powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2016-3-51-57powder-230Research ArticleНаноструктурированные материалы и функциональные покрытияNanostructured Materials and Functional CoatingsПОЛУЧЕНИЕ СПЛАВОВ-ПОКРЫТИЙ НА НИКЕЛЕ И КОБАЛЬТЕ МЕТОДОМ ДИФФУЗИОННОГО НАСЫЩЕНИЯ ДИСПРОЗИЕМ В РАСПЛАВЕ LiCl–KCl–DyCl3OBTAINING OF NICKEL AND COBALT COATING ALLOYS BY DIFFUSION SATURATION WITH DYSPROSIUM IN LiCl–KCl–DyCl3 MELTКовалевскийА. В.KovalevskiyA. V.

Кандидат  химических наук, доцент кафедры технологии электрохимических производств ВятГУ.

610000, г. Киров, ул. Московская, 36). E-mail: denis512a@mail.ru

PhD, Associate Prof.,  Department of electrochemical production technology.

610000, Russia, Kirov, Moskovskaya str., 36. E-mail: denis512a@mail.ru

denis512a@mail.ruКондратьевД. А.KondratyevD. A.

Доктор технических наук, профессор той же кафедры ВятГУ

Dr. Sci. (Tech.)., Prof.,  Department of electrochemical production technology VyatSU

Вятский государственный университет, КировРоссияVyatka State UniversityRussian Federation201605102016035157Copyright © НИТУ "МИСИС", 20162016НИТУ "МИСИС"НИТУ "МИСИС"https://powder.misis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://powder.misis.ru/jour/article/view/230

С использованием гравиметрического метода изучено влияние температуры (Т) и продолжительности процесса (τ) на удельное изменение массы (Р) никелевых и кобальтовых образцов при бестоковом диффузионном насыщении их диспрозием в расплавленной эвтектической смеси хлоридов лития и калия с добавлением 5 мас.% хлорида диспрозия. По результатам опытов были  рассчитаны математические зависимости Р(τ) для никелевых образцов в интервале Т = 773÷973 К при τ = 1÷8 ч, для кобальтовых – при Т = 873÷973 К и τ = 1÷7 ч. Их анализ показал, что лимитирующей стадией процесса бестокового переноса диспрозия на Niи Co-образцы является диффузия в твердой фазе.  Состав сплавов-покрытий изучен с использованием рентгенофлуоресцентного спектрометра, рентгеноспектрального микроанализатора и сканирующего микроскопа. Установлено, что в условиях эксперимента формирующееся на поверхности никелевой подложки покрытие состоит из одной структурной зоны, а когда подложкой является кобальт, покрытие имеет две структурные зоны, что согласуется с имеющимися в литературе сведениями о сплавообразовании аналогичных биметаллических систем.

A gravimetric method was used to study the influence of process temperature (Т) and  duration (τ) on the specific mass variation of nickel and  cobalt specimens during their currentless diffusion saturation with dysprosium in a liquated eutectic mixture of lithium and  potassium chlorides with dysprosium chloride added (5 wt.%). The experimental results allowed to calculate the mathematical dependences Р(τ) for nickel specimens in the temperature range of Т = 773÷973 К at τ = 1÷8 h, and  for cobalt specimens in the temperature range of Т = 873÷973 К at τ = 1÷7 h. Their analysis showed that  the solid-state diffusion is the rate-controlling step of  currentless dysprosium transfer to  Ni and  Co  specimens. The composition of  coating alloys was studied using the X-ray fluorescence spectrometer, X-ray microanalyzer, and  scanning microscope. It was found that  under experimental conditions, the coating forming on the nickel substrate surface consists of one structural zone, but when substrate material is cobalt, the coating consists of two structural zones. This is consistent with available literature data on the alloying of similar bimetallic systems.

диспрозийникелькобальтдиффузионное насыщениебестоковый переноссплав-покрытиеdysprosiumnickelcobaltdiffusion saturationcurrentless transfercoating alloyReferencesКузнецов С.А. Электрохимия редкоземельных, редких металлов в солевых расплавах и синтез новых соединений и материалов функционального назначения на их основе // Матер. ХIV Всерос. конф. по физической химии и электрохимии ионных расплавов и твердых электролитов (г. Екатеринбург, 10—14 сент. 2007 г.). Екатеринбург: ИВТЭ УрО РАН. 2007. Т. 1. С. 110.Kuznetsov S.A. Elektrokhimija redkozemel’nyh, redkih metallov v solevyh rasplavah i sintez novyh soedinenij i materialov funkcional’nogo naznachenija na ih osnove. In: Mater. XIV Vserossiiskoi konf. po fizicheskoi khimii i elektrokhimii ionnyh rasplavov i tverdyh elektrolitov [Electrochemistry of rare the earth metals, rare metals in salt melts and the synthesis of new compounds and materials function tional destination on their basis. In: Mater. XIV National Conf. on physical chemistry and electrochemistry of ionic melts and solid electrolytes]. Ekaterinburg: IHTE, 2007. Pt. 1. P. 110.Ажажа В.М., Борц Б.В., Ванжа А.В., Рыбальченко Н.Д., Шевякова Э.П. Возможности применения редкоземельных элементов при создании конструкционных материалов для атомной промышленности Украины // Вопр. атом. науки и техники. 2008. No. 1. С. 195—201.Azhazha V.M., Bortz B.V., Vanzha A.V., Rybal’chenko N.D., Shevyakova E.P. Vozmozhnosti primenenija redkozemel’nyh jelementov pri sozdanii konstrukcionnyh materialov dlja atomnoj promyshlennosti Ukrainy [Possible applications of rare earth elements in the creation of structural materials for nuclear industry of the Ukraine]. Voprosy atomnoj nauki i tehniki. 2008. No. 1. P. 195—201.Новоселова А.В., Смоленский В.В. Электрохимические и термодинамические свойства лантаноидов (Nd, Sm, Eu, Tm, Y b) в расплавленных х лоридах щелочных металлов // Радиохимия. 2013. No. 3. С. 193—204; Novoselova A.V., Smolenskii V.V. Electrochemical and thermodynamic properties of lanthanides (Nd, Sm, Eu, Tm, Y b) in alkali metal chloride melts // Radiochemistry. 2013. Vol. 55. No. 3. P. 243—256.Novoselova A.V., Smolenskii V.V. Electrochemical and thermodynamic properties of lanthanides (Nd, Sm, Eu, Tm, Y b) in alkali metal chloride melts. Radiochemistry. 2013. Vol. 55. No. 3. P. 243—256.Новоселова А.В., Смоленский В.В. Электрохимическое исследование восстановления ионов Tm(III) в расплаве эвтектики NaCl—2CsCl // Русс. журн. прик л. химии. 2012. No. 2. С. 229—235; Novoselova A.V., Smolenskii V.V. Electrochemical study of the reduction of Tm(III) ions in a molten NaCl—2CsCl eutectic // Russ. J. Appl. Chem. 2012. Vol. 85. No. 2. P. 218—224.Novoselova A.V., Smolenskii V.V. Electrochemical study of the reduction of Tm(III) ions in a molten NaCl—2CsCl eutectic. Russ. J.Appl. Chem. 2012. Vol. 85. No. 2. P. 218—224.Fukasawa K., Ueharab A., Nagaic T., Fujii T., Yamana H. Electrochemical and spectrophotometric study on neodymium ions in molten alkali chloride mixtures // J. Alloys and Compounds. 2011. No. 509. P. 5112—5118.Fukasawa K., Ueharab A., Nagaic T., Fujii T., Yamana H. Electrochemical and spectrophotometric study on neodymium ions in molten alkali chloride mixtures. J. Alloys and Compounds. 2011. No. 509. P. 5112—5118.Uehara A., Fukasawa K., Nagai T., Fujii T., Yamana H. Separation of Nd metal by using disproportionation reaction of Nd(II) in molten chlorides // J. Nuclear Mater. 2011. No. 414. P. 336—339.Uehara A., Fukasawa K., Nagai T., Fujii T., Yamana H. Separation of Nd metal by using disproportionation reaction of Nd(II) in molten chlorides. J. Nuclear Mater. 2011. No. 414. P. 336—339.Илющенко Н.Г., Анфиногенов А.И., Шуров Н.И. Взаимодействие металлов в ионных расплавах. М.: Наука, 1991.Ilyushchenko N.G., Anfinogenov A.I., Shurov N.I. Vzaimodejstvie metallov v ionnyh rasplavah [Interaction of metals in ionic melts]. Moscow: Nauka, 1991.Крестов Г.А., Кобенин В.А., Семеновский С.В. Новый метод получения безводных х лоридов РЗЭ // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 1971. No. 3. С. 462—464.Krestov G.A., Kobenin V.A., Semyonovskiy S.V. Novyj metod poluchenija bezvodnyh hloridov RZJE [A new method of obtaining anhydrous chlorides REE]. Izv. vuzov. Khimija i khim. tehnol. 1971. No. 3. P. 462—464.Илющенко Н.Г., Клевцов Л.П., Ковалевский А.В., Сорока В.В. Сп лавообразование при диффузионном насыщении никел я ит т рием в х лори дны х расп лавах // Изв. вузов. Цвет. мета л л у рги я. 1986. No. 3. С. 121—123.Ilyushchenko N.G., Klevtsov L.P., Kovalevskiy A.V., Soroka V.V. Splavoobrazovanie pri diffuzionnom nasyshhenii nikelja ittriem v hloridnyh rasplavah [Alloying with nickel diffusion saturation in yttrium chloride melts]. Izv. vuzov. Tcvet. metallurgija. 1986. No 3. P. 121—123.Барабошкин А.Н. Об условиях полу чения гладких диффузионных покрытий бестоковым переносом и электроосаж дением // Высокотемпературная электрохимия. Кинетика: Сб. ст. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. С. 36—41.Baraboshkin A.N. Ob uslovijah poluchenija gladkih diffuzionnyh pokrytij bestokovym perenosom i jelektroosazhdeniem [On conditions for a smooth diffusion coatings are dead and electrodeposition transfer]. In: Vysokotemperaturnaja jelektrohimija. Kinetika. Sverdlovsk: UNTAN USSR. 1986. P. 36—41.Елькин О.В., Чебыкин В.В., Ковалевский А.В. Кинетика сплавообразования при бестоковом переносе иттербия, самария и гадолиния на никель в х лоридных расплавах // Расплавы. 2009. No. 4. С. 20—26.Elkin O.V., Chebykin V.V., Kovalevskiy A.V. Kinetika splavoobrazovanija pri bestokovom perenose itterbija, samarija i gadolinija na nikel’ v hloridnyh rasplavah [The kinetics of the alloying-tion when currentless transfer of ytterbium, samarium and gadolinium nickel in chloride melts]. Rasplavy. 2009. No. 4. P. 20—26.Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Под ред. Н.П. Лякишева. Т. 2. М.: Машиностроение, 2001.Diagrammy sostojanija dvojnyh metallicheskih sistem: Spravochnik [Diagrams of binary metallic systems: Directory]. Ed. N.P. Lyakishev. Moscow: Mashinostroenie, 2001. Vol. 2.Konishi H., Nishikiori Т., Nohira Т. Thermodynamic properties of Dy—Ni intermetallic compounds // Electrochim. Acta. 2003. No. 48. Р. 1403—1408.Konishi H., Nishikiori Т., Nohira Т. Thermodynamic properties of Dy—Ni intermetallic compounds. Electrochim. Acta. 2003. No. 48. Р. 1403—1408.Ворошнин Л.Г., Хусид Б.М., Хина Б.Х. Теоретические аспекты образования и роста фаз в защитных покрытиях // Исследование и разработка теоретических проблем в области порошковой металлургии и защитных покрытий: Сб. ст. Минск: БелНИИНТИ, 1984. Ч. 3. С. 44—51.Voroshnin L.G., Khusid B.M., Hina B.H. Teoreticheskie aspekty obrazovaniya i rosta faz v zashchitnykh pokrytiyakh. In: Issledovanie i razrabotka teoreticheskih problem v oblasti poroshkovoj metallurgii i zashhitnyh pokrytij [The theoretical aspect of the image-formation and growth phases in protective coatings. In: Research and development of theoretical problems in the field of powder metallurgy and coatings]. Minsk: BelNIINTI. 1984. Pt. 3. P. 44—51.Konishi H., Nohira Т., Ito Y. Kinetics of DyNi2 film growth by electrochemical implantation // Electrochim. Acta. 2003. No. 48. Р. 563—568.Konishi H., Nohira Т., Ito Y. Kinetics of DyNi2 film growth by electrochemical implantation. Electrochim. Acta. 2003. No. 48. Р. 563—568.Ворошнин Л.Г., Хусид Б.М., Левченко Г.М. Особенности формирования зоны интерметаллидов при диффузионном алитировании железа и стали // Защитные покрытия на металлах: Сб. ст. Киев: Наук. думка, 1984. No. 18. С. 54—57.Voroshnin L.G., Khusid B.M., Levchenko G.M. Osobennosti formirovanija zony intermetallidov pri diffuzionnom alitirovanii zheleza i stali [Features of formation of intermetallic compounds at the diffusion zone aluminizing of iron and steel]. In: Zashhitnye pokrytija na metallah. Kiev: Naukova Dumka, 1984. No. 18. P. 54—57.Ковалевский А.В., Сорока В.В. Диффузионное насыщение кобальта редкоземельными металлами в х лоридных расплавах // Совершенствование технологии гальванических покрытий: Матер. нау ч.-практ. конф. (г. Киров, 6—10 окт. 1984 г.). Киров: Изд-во КПИ, 1986. С. 39—40.Kovalevskiy A.V., Soroka V.V. Diffuzionnoe nasyshhenie koba l’t a red kozemel’ny m i met a l la m i v h lor id nyh rasplava h. In: Sovershenst vovanie tehnolog ii gal’vanicheskih pokr ytij: Mater. Nauch.-pr a k t. kon f. [Di f f usion sat u r ation coba lt r a re ea r th met a l ch lor ide melt s. In: Improving technolog y еlect roplating: Mater. Scienti f ic a nd pr actica l con ference]. K i rov: K PI, 1986. P. 39—40.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.