RU2775044C1 - Electrolytic method for obtaining coatings and products from niobium doped with tantalum - Google Patents
Electrolytic method for obtaining coatings and products from niobium doped with tantalum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775044C1 RU2775044C1 RU2021127089A RU2021127089A RU2775044C1 RU 2775044 C1 RU2775044 C1 RU 2775044C1 RU 2021127089 A RU2021127089 A RU 2021127089A RU 2021127089 A RU2021127089 A RU 2021127089A RU 2775044 C1 RU2775044 C1 RU 2775044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tantalum
- niobium
- electrolysis
- cathode
- coatings
- Prior art date
Links
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000010955 niobium Substances 0.000 title claims abstract description 34
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- LYQFWZFBNBDLEO-UHFFFAOYSA-M Caesium bromide Chemical compound [Br-].[Cs+] LYQFWZFBNBDLEO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 6
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 5
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Inorganic materials [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 11
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- GCPVYIPZZUPXPB-UHFFFAOYSA-I Tantalum(V) bromide Chemical compound Br[Ta](Br)(Br)(Br)Br GCPVYIPZZUPXPB-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- DSYRJFDOOSKABR-UHFFFAOYSA-I Niobium(V) bromide Chemical compound [Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Nb+5] DSYRJFDOOSKABR-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- GPGMRSSBVJNWRA-UHFFFAOYSA-L chloride;fluoride Chemical compound [F-].[Cl-] GPGMRSSBVJNWRA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- FTPUNAWAGWERLA-UHFFFAOYSA-G dipotassium;heptafluoroniobium(2-) Chemical compound [F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[K+].[K+].[Nb+5] FTPUNAWAGWERLA-UHFFFAOYSA-G 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 2
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 206010001488 Aggression Diseases 0.000 description 1
- AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M Caesium chloride Chemical compound [Cl-].[Cs+] AIYUHDOJVYHVIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical class [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229940098124 cesium chloride Drugs 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- BUKHSQBUKZIMLB-UHFFFAOYSA-L potassium;sodium;dichloride Chemical compound [Na+].[Cl-].[Cl-].[K+] BUKHSQBUKZIMLB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Chemical class 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical class [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N zirconium Chemical class [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к высокотемпературной гальванопластике, а именно, к электролитическому получению коррозионно- и термостойких металлов, в частности ниобия, легированного танталом, который можно использовать в качестве покрытий, применяемых для защиты деталей различного оборудования в условиях высокотемпературных и агрессивных сред, а также изделий из этого металла, таких, например, как детали летательных аппаратов, оболочки тепловыделяющих элементов, контейнеры для жидких металлов, детали электролитических конденсаторов и др.The invention relates to high-temperature electroforming, namely, to the electrolytic production of corrosion and heat-resistant metals, in particular niobium alloyed with tantalum, which can be used as coatings used to protect parts of various equipment in high-temperature and aggressive environments, as well as products from this metal, such as, for example, parts of aircraft, shells of fuel elements, containers for liquid metals, parts of electrolytic capacitors, etc.
Известен способ электролитического осаждения ниобиевых покрытий, где электролиз ведут в хлоридно-фторидном электролите, который содержит 5-20 мас.% гептафторниобата калия, 7,9-11,0 мас.% фторида натрия, 9,9-11,1 мас.% хлорида натрия, 10,4-11,9 мас.% хлорида калия и 51,7-61,0 мас.% хлорида цезия (RU 2061105, опубл. 27.05.1996) [1]. Электролизом данного расплава, на стальных или медных подложках, при температурах 680-800°С и плотностях тока 0,1-0,2 А/см2 получают малопористые ниобиевые покрытия. Процесс, который осуществляют в атмосфере аргона с использованием растворимого ниобиевого анода, характеризуется высокой скоростью нанесения покрытий, но также и высокими требованиями к чистоте рабочей атмосферы. Гептафторниобат калия, который используется в составе электролита этого способа, чрезвычайно гигроскопичен, а его получение без кислородных анионных примесей, существенно снижающих качество покрытия, крайне затруднительно. Кроме того, хлоридно-фторидные расплавы представляют собой агрессивные среды, и ведение в них электролиза приводит к снижению срока эксплуатации материалов и оборудования.A known method of electrolytic deposition of niobium coatings, where the electrolysis is carried out in a chloride-fluoride electrolyte, which contains 5-20 wt.% potassium heptafluoroniobate, 7.9-11.0 wt.% sodium fluoride, 9.9-11.1 wt.% sodium chloride, 10.4-11.9 wt.% potassium chloride and 51.7-61.0 wt.% cesium chloride (RU 2061105, publ. 27.05.1996) [1]. By electrolysis of this melt, on steel or copper substrates, at temperatures of 680-800°C and current densities of 0.1-0.2 A/cm 2 low-porous niobium coatings are obtained. The process, which is carried out in an argon atmosphere using a soluble niobium anode, is characterized by a high rate of coating, but also high demands on the cleanliness of the working atmosphere. Potassium heptafluoroniobate, which is used in the composition of the electrolyte of this method, is extremely hygroscopic, and it is extremely difficult to obtain it without oxygen anionic impurities, which significantly reduce the quality of the coating. In addition, chloride-fluoride melts are aggressive media, and conducting electrolysis in them leads to a decrease in the service life of materials and equipment.
Известен способ электролитического осаждения ниобиевых покрытий, где электролиз ведут при температуре 700°С и плотности тока 0,07 А/см2 в электролите состава: 65-96 мас.% эквимольная смесь хлорид натрия-хлорид калия и 2-30 мас.% гептафторниобата калия с добавлением 2-5 мас.% комплексных фторсодержащих солей алюминия, тантала, циркония и титана или смеси этих солей (SU 870511, опубл. 10.10.1981) [2]. Не содержащий фторида натрия электролит обладает меньшим содержанием кислородных примесей и позволяет повысить качество получаемых ниобиевых покрытий. Проведение электролиза при этих условиях повышает пластичность и снижает пористость покрытий, но, вместе с тем, значительно снижает скорость осаждения при повышенной агрессивности хлоридного расплава.A known method of electrolytic deposition of niobium coatings, where the electrolysis is carried out at a temperature of 700°C and a current density of 0.07 A/cm 2 in the electrolyte composition: 65-96 wt.% equimolar mixture of sodium chloride-potassium chloride and 2-30 wt.% heptafluoroniobate potassium with the addition of 2-5 wt.% complex fluorine-containing salts of aluminum, tantalum, zirconium and titanium or a mixture of these salts (SU 870511, publ. 10.10.1981) [2]. The electrolyte not containing sodium fluoride has a lower content of oxygen impurities and makes it possible to improve the quality of the resulting niobium coatings. Carrying out electrolysis under these conditions increases the plasticity and reduces the porosity of the coatings, but, at the same time, significantly reduces the deposition rate at an increased aggressiveness of the chloride melt.
Наиболее близким к заявляемому является способ электрохимического осаждения ниобиевых покрытий из расплава, содержащего бромиды калия и цезия с добавкой 2-5 мас.% бромида ниобия в пересчете на металл (RU 2747058, опубл. 23.04.2021) [3]. Электролизом данного расплава в атмосфере аргона при анодной и катодной плотностях тока 0,02 А/см2 и 0,05-0,1 А/см2 соответственно и температуре 700-750°С получают сплошные ниобиевые покрытия толщиной до 0,2 мм с высоким выходом по току до 99%.Closest to the claimed is a method of electrochemical deposition of niobium coatings from a melt containing potassium and cesium bromides with the addition of 2-5 wt.% niobium bromide in terms of metal (RU 2747058, publ. 23.04.2021) [3]. By electrolysis of this melt in an argon atmosphere at anodic and cathodic current densities of 0.02 A/cm 2 and 0.05-0.1 A/cm 2 , respectively, and a temperature of 700-750°C, solid niobium coatings up to 0.2 mm thick are obtained. high current efficiency up to 99%.
Таким образом, из уровня техники известны способы электролиза расплавленных электролитов различных составов, в результате которых получают металлические покрытия из ниобия.Thus, from the prior art methods are known for the electrolysis of molten electrolytes of various compositions, as a result of which metal coatings are obtained from niobium.
Задача изобретения заключается в разработке электролитического способа, позволяющего получать как ниобиевые покрытия, так и изделия с более высокими, чем у металлических покрытий из ниобия, полученных известными способами, эксплуатационными характеристиками, такими как термическая и коррозионная стойкость.The objective of the invention is to develop an electrolytic method that makes it possible to obtain both niobium coatings and products with higher performance characteristics than those of niobium metal coatings obtained by known methods, such as thermal and corrosion resistance.
Для этого предложен способ электролитического получения покрытий и изделий из ниобия, легированного танталом, включающий проведение электролиза в бромидном расплаве, содержащем KBr и CsBr с постоянной концентрацией, равной 27 мас.% и 73 мас.% соответственно, и использованием анода из ниобия и тантала и катода из проводящего материала, при этом электролиз осуществляют при анодной плотности тока 0,02 А/см2, катодной плотности тока от 0,05-0,1 А/см2 в атмосфере аргона при температуре 750-800°С, с содержанием в упомянутом расплаве ниобия 4-6 мас.%, тантала 1-2 мас.% в пересчете на металл, с получением на катоде покрытия или изделия.For this, a method for the electrolytic production of coatings and products from niobium doped with tantalum is proposed, including electrolysis in a bromide melt containing KBr and CsBr with a constant concentration of 27 wt.% and 73 wt.%, respectively, and using an anode of niobium and tantalum and cathode from a conductive material, while the electrolysis is carried out at an anode current density of 0.02 A/cm 2 , a cathode current density of 0.05-0.1 A/cm 2 in an argon atmosphere at a temperature of 750-800°C, with a content of mentioned melt of niobium 4-6 wt.%, tantalum 1-2 wt.% in terms of metal, to obtain a coating or product on the cathode.
В отличие от прототипа, в заявляемом способе используют электролит, содержащий бромид тантала. Наличие в составе электролита бромида тантала с концентрацией 1-2 мас.% в пересчете на металл, является источником ионов Та3+, необходимых для осаждения ниобия, легированного танталом. Увеличение температуры процесса приводит к расширению диапазона рабочих плотностей тока и позволяет варьировать этот параметр с целью повышения качества осадков.Unlike the prototype, the claimed method uses an electrolyte containing tantalum bromide. The presence of tantalum bromide in the composition of the electrolyte with a concentration of 1-2 wt.% in terms of metal, is a source of Ta 3+ ions necessary for the deposition of tantalum-doped niobium. An increase in the process temperature leads to an expansion of the range of operating current densities and makes it possible to vary this parameter in order to improve the quality of deposits.
При поддержании данных режимов электролиза на графитовой подложке получили сплошной, гладкий слой заданной толщины из ниобия, легированного танталом, содержащий до 16 мас.% тантала и высоким выходом по току катодного продукта. В зависимости от времени электролиза можно получать слой из ниобия, легированного танталом, разной толщины. Это позволяет использовать заявленный способ как для получения покрытий из ниобия, легированного танталом (примеры 1-3), так и изделий (примеры 4-5).While maintaining these modes of electrolysis on a graphite substrate, a continuous, smooth layer of a given thickness was obtained from niobium doped with tantalum, containing up to 16 wt.% tantalum and a high current efficiency of the cathode product. Depending on the electrolysis time, it is possible to obtain a layer of tantalum-doped niobium of different thicknesses. This makes it possible to use the claimed method both for obtaining coatings from niobium doped with tantalum (examples 1-3) and products (examples 4-5).
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в расширении сферы применения электролиза бромидного расплава.The technical result achieved by the claimed invention is to expand the scope of electrolysis of the bromide melt.
Способ осуществляется следующим образом. Электролиз проводят в электрохимической ячейке с кварцевой ретортой или электролизере закрытого типа, в котором размещен тигель из электропроводящего и химически инертного материала (например, графита или углерод-углеродного композиционного), заполненный анодным материалом. Анодный материал представляет собой металлические кольца из ниобия и тантала с предварительно очищенной поверхностью. Соотношением площадей ниобиевых и танталовых колец задают необходимое содержание тантала в расплаве. В целом конструкция представляет собой анодное устройство. В тигель, в данном примере из углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), загружают электролит KBr-CsBr-NbBr3-TaBr3. При этом концентрация бромида калия и бромида цезия является постоянной и составляет 27 мас.% и 73 мас.% соответственно.The method is carried out as follows. The electrolysis is carried out in an electrochemical cell with a quartz retort or a closed-type electrolytic cell, in which a crucible made of an electrically conductive and chemically inert material (for example, graphite or carbon-carbon composite) is placed, filled with an anode material. The anode material is metal rings made of niobium and tantalum with a pre-cleaned surface. The ratio of the areas of niobium and tantalum rings set the required content of tantalum in the melt. In general, the design is an anode device. In the crucible, in this example, from a carbon-carbon composite material (CCCM), load electrolyte KBr-CsBr-NbBr 3 -TaBr 3 . The concentration of potassium bromide and cesium bromide is constant and amounts to 27 wt.% and 73 wt.%, respectively.
Собранную ячейку или электролизер подвергают нагреву до 500°С при постоянном вакуумировании, после чего заполняют чистым аргоном и нагревают до 750°С с последующей выдержкой в течение 4 часов для равномерного расплавления электролита.The assembled cell or electrolytic cell is heated to 500°C at constant vacuum, after which it is filled with pure argon and heated to 750°C, followed by holding for 4 hours to uniformly melt the electrolyte.
Для очистки электролита от кислородсодержащих примесей проводят предварительный электролиз до получения гладкого светло-серого осадка. После очистки в электролит погружают предварительно прогретую над расплавом (20-30 минут) подложку, изготовленную из проводящего материала (молибден, вольфрам, медь, графит и т.д.), в данном эксперименте из графита марки МПГ-8, представляющую собой катод. Осаждение ниобия, легированного танталом, производят в гальваностатическом режиме при температурах 750 и 800°С, постоянной анодной плотности тока 0,02 А/см2 и интервале катодных плотностей тока 0,05-0,1 А/см2. При поддержании данных режимов электролиза получают сплошные осадки ниобия, легированного танталом, содержащие до 16 мас.% Та. При этом выход по току катодного продукта достигает 99%. При повышении плотности катодного тока сплошность и качество осадков резко ухудшаются, а повышение температуры процесса приводит к образованию мелкокристаллических порошков на катоде, притом, что сплошной слой практически не формируется.To purify the electrolyte from oxygen-containing impurities, preliminary electrolysis is carried out until a smooth light gray precipitate is obtained. After cleaning, a substrate preheated over the melt (20-30 minutes) is immersed in the electrolyte. The deposition of niobium doped with tantalum is carried out in a galvanostatic mode at temperatures of 750 and 800°C, a constant anode current density of 0.02 A/cm 2 and a range of cathode current densities of 0.05-0.1 A/cm 2 . While maintaining these modes of electrolysis, solid deposits of niobium alloyed with tantalum are obtained, containing up to 16 wt.% Ta. In this case, the current efficiency of the cathode product reaches 99%. With an increase in the cathode current density, the continuity and quality of deposits deteriorate sharply, and an increase in the process temperature leads to the formation of fine crystalline powders on the cathode, while a continuous layer is practically not formed.
Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.The proposed method is illustrated by the following examples.
Пример 1Example 1
Электролиз вели на графитовом пластинчатом катоде в гальваностатическом режиме при температуре 750°С, анодной плотности тока 0,02 А/см2 и катодной плотности тока 0,05 А/см2. Концентрация бромида ниобия и бромида тантала в расплаве составляла 4 и 1 мас.% соответственно. Время процесса электролиза составило 4 часа. На катоде получено сплошное покрытие из ниобия, легированного танталом, толщиной 0,2 мм. Выход по току катодного продукта составил ~84%.The electrolysis was carried out on a graphite lamellar cathode in galvanostatic mode at a temperature of 750°C, an anode current density of 0.02 A/cm 2 and a cathode current density of 0.05 A/cm 2 . The concentration of niobium bromide and tantalum bromide in the melt was 4 and 1 wt.%, respectively. The time of the electrolysis process was 4 hours. A continuous coating of niobium doped with tantalum, 0.2 mm thick, was obtained on the cathode. The current efficiency of the cathode product was ~84%.
Пример 2Example 2
Электролиз вели на графитовом пластинчатом катоде в гальваностатическом режиме при температуре 780°С, анодной плотности тока 0,02 А/см2 и катодной плотности тока 0,05 А/см2. Концентрация бромида ниобия и бромида тантала в расплаве составляла 4 и 1 мас.% соответственно. Время процесса электролиза составило 4 часа. На катоде получено сплошное покрытие из ниобия, легированного танталом, толщиной 0,25 мм. Выход по току катодного продукта составил ~92%.The electrolysis was carried out on a graphite lamellar cathode in galvanostatic mode at a temperature of 780°C, an anode current density of 0.02 A/cm 2 and a cathode current density of 0.05 A/cm 2 . The concentration of niobium bromide and tantalum bromide in the melt was 4 and 1 wt.%, respectively. The time of the electrolysis process was 4 hours. A continuous coating of tantalum-doped niobium with a thickness of 0.25 mm was obtained on the cathode. The current efficiency of the cathode product was ~92%.
Пример 3Example 3
Электролиз вели на графитовом пластинчатом катоде в гальваностатическом режиме при температуре 800°С, анодной плотности тока 0,02 А/см2 и катодной плотности тока 0,1 А/см2. Концентрация бромида ниобия и бромида тантала в расплаве составляла 4 и 1 мас.% соответственно. Время процесса электролиза составило 4 часа. На катоде получено сплошное покрытие из ниобия, легированного танталом, толщиной 0,5 мм. Выход по току катодного продукта составил ~99%.The electrolysis was carried out on a graphite plate cathode in galvanostatic mode at a temperature of 800°C, an anode current density of 0.02 A/cm 2 and a cathode current density of 0.1 A/cm 2 . The concentration of niobium bromide and tantalum bromide in the melt was 4 and 1 wt.%, respectively. The time of the electrolysis process was 4 hours. A continuous coating of niobium doped with tantalum, 0.5 mm thick, was obtained on the cathode. The current efficiency of the cathode product was ~99%.
Пример 4Example 4
Электролиз вели на графитовом цилиндрическом катоде в гальваностатическом режиме при температуре 750°С, анодной плотности тока 0,02 А/см2 и катодной плотности тока 0,1 А/см2. Концентрация бромида ниобия и бромида тантала в расплаве составляла 5 и 1,5 мас.% соответственно. Время процесса электролиза составило 24 часа. Получено изделие в виде контейнера из ниобия, легированного танталом, с толщиной стенки 2,7 мм. Выход по току катодного продукта составил ~87%.The electrolysis was carried out on a graphite cylindrical cathode in galvanostatic mode at a temperature of 750°C, an anode current density of 0.02 A/cm 2 and a cathode current density of 0.1 A/cm 2 . The concentration of niobium bromide and tantalum bromide in the melt was 5 and 1.5 wt.%, respectively. The time of the electrolysis process was 24 hours. A product in the form of a container made of tantalum-doped niobium with a wall thickness of 2.7 mm was obtained. The current efficiency of the cathode product was ~87%.
Пример 5Example 5
Электролиз вели на графитовом катоде, выполненном в виде сложнопрофилированной матрицы, в гальваностатическом режиме при температуре 800°С, анодной плотности тока 0,02 А/см2 и катодной плотности тока 0,1 А/см2. Концентрация бромида ниобия и бромида тантала в расплаве составляла 6 и 2 мас.% соответственно. Время процесса электролиза составило 70 часов. Заявленным способом было получено сложнопрофилированное изделие из ниобия, легированного танталом, с толщиной стенки 8,5 мм. Выход по току катодного продукта составил ~91%.The electrolysis was carried out on a graphite cathode made in the form of a complex-shaped matrix, in a galvanostatic mode at a temperature of 800°C, an anode current density of 0.02 A/cm 2 and a cathode current density of 0.1 A/cm 2 . The concentration of niobium bromide and tantalum bromide in the melt was 6 and 2 wt.%, respectively. The time of the electrolysis process was 70 hours. By the claimed method, a complexly profiled product was obtained from niobium alloyed with tantalum, with a wall thickness of 8.5 mm. The current efficiency of the cathode product was ~91%.
Таким образом, полученные экспериментальные данные подтверждают возможность расширения сферы применения электролиза бромидного расплава.Thus, the experimental data obtained confirm the possibility of expanding the scope of application of the electrolysis of a bromide melt.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775044C1 true RU2775044C1 (en) | 2022-06-27 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1504356A (en) * | 1974-11-18 | 1978-03-22 | Sony Corp | Electrodeposition processes |
| RU2061105C1 (en) * | 1992-07-10 | 1996-05-27 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Electrolyte for manufacture of coats of refractory metals |
| RU2121532C1 (en) * | 1997-04-17 | 1998-11-10 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Method of electroplating with refractory metal |
| RU2747058C1 (en) * | 2020-11-18 | 2021-04-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Method for electrochemical precipitation of niobium coatings from bromide melts |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1504356A (en) * | 1974-11-18 | 1978-03-22 | Sony Corp | Electrodeposition processes |
| DE2551727B2 (en) * | 1974-11-18 | 1980-04-30 | Sony Corp., Tokio | Process for the galvanic production of coatings from molten salt |
| RU2061105C1 (en) * | 1992-07-10 | 1996-05-27 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Electrolyte for manufacture of coats of refractory metals |
| RU2121532C1 (en) * | 1997-04-17 | 1998-11-10 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Method of electroplating with refractory metal |
| RU2747058C1 (en) * | 2020-11-18 | 2021-04-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Method for electrochemical precipitation of niobium coatings from bromide melts |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gu et al. | Electrodeposition of alloys and compounds from high-temperature molten salts | |
| WO1989001992A1 (en) | A composite ceramic/metal material | |
| KR20070085936A (en) | Electrochemical deposition of tantalum and/or copper in ionic liquids | |
| Ett et al. | Pulse current plating of TiB2 in molten fluoride | |
| Malyshev et al. | Titanium coating on carbon steel: direct-current and impulsive electrodeposition. Physicomechanical and chemical properties | |
| WO2017011761A1 (en) | Methods and systems for aluminum electroplating | |
| Etenko et al. | Oxidation-protective iridium and iridium-rhodium coating produced by electrodeposition from molten salts | |
| Sibert et al. | Electrodeposition of titanium on base metals | |
| Tian | Ionic liquids as green electrolytes for Aluminum and Aluminum-alloy production | |
| RU2775044C1 (en) | Electrolytic method for obtaining coatings and products from niobium doped with tantalum | |
| Ozkalafat et al. | Electrodeposition of titanium diboride from oxide based melts | |
| NO801986L (en) | REDUCTION CELL FOR ALUMINUM OXYD, AND PROCEDURES IN THE PREPARATION OF THIS | |
| Ye et al. | Preparation of Mg-Yb alloy film by electrolysis in the molten LiCl-KCl-YbCl3 system at low temperature | |
| US2936268A (en) | Preparation of metal borides and silicides | |
| RU2747058C1 (en) | Method for electrochemical precipitation of niobium coatings from bromide melts | |
| Topor et al. | Molybdenum carbide coatings electrodeposited from molten fluoride bath: preparation of a coherent coating | |
| SE425804B (en) | PROCEDURE FOR ELECTROLYST OF A LIQUID ELECTROLYT BETWEEN AN ANOD AND A CATHOD | |
| Kuznetsov et al. | Influence of electrolysis mode, complex formation and micropassivation on the roughness of niobium and tantalum coatings | |
| Xu et al. | Electrochemical preparation of titanium and its alloy in ionic liquid | |
| RU2415973C2 (en) | Procedure for production of aluminium by electrolysis of melt | |
| US3371020A (en) | Process for the electrodeposition of metals | |
| Tripathy et al. | Aluminum electroplating on steel from a fused bromide electrolyte | |
| CN112323099A (en) | Inert anode with oxidation-resistant corrosion-resistant coating prepared on surface of nickel-chromium alloy | |
| Hab | High-temperature electrochemical synthesis of coatings of carbides, borides, and silicides of metals of the IV–VI B groups from ionic melts | |
| RU2299278C2 (en) | Wettable coating on aluminum cell hearth applying method |