Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Электрохимический метод позволяет получать на катоде неодим высокой чистоты, поскольку в процессе переработки сплава наблюдается электрорафинирование от примесей, при использовании реактивного материала катода можно прецизионно контролировать состав образующихся интерметаллических соединений. В этой работе использовалась подложка из кобальта для получения интерметаллических соединений Со-Nd, являющихся катализаторами для синтеза ряда органических соединений, включая метанол, и обладающих высокими магнитными характеристиками. Причем неодим будет поступать в солевой расплав за счет селективного растворения сплава NdFeB. Таким образом, рециклинг сплава NdFeB будет совмещен с процессом получения нового функционального материала.На первом этапе исследования для устранения влияния Fe и B использовали неодим, а не сплав NdFeB. Материалы и методика исследований Методика приготовления солей заключалась в следующем. Хлориды натрия, калия и цезия квалификации «чда» подвергали перекристаллизации, прокаливали в муфельной печи, помещали в кварцевую реторту. Реторту вакуумировали до остаточного давления 0,66 Па, сначала при комнатной температуре, а затем при постепенном ступенчатом нагревании до 473, 673, 873 К. После этого ее заполняли инертным газом аргоном и расплавляли электролит.Фторид натрия очищался двойной перекристаллизацией из расплава; NaF сушился при температуре 673-773 К в вакууме, затем нагревался до температуры на 50 К выше точки плавления, выдерживался при этой температуре в течение нескольких часов и затем медленно охлаждался со скоростью 3-4 градуса в минуту до температуры на 50 К ниже точки плавления. После затвердевания соль переносили при 393 К в перчаточный бокс с контролируемой атмосферой (содержание О 2 и Н 2 О < 2 ppm), и в боксе механически удаляли загрязнения. NdF 3 марки «хч» использовали без дополнительной обработки. В качестве электролита использовали расплав (NaCl-KCl) — 10 % мас., NaF — 5 % мас. NdF 3 , который был помещен в никелевый стакан. На дно никелевого стакана заранее помещали неодим. Катодом служил кобальт марки К0, который полировали до блеска и подвергали травлению в HNO 3 (33 %) в течение нескольких секунд. Затем его промывали дистиллированной водой, крепили к молибденовому токоподводу с помощью проволоки из вольфрама, промывали спиртом, сушили на воздухе и опускали в электрохимическую ячейку, где проводили операции вакуумирования и плавление электролита. Процесс электроосаждения неодима проводили при температуре 1023 К, время эксперимента составляло 8 часов, катодная плотность тока 5 мА см-2. В принципе для электроосаждения неодима возможно использование и хлоридного расплава NaCl-KCl-NdCl 3 , однако в хлоридном расплаве электровосстановление неодима протекает в две стадии [1, 2]: Nd(III) + e ^N d (II) (1) Nd(II) + 2e-^ Nd0, (2) причем стадия перезаряда (1) осложнена реакцией диспропорционирования (ДПП) [1]: Nd(II) ~ Nd(III) + Nd. (3) Наличие процесса перезаряда и реакции ДПП существенно осложняет процесс электроосаждения неодима. В то же время в хлоридно-фторидном расплаве разряд неодима до металла является одностадийным [3, 4]: Nd(III) + 3e-^ Nd0, (4) поэтому использование хлоридно-фторидного расплава является предпочтительным. Образцы после электроосаждения отмывали дистиллированной водой от остатков электролита. Рентгенофазовый анализ проводили на дифрактометре (Shimadzu XRD-6000, Япония). Изучение морфологической картины поверхности проводилось (после предварительного напыления золотом) на сканирующем электронном микроскопе SEM LEO 420 (CARL ZEISS, Германия). Качественный и количественный состав локальных участков образцов получен рентгеноспектральным микрозондовым анализом (РМА) при помощи энергодисперсионной микрозондовой приставки INCAEnergy 400 (OXFORD Instruments, Великобритания). 1 7 0