Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

GALVANIC DEPOSITION OF MECHANIC-RESISTANT AND CORROSION-RESISTANT COATINGS OF DOUBLE TUNGSTEN AND MOLYBDENUM CARBIDES FROM OXIDE MELTS Kh.B. Kushkhov, F.Yu. Kuchmezova, M.N. Adamokova Kh.M.Berbekov Kabardino-Balkarian State University, Nalchik, Russia Abstract In this work the electrochemical deposition of coatings of double tungsten and molybdenum carbides, is investigated on the metal substrate from oxide melts. The composition of syntheses coatings is investigated by X-ray fluorescent and X-ray phase analyses. Optimal deposition parameters of obtaining W 2 C - Mo 2 C coatings are established: melt composition, cathode current density, process temperature, and electrolysis duration. Keyword: double tungsten and molybdenum carbides, oxidation melts, electrodeposition. В настоящее время для нанесения покрытий тугоплавких металлов и их карбидов, помимо методов металлотермического и газофазного восстановления, применяют диффузионное насыщение, напыление (газоплазменное, плазменное и детонационное). Все эти методы принципиально отличаются один от другого физико-химическими процессами формирования покрытий, что обеспечивает получение покрытий с различными свойствами и для различных областей применения [1-3]. Одним из перспективных и малоизученных способов осаждения покрытий металлоподобных тугоплавких соединений является метод электрохимического синтеза. Этот метод позволяет получать чистые продукты синтеза из значительно загрязненных исходных и доступных веществ. Метод может быть использован для нанесения равномерных беспористых защитных покрытий на различные материалы и изделия сложной конфигурации и не требует сложного и дорогостоящего оборудования. Первые работы в этом направлении были выполнены Кушховым Х.Б., Шаповалом В.И. с сотрудниками [4-6]. Ими запатентован расплав для электрохимического осаждения покрытий карбида вольфрама и карбида молибдена из оксидных и галогенидно-оксидных расплавов. В работах Штерна с сотрудниками [7] электроосаждение покрытий карбидов тугоплавких металлов осуществляли из фторидных расплавов (KF-LiF, NaF-KF, NaF-LiF, LiF-NaF-KF), содержащих карбонат калия и вольфрамат натрия. Электролиз проводится в атмосфере инертного газа: Ar, N 2 и т.п. Возможность совместного электровосстановления ионов вольфрама, молибдена и углерода показано авторами [ 8 ]. На основе этих процессов ими был реализован электрохимический синтез нанопорошков двойных карбидов вольфрама и молибдена из вольфраматно-молибдатно-карбонатных расплавов. Из литературных данных нам не известны работы по электроосаждению покрытий двойных карбидов молибдена и вольфрама. Поэтому целью настоящей работы является поиск условий электроосаждения двойных карбидов вольфрама и молибдена на металлические подложки из ионных расплавов в виде сплошного осадка (покрытий). Процесс нанесения покрытий двойных карбидов молибдена и вольфрама включал в себя соосаждение молибдена, вольфрама и углерода при одновременном восстановлении молибдат-, вольфрамат-, карбонат-ионов в расплаве Na 2 WO 4 -L i 2 WO 4 -L i 2 MoO 4 -L i 2 CO 3 и взаимодействии элементов с образованием Mo2C W2C c последующей электрокристаллизацией в виде сплошного осадка. Нами были проведены исследования влияния концентрации молибдата и вольфрамата лития, а также карбоната лития, температуры электролиза, катодной плотности тока и продолжительности электролиза на состав и структуру катодных осадков. Для получения покрытий двойных карбидов вольфрама и молибдена были исследованы расплавы состава (мол. %): 1. Na 2 WO 4 (97.0) - Li 2 WO 4 (1.5) - Li 2 MoO 4 (1.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 2. Na 2 WO 4 (92.0) - Na 2 MoO 4 (1.5) - Li 2 WO 4 (1.5) - Li 2 CO 3 (5.0); 3. Na 2 WO 4 (46.25) - Na 2 MoO 4 (46.25) - Li 2 WO 4 (1.5) - Li 2 MoO 4 (1.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 4. Na 2 WO 4 (46.5) - Na 2 MoO 4 (46.5) - Li 2 WO 4 (1.5) - Li 2 MoO 4 (0.5) - Li 2 CO 3 (5.0); 5. Na 2 WO 4 (46.75) - Na 2 MoO 4 (46.75) - Li 2 WO 4 (1.5) - Li 2 CO 3 (5.0); 6 . Na 2 WO 4 (46.5) - Na 2 MoO 4 (46.5) - Li 2 WO 4 (2.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 7. Na 2 WO 4 (46.5) - Na 2 MoO 4 (43.5) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 8 . Na 2 WO 4 (60.0) - Na 2 MoO 4 (30.0) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 9. Na 2 WO 4 (75.0) - Na 2 MoO 4 (15.0) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 10. Na 2 WO 4 (82.5) - Na 2 MoO 4 (7.5) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 11. Na 2 WO 4 (85.0) - Na 2 MoO 4 (5.0) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (5.0); 12. Na 2 WO 4 (80.0) - Na 2 MoO 4 (7.5) - Li 2 WO 4 (7.5) - Li 2 CO 3 (5.0); 13. Na 2 WO 4 (85.0) - Na 2 MoO 4 (7.5) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (2.5); 14. Na 2 WO 4 (86.0) - Na 2 MoO 4 (7.5) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (1.5); 15. Na 2 WO 4 (86.5) - Na 2 MoO 4 (7.5) - Li 2 WO 4 (5.0) - Li 2 CO 3 (1.0). В расплавах состава 1 и 2 стальные подложки окисляются, так как скорость коррозии подложки выше скорости осаждения карбидов. В расплавах 3-9 образуется преимущественно карбид молибдена с примесями карбида вольфрама. Из расплава состава Na 2 WO 4 (85.0 мол. %) - Na 2 MoO 4 (5.0 мол. %) - Li 2 WO 4 (5.0 мол. %) - Li 2 CO 3 (5.0 мол. %) покрытия осаждаются только при высоких плотностях тока. В расплаве состава Na 2 WO 4 (80.0 мол. %) - Na 2 MoO 4 (7.5 мол. %) - Li 2 WO 4 (7.5 мол. %) - Li 2 CO 3 (5.0 мол. %) образуются порошки. Это 251