Определение механизма бестокового переноса диспрозия на более электроположительные металлы в расплаве эвтектической смеси хлоридов лития и калия Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 541.48-14:541.1:546.65

Д.А. Кондратьев О.В. Чернова С.В. Жуковин

К-ты.х.н., доценты кафедры ТЭП ФГБОУ ВО «Вятский государственный университет» г. Киров, Российская Федерация

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЗМА БЕСТОКОВОГО ПЕРЕНОСА ДИСПРОЗИЯ НА БОЛЕЕ ЭЛЕКТРОПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ В РАСПЛАВЕ ЭВТЕКТИЧЕСКОЙ СМЕСИ

ХЛОРИДОВ ЛИТИЯ И КАЛИЯ

Аннотация

Методом измерения реакционной емкости расплава конкретизирован механизм бестокового переноса диспрозия на никель в расплаве эвтектики LiCl-KCl.

Ключевые слова Реакционная емкость, бестоковый перенос, диспрозий, никель.

Для эффективной реализации процессов химико-термической обработки металлов в расплавленных солевых системах необходимы сведения о процессах, протекающих в них при контакте с металлами различной активности. Существует ряд методов, по средствам которых можно установить ионное состояние металлов, переходящих в процессе коррозии в расплав, на основании чего конкретизировать механизм бестокового переноса электроотрицательных металлов на более электроположительные.

В настоящей работе был использован метод определения реакционной емкости расплава (К), предложенный авторами работы [1], где показано, что если с солевым расплавом взаимодействует металл, который обладает высшей п и низшей т степенями окисления, то в системе имеет место равновесие вида:

тМеп+ + (п - т)Ме ^ пЫвт+ (1)

Поскольку концентрация ионов Мет+ значительно выше содержащихся в расплаве восстановленных форм катионов щелочного металла, то возможно по величине реакционной емкости провести оценку количества ионов металла низшей степени окисления, которые присутствуют в расплаве:

п

C

n + m

R,

(2)

где К определяется как изменение мольной концентрации ионов более электроотрицательного металла за счет их восстановления на поверхности более электроположительного.

В работе, мы в качестве переносимого металла использовали диспрозий марки ДиМ-1, а в качестве более электроположительного металла - подложка из никеля марки НП-2. Измерения проводились при температурах 773, 873 и 973 К. Графическая обработка результатов представлена на рисунке 1.

0 1 2 3 (Сц^+Ссу14,) ,мол.%

Рисунок 1 - Зависимость реакционной емкости (К) расплава ЫС1—КС1, выдержанного в контакте с диспрозием от содержания ионов корродирующего металла (Сду2++Сд/+) при температурах: 1 - 773, 2 - 873, 3 - 973К

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

Повышение R исследуемой системы с ростом концентрации ионов диспрозия объясняется тем, что в процессе коррозии данного редкоземельного металла в расплав переходят совместно его двух- и трехзарядные ионы:

Dy+[2x+3( 1-x)]Li+(K+)=xDy 2++(1-x)Dy 5++[2x+3(1-x)]Li0(K°), (3)

которые наряду с восстановленными формами катионов щелочных металлов принимают участие в реакции сплавообразования на никелевой подложке:

xDy 2++( 1-x)Dy 3++[2x+3( 1-x)]Li0(K0)+yNi=DyNiy+[2x+3(1-x)]Li+(K+). (4)

На кривых зависимости величины R от концентрации ионов диспрозия (рис. 1) не наблюдается изломов после достижения в расплаве максимального содержания щелочного металла. Следовательно, повышение реакционной емкости определяется лишь увеличением концентрации ионов Dy2+. Аналогичный характер зависимости величины описан в работах, посвященных изучению систем LiCl-KCl-Ce [1] и LiCl-KCl-Sm [2].

Наличие двух устойчивых степеней окисления диспрозия определяет механизм диффузионного насыщения им никеля. Таким образом, схема бестокового переноса Dy может быть представлена в виде [3]:

Получается, что сплавообразование, протекающие между никелем и диспрозием, идет преимущественно по реакции диспропорционирования:

3Dy2+ +Ni =DyNiy+2Dy3+. (5)

Список использованной литературы:

1. Ковалевский А.В., Сорока В.В. Реакционная емкость галогенидных расплавов, выдержанных в контакте с металлами / Расплавы. - 1988. - № 6. - С. 28-32.

2. Ковалевский А.В., Елькин О.В. Электрохимические свойства расплава LiCl-KCl, выдержанного в контакте с самарием / Журн. физ. хим. - 2011. - № 3. - C. 570-573.

3. Shurov N.I., Anfinogenov A.I., Chebykin V.V. Transport reactions in salt milts and their applied aspects / In «Advances Molten Salts. From Structural Aspects to Waste Processing» Franse: Ed. M.Gaune-Escard. Begell House, inc. New York - Wallingford (UK). - 1999. - P. 567-574.

© Кондратьев Д.А., Чернова О.В., Жуковин С.В, 2016