Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2019

Розмір шрифту: 
Регенерація нанопорошків на основі карбіду вольфраму селективним анодним розчиненням
Д. С. Грищенко, А. М. Підвисіцький, А. І. Габ, В. В. Малишев

Остання редакція: 2019-05-24

Тези доповіді


З типових стаціонарних потенціостатичних поляризаційних кривих для анодного розчинення ВК-6, кобальту і карбіду вольфраму та відновлення іонів водню на карбід-вольфрамовому електроді було отримано значення стаціонар­ного потенціалу електрода з ВК-6, що становить -(0,32-0,34) В і знаходиться між значеннями стаціонарних потенціалів компонентів: кобальту -(0,55-0,57) В і карбіду вольфраму -(0,09-0,11) В. На поляризаційних кривих електрода з ВК-6 чітко спостерігається три ділянки. На першій -(0,30-0,05) В значення логарифма густини струму збільшується лінійно з ростом потенціалу. При значеннях потенціалу -0,02 В струм різко падає і залишається практично сталим, поки потенціал не зросте до 0,70 В (ділянка II). При подальшому підвищенні потенціалу струм знову експоненціально зростає (ділянка III).

Анодне розчинення штабиків ВК-6 здійснювалося в потенціостатичному режимі при значеннях потенціалу –(0,25-0,05) В, що відповідають першій ділянці потенціостатичної кривої. При цьому струм повільно зменшується в часі (звичайно протягом 10-12 годин), а потім практично не змінюється.

На шліфі поперечного перерізу штабика ВК-6, який був підданий анод­ному розчиненню, візуально розрізняється дві зони. Межа, що спостерігається, розділяє основу, яка не піддається розчиненню, від частково розчиненого шару. Згідно з результатами рентгенофазового аналізу, шар, що піддавався розчинен­ню, складається з фази WC. Фаз кобальту і вольфраму там не виявлено. Вміст вольфраму в цьому шарі становить 93,1-93,8%, що відповідає його масовому вмісту в карбіді.

Для підтвердження передбачуваного механізму розчинення, штабики ВК-6 анодно розчиняли при різних значеннях потенціалу, що відповідають ділян­кам I і II поляризаційної кривої, з різними тривалостями розчинення. З ростом потенціалу зростає швидкість розчинення кобальту і вольфраму, а також масове співвідношення Co:W у спільному вмісті розчинених металів. При потенціалах позитивніше 0,70 В на анодній поверхні спостерігається виділення газу. Згідно з результатами хроматографічного аналізу, він ідентифікований як СО2.

Аналіз розчинів після анодного розчинення сплавів, а також результати металографічного, рентгенофазового і мікрорентгеноспектрального аналізів дозволяють стверджувати, що на ділянці I поляризаційної кривої селективно розчиняється фаза Co-W, залишаючи в штабику зерна WC. Процес розчинення при цьому можна представити в такому вигляді:

Сo→Сo2++2е (Е0≈-0,59В)                                                                           (1)

W+4H2O→WO42-+8H++6е (Е0≈-0,12В)                                                     (2)

Згідно з даними аналізів, вміст вольфраму в спільній масі розчинених металів становить 11,3-14,2%, що відповідає даним його розчинності в метале­вому кобальті. Слід також зазначити, що основна частина анодного струму відповідає розчиненню кобальту. Тому і поляризаційні криві на електродах із ВК-6 і кобальту схожі як за зовнішнім виглядом, так і кількісно.

Спільне розчинення кобальту і вольфраму помітно прискорюється з рос­том потенціалу. При досягненні значення -0,02 В, струм різко падає до 15-20% від максимального значення. Пасиваційна плівка, згідно з даними рентгено­фазового аналізу, в основному складається з оксиду вольфраму WO3 і фосфату кобальту. З подальшим підвищенням потенціалу, струм починає повільно зрос­тати, а при досягненні 0,7 В різко зростає. Це пов'язано зі значним зростанням внеску реакції

WC+6H2O→WO42-+CO2+12H++10е (Е0≈0,02В)                                         (3)

в анодний процес при потенціалах позитивніше рівноважного потенціалу цього процесу. У такому випадку практично весь розчинний вольфрам, за ви­нятком невеликої кількості, отриманої за реакцією (2) і розрахованої за даними розчинення кобальту, утворюється за реакцією (3). Це підтверджують дані щодо внесків парціальних реакцій у загальний анодний процес.

Заміна часток розміру 1,0-2,0 мкм сплаву WC-6%Co на 0,5-1,0 мкм сплаву WC-5%Co призводить до збільшення швидкості розчинення в 1,1-1,3 рази.


Ключові слова


Регенерація, нанопорошки на основі карбіду вольфраму, селективне анодне розчинення

Full Text: PDF