Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

калия K 2 TaF 7 и гептафторониобат калия K 2 NbF 7 высокой чистоты производства опытного цеха Института химии химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, безводный Na 2 WO 4 . Хранение и работа с солями проводилась в атмосфере аргона в перчаточном боксе. Подложками для осаждения служили стали марок «Ст.3», «Ст.45», «У9» и «У10», а также углеродное волокно марки «Карбопон-В-22» (Светлогорский комбинат, Беларусь). Размеры стальных образцов были 6 x 10 x 0,5 мм3, а углеродного волокна — 5 x 10 x 1 мм3, которые закреплялись на молибденовых токоподводах с помощью вольфрамовой проволоки. Идентификацию и исследование соединений выполняли методами рентгенофазового анализа, рентгеновского микрозондового анализа, кристаллооптики, ИК-спектроскопии, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой с лазерной абляцией, цифровой сканирующей электронной микроскопии. Результаты и обсуждение Для нанесения покрытий карбидов тугоплавких металлов (Ta, Nb) использовали явление бестокового переноса электроотрицательного металла на более электроположительные подложки из стали и углеродного волокна через расплавленную соль, содержащую соединения этого металла. В качестве расплава для проведения процесса бестокового переноса тугоплавкого металла Me на стальные подложки и углеродное волокно марки «Карбопон-В-22» использовали хлоридный солевой расплав NaCl-KCl, содержащий 30 мас. % соли тугоплавкого металла, находящийся в равновесии с металлом в виде порошка или стружки. Протекание процесса бестокового переноса можно объяснить образованием комплексов металла в более низкой степени окисления и последующей реакции диспропорционирования на подложке или участием в переносе комплексов тугоплавких металлов восстановленных форм катионов щелочных металлов [4]. Однако из- за большой разницы в стандартных электродных потенциалах тугоплавких и щелочных металлов вероятность протекания процесса по второму механизму крайне мала. Образование комплексов тугоплавкого металла в промежуточной степени окисления происходит при взаимодействии металла с собственной солью [4]: (m - n) Me + nMem+ ^ mMen+, (1) где m > n. Комплексы в промежуточной степени окисления диффундируют через объем расплава и диспропорционируют на поверхности подложки: mMen++ (m - n) C ^ (m - n) Me C + nMem+. (2) Свободная энергия Гиббса — энергия карбидообразования AGMeC — является движущей силой реакции (2). Комплексы металла в высшей степени окисления, появляющиеся в расплаве вследствие реакции (2), диффундируют к поверхности металла, где снова в результате взаимодействия образуются комплексы в промежуточной степени окисления. Таким образом, процесс переноса металла на поверхность подложки замыкается в цикл, а результирующая реакция с учетом процессов ( 1 ) и ( 2 ) может быть записана: Me + C ^ Me C. (3) На поверхности стальных подложек были получены покрытия карбидов ниобия NbC (рис. 1) и карбидов тантала TaC (рис. 2, а ) толщиной 2-5 мкм в зависимости от времени проведения синтеза и марки стали. Рис. 1. Морфология стальной подложки (Ст.3) после бестокового переноса в расплаве: а — NaCl — KCl — K 2 NbF 7 (10 мас. %) — Nb в течение 3 ч; б — NaCl — KCl — KNbF 7 (30 мас. %) — Nb в течение 6 ч. Температура синтеза 1073 K 400