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

Результаты и обсуждение На вольтамперограмме, полученной в расплаве KF-AlF 3 -Al 2 O 3 , имеется катодный пик в области потенциалов -1.3 В, связанный с разрядом алюминийсодержащих ионов и волной совместного выделения алюминия и калия при потенциалах отрицательнее значения -1.5 В (рис.2). Несмотря на то что термодинамический потенциал выделения калия составляет -2.1 В, результаты дополнительно проведенного потенциостатического электролиза при потенциале -1.5 В подтверждают факт совместного выделения алюминия и калия. Е (vs. Е С/С 0 -С 0 2 ХВ Рис. 2. Вольтамперограммы, полученные на стеклоуглероде в расплаве KF-AlF 3 с добавками Л1 2 0з, SC 2 O 3 и ScF 3 при 750°С и скорости развертки потенциала 0.1 В/с При добавлении в расплав 1 мас. % Sc 2 0 3 на вольтамперограмме появляются катодные пики при потенциалах около -1.45 и -1.85 В, которые могут быть связаны с совместным выделением алюминия и скандия. Волна выделения калия смещается в область потенциалов отрицательнее -1.9 В. При замене доли AlF 3 на 10 мас. % ScF 3 на катодной ветви вольтамперограммы имеется 4-5 пиков, при этом общий катодный ток растет. По-видимому, пики связаны с осаждением алюминия на стеклоуглероде, соосаждением алюминия и скандия, осаждением скандия на поверхности стеклоуглерода, частично или полностью занятой сплавом Al-Sc. При потенциалах отрицательнее -2 В начинается выделение калия. В целом наличие пиков выделения алюминия и скандия указывает на наличие диффузионных затруднений при осаждении и растворении Al-Sc-сплавов. Анодные пики на вольтамперограммах характеризуют растворение образующихся Al-Sc-сплавов. Невоспроизводимость их обусловлена разным количеством пропущенного электричества. Для выявления особенностей формирования и растворения образующихся Al-Sc-сплавов на стеклоуглероде были также получены хронопотенциометрические зависимости. На представленных кривых изменения потенциала стеклоуглерода в расплаве KF-AlF 3 - ( 1 мас. %) Al 2 0 3 во времени при включении катодного тока (рис.3) имеются четкие перегибы, которые связаны с диффузионными затруднениями по доставке разряжающихся на катоде в первую очередь ионов Al 2 0 2 F 4 2- и Al 2 0 F 6 2- при потенциале отрицательнее -1.25 В. Резкий спад потенциала при отключении тока от значений -1.55_-1.20 В начинается спустя 8-10 с. При добавлении 1 мас. % Sc 2 0 3 схожие величины переходного времени разряда алюминий- и скандийсодержащих ионов достигаются при повышении импульсов катодного тока примерно в 2 раза. Аналогично резкий спад потенциала от значений -1.80_-1.25 В происходит спустя 8-10 с после отключения тока. В отдельных экспериментах были получены кривые изменения потенциала стеклоуглеродного катода при отключении тока после потенциостатического электролиза расплава KF-AlF 3 -ScF 3 длительностью от 30 до 120 с при разных потенциалах. На представленных зависимостях (рис.4) можно отметить длительный (80-280 с в зависимости от потенциала и длительности электролиза) спад потенциала, указывающий на растворение образовавшегося массивного осадка. На некоторых кривых можно отметить ступенчатый спад потенциала (2-3 ступени), указывающий на растворение разных по составу интерметаллидных соединений. Для более четкого определения потенциалов интерметаллидных соединений потребуются дополнительные исследования. В заключении работы было исследовано влияние способа (химический, электрохимический) и параметров синтеза (перемешивание алюминия, содержание Sc 2 0 3 от 1 до 6 мас. %, катодная плотность тока от 0.1 до 0.5 А/см2, длительность синтеза от 30 до 120 мин, температура 700-750°С) на содержание и распределение скандия в лигатурных сплавах Al-Sc в расплаве KF-AlF 3 -Al 2 0 3 -Sc 2 0 3 . Получены интерметаллидные соединения Al 3 Sc, Al2Sc и лигатурные Al-Sc-сплавы с содержанием скандия до 5-6 мас. % (в виде твердого раствора скандия в алюминии или в виде раствора интерметаллидных соединений в твердом растворе Al-Sc). Примеры микрофотографий полученных сплавов представлены на рис.5. 264