- PII
- 10.31857/S0235010624060079-1
- DOI
- 10.31857/S0235010624060079
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume / Issue number 6
- Pages
- 653-662
- Abstract
- Aluminum alloys with zirconium additives are increasingly used in the aerospace industry, instrument making and power engineering, due to the combination of increased corrosion and thermal resistance without compromising density and electrical conductivity. A promising method for producing such alloys is synthesis in molten fluorides of alkali and alkaline earth metals, using oxides as a consumable metal-containing component. According to existing scientific and technical data, the use of electrolysis can contribute to an increase in the efficiency of reducing zirconium oxide to metallic oxide, in connection with which, the study of the electrochemical behavior of zirconium ions in fluoride melts is relevant. The method of cyclic chronovoltammetry was used to study the main regularities of cathodic electroreduction of zirconium and aluminum ions from melts based on KF–AlF3 with additives of zirconium and aluminum oxides at a temperature of 750°C on a tungsten cathode. A series of polarization curves were obtained both in a pure melt and with additives of zirconium and aluminum oxides at potential scan rates from 0.1 to 2 V. It was shown that the discharge of aluminum ions is observed more negative than the potential of –1.6 V, and at a potential of –1.8 to –1.9 V, the Al peak corresponding to the reduction of aluminum ions is formed. In the region of potentials more positive than –1.6 V, the cathodic process AlxWy is also observed, presumably associated with the reduction of aluminum ions and the formation of its intermetallic compounds with tungsten. When ZrO2 is added to the melt under study, the voltammograms additionally show a Zr platform and an Al+Zr peak at potentials of –1.3 and –1.6 V, associated with the discharge of zirconium ions and the combined discharge of zirconium and aluminum ions, respectively. When scanning the potential to the anodic region, the Al’ peak is observed at a potential of about –1.6 V and the Al’ and Zr’ waves, associated with the oxidation of metallic aluminum and aluminum with zirconium from the intermetallic compound, respectively. For the tungsten electrode, an increase in the current densities of the Al+Zr peak and a potential shift with an increase in the potential scanning rate are expectedly observed, which indicates the electrochemical irreversibility of the process under study.
- Keywords
- цирконий оксид фторид расплав электролиз электрохимия хроновольтамперометрия
- Date of publication
- 01.06.2024
- Year of publication
- 2024
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 62
References
- 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.
