Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Ранее уже были синтезированы карбид ниобия NbC, карбид тантала ТаС, полукарбид молибдена M 0 2 C и карбиды хрома & 7 C 3 , & 3 C 2 и & 23 C 6 на углеродных волокнах методом бестокового переноса в расплавленных солях [1 -3 ]. По сравнению с традиционными методами химического и физического осаждения из газовой фазы, электрохимический синтез позволяет получат практически беспористые покрытия при значительно простом аппаратурном оформлении процесса. Карбид вольфрама еще не синтезировали, и его синтез также представляет как теоретический, так и практический интерес. Помимо создания износостойких покрытий, монокарбид вольфрама может быть альтернативной каталитической системой для различных окислительных и восстановительных процессов, включая важные реакции с точки зрения «зеленой» химии. Например, он обладает близкими к платине Pt каталитическими свойствами при значительно меньшей стоимости [4 -6 ]. Цель данной работы— получение композиционного материала «карбид вольфрама— углеродное волокно» электрохимическим методом бестокового переноса в среде расплавленных солей. Э к сп ерим ен т Для синтеза карбида вольфрама использовался метод бестокового переноса электроотрицательного металла на более электроположительную подложку из углеродного волокна через расплавленную эквимолярную смесь солей хлоридов натрия и калия NaCl-KCl, содержащую вольфрамат натрия Na 2 WO 4 (20 % мас. от массы NaCl-KCl), который контактировал с металлическим вольфрамом (10 % мас. от массы NaCl-KCl), расположенным на дне стеклоуглеродного тигля марки СУ-2000. Тигель помещался в стальную реторту, которая закрывалась стальной крышкой с технологическими отверстиями для погружения в расплав образца. Для предотвращения обгорания резиновых пробок в технологических отверстиях крышки и вакуумной резины между ретортой и крышкой в верхней части реторты предусмотрена рубашка охлаждения. Герметично закрытая реторта вакуумировалась до остаточного давления менее 1,0 Па сначала при комнатной температуре, а затем при ступенчатом нагревании до 100, 200 и 400 °C. После некоторой выдержки в условиях вакуума реторта заполнялась аргоном, а соли плавились до заданной температуры в пределах 800-900 °C. После выдержки электролита при температуре эксперимента через технологическое отверстие в реторте погружали углеродное волокно марки Карбопон-В-22 в расплав солей. Время электрохимического синтеза варьировалось от 0,5 до 8 ч. Р е зу л ь т а ты исследований Взаимодействие вольфрама с собственной солью приводит к образованию его промежуточного соединения с пониженной степенью окисления [7]: (6-n)W + nW6+ ^ 6Wn+. (1) Соединения вольфрама в промежуточной степени окисления диффундируют через расплав и диспропорционируют на поверхности углеродного волокна: 6Wn+ + (6-n)C ^ (6-n)WC + nW6+. (2) Диспропорционирование протекает с образованием монокарбида вольфрама и комплекса металла с высшей степенью окисления 6+, который вновь диффундирует к металлическому вольфраму на дне тигля. В результате реакции замыкаются в цикл, и суммарный процесс можно представить в виде реакции: W+C ^ WC. (3) Результаты рентгенофазового анализа образцов углеродных волокон, выдержанных в расплаве солей при разных температуре и времени, показали присутствие только одной фазы карбида вольфрама гексагональной модификации WC. Рентгенограмма одного из образцов представлена на рис. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 184-187. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 184-187. © Короткова Е. Я., Дмитриев А. В., Долматов В. С., 2025 185