Способ количественного определения реакционной емкости расплава галогенидов щелочных металлов

 

Изобретение относится к высокотемпературной электрохимии расплавленных солей и может быть использовано при исследовании реакционных свойств расплавов галогенидов щелочных металлов по отношению к различным металлам, применяемым в качестве насыщающих их элементов. Способ заключается в определении массовой концентрации перешедшего в расплав химически активного металла. Для этого металл вводят в расплав и выдерживают в течение времени, достаточного для установления стационарного состояния металла с расплавом. После извлечения отстатка металла в расплаве поочередно выдерживают не менее двух подложек из металла, способного образовывать сплав с введенным в расплав металлом, и имеющего более электроположительный по сравнению с ним потенциал, определяют суммарный привес подложек и рассчитывают массовую концентрацию перешедшего в сплав металла и по ней-реакционную емкость расплава.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4. G 01 М 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4221788/31-25 (22) 06.04.87 (46) 23.08.89. Бюп. Р 31 (71) Кировский политехнический институт (72) А.В.Ковалевский и В.В.Сорока (53) 620 ° 193.45 (088.8) (56) Смирнов М.В. и др. Электронные переходы между частицами в нестехиометрических ионных расплавах. — Электрохимия, 1977, т. XIII, вып. 5, с. 754-758. (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКЦИОННОЙ ЕМКОСТИ РАСПЛАВА

ГАЛОГЕНИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к высокотемпературной электрохимии расплавленных солей и Может быть использовано при исследовании реакционных свойств расплавов галогенидов щелочИзобретение относится к высокотемпературной электрохимии расплавленных солей и может быть использовано при исследовании реакционных свойств.расплавов галогенидов щелочных металлов.

Целью изобретения является обеспечение возможности исследования расплавов путем количественной оценки их реакционной емкости.

Способ заключается в том, что в расплав галогенидов щелочных металлов при заданной температуре вводят химически активный металл и выдерживают в течение времени, достаточного для установления стационарного состояния, когда окислительно-воссra„„Я0„„02 83 А1

2 ных металлов по отношению к различным металлам, применяемым в качестве насыщающих их элементов. Способ заключается в определении массовой концентрации перешедшего в расплав химически активного металла. Для этого металл вводят в расплав и выдерживают в течение времени, достаточного для установления стационарного состояния металла с расплавом. После извлечения оСтатка металла в расплаве поочередно выдерживают не менее двух подложек иэ металла, способного образовывать сплав с введенным в расплав металлом и имеющего более электроположительный по сравнению с ним потенциал, определяют суммарный привес подложек и рассчитывают массовую концентрацию перешедшего в сплав металла и по ней— реакционную емкость расплава. новительный потенциал среды (расплава) становится равным электродному потенциалу металла. Такой солевой расплав, выдержанный до установления стационарного состояния, . близкого к равновесномУ с металлом, приобретает восстановительную способность этого металла ° Он может вступать в химические реакции, давая те же продукты, которые образуются при непосредственном взаимодействии с металлом, например, при погружении в расплав второго более электроположительного металла, образовывать с ним поверхностный диффузионный сплав.

После извлечения из расплава ос,татка металла в расплаве поочеред30 пусканием через сосуды с хлоридом кальция и гидроксидом калия, и нагретую до 1100 К циркониевую стружку. Ячейку нагревают до 850 К. В точке аргона в расплаве вводят лантан массой 35,01 г с площадью поверхности 29 см и вьдерживают era

3 1502983 но выдерживают не менее двух подложек из металла, способного Образовывать сплав с введенным в расплав металлом и имеющего более электро5 положительный по сравнению с металлом потенциал. Далее определяют привес каждой подложки и после прекращения изменения веса подложек определяют их суммарный привес. 10

По привесу металла-подложки определяют количество восстановившегося о из расплава металла R . Тем самым экспериментально определяют, насколько уменьшилось в расплаве коли6+ чество ионов К в результате их восстановления на металле-подложке, т.е. привес на металле-подложке показывает, на какую величину изменилась масса растворенного в расплаве активно- 20

ro металла. Следовательно, по экспериментально определяемой величине R (количество восстановившегося металла и перешедшего в сплав с подложкой) можно рассчитать мольнодолевую кон- 25 центрацию ионов активного металла

С „+, участвовавших в сплавообразовании, и реакционную емкость расплава по формуле м

С = С л, ° п где С вЂ” реакционная емкости расм плава; м

С вЂ” мол ьн одолевая концентрация

КУЗАФ

ИОНОВ МЕТЯЛЛЯ В РЯСПЛЯВЕ, перешедших в сплав с металлом-.подложкой, n — - степень окисления.

Пример 1. В тигель из стеклОуглерОдя зягружяют эВтектику хлО 40 ридов лития и калия массой 50 г,предварительно переплавленных и очищенных путем барботирования через расплав хлорида водорода с последующей

ОтГОнкОй его пОД ВЯкуумОм Тигель пО 45 мещают в ячейку из кварца, ячейку герметиэируют, воздух иэ нее откачивают. ЯЧейку помещают в печь и нагревают до температуры плавления, продолжая откачку. После расплавления соли в ячейку подают аргон, очищен50 ный от следов влаги и кислорода проС Са к б+ с, >

Му<с МЛа с где С"

4а. мольнодолевая концентрация лантана, перешедшего . в сплав иэ расплава; массовая процентная концентрация лантана, перешедшего в сплав из.расплава, равная отношению суммарного привеса металляподложки к общей массе расплава, атомная масса лантана, массовая процентная концентрация хлорида лития в расплаве, массовая процентная концентрация хлорида калия в расплаве; массовая процентная концентрация хлорида лантяна находящегося в расплаве и не участвующего в реакции сплявообразования;

С

Л4,,Aq

С/. 4

hence

С

4 c L Ce

4 в контакте с расплавом 4 ч (время установления стационарного потенциала лантана в эвтектике хлоридов лития и калия не превышает 2 ч).

После вьдержки лянтан отмывают от солей под струей воды, промывают в спирте, сушат и взвешивают. Масса лантана после выдержки в расплаве

32,36 г. В расплав вводят никель (металл-подложку). Образец никеля имеет площадь S = 1 см, массу m

0,530 r. Образец вращают, перемешивая расплав в течение 1 ч, затем образец извлекают в токе аргона и вводят новый образец никеля (S

1 см, m = 0,4900 r). Проводят перемешивание расплава в течение

1 ч и извлекают второй образец никеля. Образцы отмывают в потоке воды от остатков солей, промывают спиртом, сушат и взвешивают. Масса первого никелевого образца после вьдержки в расплаве 0,5648 г, второго 0,4901 r. Масса лантаня, перешедшего в сплав, 0,0348 г.(-35 мг).

Масса лантана, перешедшего в расплав, 2,64 r. Мольнодолевая концентрация ионов лантана, участвовавших в сплавообраэовании fi

С С С .(М, с

83 формула и з обретения

Составитель С.Зуев

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор Т.Палий

Заказ 5078/53 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 15029

Г! — мольная масса хпорида ли<.се тия;

Г! — мольная масса хлорида каксе лия;

̄— мольная масса хлорида лан5 с,се, тана.

Реакционная емкость расплава мольнодолевая концентрация сольватированных электронов (e), участвовав- 10 ших в восстановлении активного металла на подложке в процессе сплавообраэования, определяется по формуле м

С = С 3

Са !5 и -4 и составляет С = 8,18 10

Пример 2. Определение реакционной емкости осуществляют по способу, описанному в примере 1, ио температура расплава составляет 900 К. 20 и

Реакционная емкость расплава С

9,32 10 .

Пример 3. Определение реакционной емкости осуществляют по способу, описанному в примере 1, но тем- 25 пература расплава составляет 950 К.

Реакционная емкость С" = 1,27 10 .

Пример 4. Определение реакционной емкости осуществляют по способу, описанному в примере 3, но 30 вместо лантана вводят диспрозий. Реакционная емкость С = 2,79 10 з .

Использование предлагаемого способа определения реакционной емкости расплавов галогенидов щелочных металлов позволяет получить количест35 .венные характеристики взаимодействия различных металлов с расплавами и реакционно-способных расплавов с реагентами, что в свою очередь, поэволяет целенаправленно подбирать соотношение металлической и солевой фаз в ваннах для диффузионного насыщения, используемых в практике химико-термической обработки изделий иэ металлов и сплавов. Получение количественных характеристик реакционной емкости расплава позволяет углубить теоретические представления о механизме бестокового переноса металла в расплав-. ленных солевых электролитах.

Способ количественного определения реакционной емкости расплава галогенидов щелочных металлов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности исследования расплавов путем количественной оценки их реакционной емкости, в расплав при заданной температуре вводят химически активный металл, выдерживают в течение времени, достаточного для установления стационарного состояния металла с расплавом, после чего остаток металла извлекают из расплава и поочередно выдерживают в расплаве не менее двух подложек из металла, способного образовывать сплав с введенным в расплав металлом и имеющего более электроположительный по сравнению с ним потенциал, определяют привес каждой подложки, после прекращения изменения массы подложек определяют их суммарный привес, рассчитывают массовую концентрацию перешедшего в сплав металла и по ней— реакционную емкость расплава.