для підвищення їх жаростійкості та корозійної стійкості. Для осадження алюмінію застосовують як низькотемпературні електроліти (570 -670) К для одержання покриття алюмінію на металах без істотної дифузії (процес алюмінування), так і відносно високотемпературні (670-1070) К для одержання дифузійних покриттів (процес алітування).

Зазвичай алітування титану пов’язане з високими температурами (>950 К). Глибина шару коливається у межах 0,02-0,8 мм при зануренні у розплав алюмінію, порошкові суміші з електронагрівом. Найбільш поширеним методом нанесення дифузійних покриттів є гаряче алітування, але воно включає в себе складний процес попередньої підготовки поверхні зразків [1]. З метою покращення якості поверхні титану краще застосовувати метод алітування в розплавлених солях, який не потребує складної попередньої обробки поверхні титану, крім знежирення. Так, в роботі [2] алітування титану проводили в розплавленій сольовій ванні на основі хлоридів барію, калію та натрію з додаванням флуориду алюмінію, але дана суміш солей містила також визначену кількість порошкоподібної лігатури FeAl3 з надлишком Al.

Перспективними є сплави на основі алюмінію з тугоплавкими металами, наприклад цирконієм, які мають високі фізико-хімічні та фізико-механічні властивості (міцність, високу мікротвердість, корозійну- і жаростійкість, а також відносно невелику густину). Особлива увага дослідників спрямована на одержанні поверхневих цирконієвих шарів на алюмінії у вигляді поверхневого сплаву, або на основі сполук Zr-Al. Деякі особливості електровідновлення Zr із флуоридних розплавів наведені в роботах [3-7], а алюмінію на титані в роботах [8-9].

Метою даної роботи було встановлення впливу параметрів процесу електролізу (складу електроліту, температури, густини струму тощо) на фазовий склад дифузійного алітованого шару на титані та поверхневого цирконієвого шару на алюмінії.

Алітування титану. Як розплав для отримання алітованого покриття на титані нами була обрана евтектика складу: KCl (55,15 мас. %) – LiCl (44,85 мас. %) з температурою плавлення 630 К, із додаванням 10 мас. % AlF3. Для одержання дифузійних алітованих шарів застосовували метод безтокового переносу. В якості катоду використовувався титан, у якості аноду – алюмінієва пластинка.

При зануренні електронегативного металу (Al) у розплавлену сіль, що містить його іони, встановлюється рівновага іонів різного ступеня окиснення:

                       (m – n) Al + n Alm+ ↔ m Aln+                                                 (1)

Більш електропозитивний метал (Ті), занурений у даний розплав, взаємодіє з іонами нижчої валентності, утворюючи при цьому сплав (інтерметалеву сполуку):

                                  m Aln+ +  x Ті ↔ n Al m+ + Al (m-n)Ті2x .                        (2)

Йони Al в окисненій формі за рахунок дифузії та конвекції досягають поверхні металу Ті та знову відновлюються до нижчої валентної форми.

Після електролізу на титановій пластинці спостерігається утворення темно-сірого покриття, міцно зв’язаного з основою. Для встановлення впливу параметрів процесу насичення, а особливо температури, дослідження проводили при різних температурах, в інтервалі (720 – 900)К. Для одержання дифузійного алітованого шару з рівномірним фазовим складом, титанові пластинки попередньо покривали підшаром цинку із електроліту на основі ZnSO4 при густині струму і=1 А/дм2; Т=290 К протягом 10-15 хв.

Експериментально встановлено, що при алітуванні відбуваються паралельно два процеси: розчинення титану (хімічна корозія) в сольовому розплаві; осадження атомів алюмінію на поверхню титанового катоду з утворенням інтерметалевих сполук. При відносно високій температурі ≥ (840 – 850) К процес розчинення металу переважає над процесом електроосадження алюмінію (особливо активно кородує титанова пластинка вище межі розплав - повітря), що призводить до зменшення маси пластинки. При нижчій температурі ≤ 823 К на титановій підкладці утворюється доволі якісне покриття. Для встановлення характеру процесу алітування знімали залежності сили струму процесу насичення від часу алітування (рис.1).

Рис. 1 Графік залежності сили струму від часу алітування при 823 К

 

Розглядаючи дану залежність можемо зробити висновок про те, що процес алітування титану із розплаву з вмістом AlF3 протікає поступово зі зменшенням сили струму. Два плато (ВС і DE) на даному графіку свідчать про утворення інтерметалевих сполук різного складу.

Рентгенофазовий аналіз проводили за допомогою дифрактометра ДРОН-2.0 в Кα випромінюванні Cu. Встановлено, що утворене захисне покриття на титановій пластинці утворене інтерметалевими сполуками на основі алюмінію і титану, фазовий склад яких відповідає: TiAl3 (основна фаза) та TiAl2, а в якості домішкової фази є сполука TiO2, яка могла утворитись внаслідок часткової корозії катоду під впливом високих температур та дії агресивного сольового розплаву. Алюмінід титану TiAl3 має тетрагональну решітку з параметрами а=5,436; с=8,596 Å; с/а=1,581.

Одержання сплаву Zr-Al. Для того, щоб отримати сплав цирконію з алюмінієм електрохімічним методом з мінімальним вмістом домішок та інших фаз необхідно встановити оптимальні параметри процесу електролізу (густину струму, напругу, температуру), а також дослідити кінетику процесу електровідновлення цирконію. Електрохімічне відновлення цирконію проводили з застосуванням двох режимів: на рідкому та твердому, в залежності від заданої температури розплаву, алюмінієвому катоді. Електрохімічне осадження цирконію проводили у гальваностатичному режимі при температурах (900-920) К (нижче температури плавлення алюмінієвого катоду) та (945-960) К (вище температури плавлення алюмінієвого катоду). Для проведення експерименту застосовували сольову суміш евтектичного складу: NaF (50,5 мол. %) - ZrF4 (49,5 мол. %). Даний вибір розплаву для електролізу обумовлювався фізико – хімічними властивостями сольової суміші (температура плавлення, не летючість, стійкість до нагрівання, розчинність у ній оксиду цирконію та інше).

Досліджено кінетику електровідновлення цирконію і встановлено, що при збільшенні густини струму швидкість електровідновлення цирконію збільшується за параболічним законом. Оптимальні умови електролізу: і = (0,18 - 0,62)∙104 А/м2,

U = (2,6 – 3,0) В.

Встановлено фазовий склад продуктів електролізу (порошкоподібного та твердих зразків), який відповідає фазі ZrAl3 з незначними домішками ZrO2, Al2O3, Al.

 

Список використаних джерел

1.     Nanink D. K. Пат. США, кл.117-32, №287039, заявлено 09.05.52, опубл. 05.06.62. РЖК, 23. К 65 П, 1963.

2.     Илющенко Н. Г. Взаимодействие металлов в ионных расплавах [Текст]: книга для науч. работников и спец. в обл. ионных расплавов / Н. Г. Илющенко, А. И. Анфиногенов, Н. И. Шуров. М. : Наука, 1991. 176 с.

3.     Пилипенко Н.Н. Получение циркония ядерной чистоты / Н.Н. Пилипенко // ВАНТ.- 2008.- № 2. – С. 66-72.

4.     Проценко З.М. Електровідновлення цирконію із флуоридних розплавів / З.М. Проценко // Збірник доповідей IV Всеукраїнської науково- практичної конференції: Інноваційний потенціал української науки ХХІ ст. – Запоріжжя, 2009. – C. 14 – 19.

5.     Малишев В. В. Високотемпературна електрохімія та електроосадження металів IV-VIA груп і їх сполук в іонних розплавах / В.В. Малишев. – Київ: Видавництво Університету «Україна», 2004. – 326 с.

6.     Kipourus G.I. Electrorefining of zirconium metal in alkali chloride fnd alkali fluoride fused electrolytes / G.I. Kipourus, S.N. Flengas // J. Electrochem Soc.– 1981,V. 132, №5.– P. 1087-1097.

7.     Yanke W. Electrochemical of zirconium in molten NaCl-KCl-K2ZrF6 system / W. Yanke, X. Zhigao, C. Song, W. Lijun, L. Guoxun // Rare Metals.– 2011, V.30, №1 .– Р. 8-13.

8.     Повышение жаростойкости титана ВТ-1 методом алюминирования в расплавленных солевых средах [Текст] // А. И. Анфиногенов, Г. И. Беляева, Н. Г. Илющенко [и др.]. – К. : «Наукова думка», 1975. №9. С.72-75.

9.     Лоскутова Т. В. Отримання та структура комплексних дифузійних покриттів за участю хрому та алюмінію на титановому сплаві ВТ6 [Текст] // Т. В. Лоскутова, В. Г. Хижняк, І. С. Погребова. Вісник СевНТУ: зб. наук. пр., 2011. №120. С.120-125.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info