Вивчення анодної поведінки вольфрамового твердого сплаву, з метою електрохімічної селективної переробки

Автор(и)

  • Vadym Kovalenko Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732
  • Valerii Kotok Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218355

Ключові слова:

твердий сплав, пасивація, анодне поведінка, вольфрам, нікель, залізо, анодне селективне розчинення

Анотація

Тверді сплави на основі W широко використовуються як елементи бурового устаткування, інструменти швидкісного різання стали, як бронебійні сердечники підкаліберних снарядів. Відпрацьовані або зламані вироби із твердих сплавів є коштовним відходом, що підлягає переробці з вилученням коштовних компонентів. Найбільше економічно і технологічно доцільним методом переробки лома твердих сплавів є селективна обробка з розчиненням металу-зв'язки і одержанням не окисленого порошку вольфраму. Метою даної роботи було визначення можливості анодної переробки лома твердого сплаву ВНЖ90 із селективним розчиненням металу-зв'язки. Методом вольтамперометрії вивчено анодне поведінку твердого сплаву ВНЖ90 (5 % Ni, 5 % Fe, 90 % W) у розчинах HCl з концентрацією (мас.  %) 9, 13, 17 і 30. Показано, що анодні поляризаційні криві сплаву на свіжій поверхні містять два піки розчинення (Fe і Ni компонентів металу-зв'язки) з подальшим зниженням густини струму. Виявлено ефект істотної пасивації сплаву ВНЖ90: повторні поляризаційні криві в 9  % розчині HCL містять тільки пік розчинення Ni зі зниженої в 6 разів густиною струму. Пасивація сплаву ВНЖ90 пояснюється збіднінням поверхні за рахунок розчинення активного Fe компонента і пасивацією Ni за рахунок розчинення W при формування твердого сплаву. При збільшенні концентрації HCl не виявило активуючого ефекту. Виявлено відсутність активаційного ефекту при введенні в електроліт добавки FeCl3. Введення NaCl показало високий активаційний ефект – густина струму розчинення пасивованого Ni компоненту збільшився в 1,69 разів. Ефективність селективного розчинення металу-зв'язки високопасивного сплаву ВНЖ90 необхідно підтвердити гальвано- або вольтастатичним методом

Біографії авторів

Vadym Kovalenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок та косметичних засобів

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Valerii Kotok, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Старший науковий співробітник

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Посилання

  1. Ciesla, M., Manka, M., Gradon, P., Binczyk, F. (2014). Impact of a Structure on Durability of Modified Nickel-Base Superalloys in Creep Conditions/ Wpływ Struktury Na Trwałość W Warunkach Pełzania Modyfikowanych Nadstopów Na Bazie Niklu. Archives of Metallurgy and Materials, 59 (4), 1559–1563. doi: https://doi.org/10.2478/amm-2014-0264
  2. Masoumi, F., Shahriari, D., Jahazi, M., Cormier, J., Devaux, A. (2016). Kinetics and Mechanisms of γ′ Reprecipitation in a Ni-based Superalloy. Scientific Reports, 6 (1). doi: https://doi.org/10.1038/srep28650
  3. Lin, Y. C., Li, L., He, D.-G., Chen, M.-S., Liu, G.-Q. (2017). Effects of pre-treatments on mechanical properties and fracture mechanism of a nickel-based superalloy. Materials Science and Engineering: A, 679, 401–409. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.10.058
  4. Faga, M. G., Mattioda, R., Settineri, L. (2010). Microstructural and mechanical characteristics of recycled hard metals for cutting tools. CIRP Annals, 59 (1), 133–136. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2010.03.052
  5. Lee, J., Kim, E., Kim, J.-H., Kim, W., Kim, B.-S., Pandey, B. D. (2011). Recycling of WC–Co hardmetal sludge by a new hydrometallurgical route. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 29 (3), 365–371. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2011.01.003
  6. Gaona-Tiburcio, C., Aguilar, L. M. R., Zambrano, R. P., Estupiñán, L. F., Cabral, M. J. A., Nieves-Mendoza, D., Castillo-González, E., Almeraya-Calderón, F. (2014). Electrochemical Noise Analysis of Nickel Based Superalloys in Acid Solutions. International Journal of Electrochemical Science, 9, 523–533.
  7. Srivastava, R. R., Kim, M., Lee, J., Jha, M. K., Kim, B.-S. (2014). Resource recycling of superalloys and hydrometallurgical challenges. Journal of Materials Science, 49 (14), 4671–4686. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-014-8219-y
  8. Kovalenko, V., Kotok, V. (2018). Influence of ultrasound and template on the properties of nickel hydroxide as an active substance of supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (93)), 32–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133548
  9. Kotok, V., Kovalenko, V., Vlasov, S. (2018). Investigation of Ni­Al hydroxide with silver addition as an active substance of alkaline batteries. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (93)), 6–11. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133465
  10. Kovalenko, V., Kotok, V. (2019). Influence of the carbonate ion on characteristics of electrochemically synthesized layered (α+β) nickel hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (97)), 40–46. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155738
  11. Jović, V. D., Jović, B. M., Pavlović, M. G. (2006). Electrodeposition of Ni, Co and Ni–Co alloy powders. Electrochimica Acta, 51 (25), 5468–5477. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2006.02.022
  12. Kuznetsova, O. G., Levin, A. M., Sevostyanov, M. A., Bolshih, A. O. (2019). Electrochemical recycling of nickel-cobalt-containing tungsten alloys. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 525, 012088. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/525/1/012088
  13. Kovalenko, V., Kotok, V., Vlasov, S. (2018). Definition of synthesis parameters of ultrafine nickel powder by direct electrolysis for application in superalloy production. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (91)), 27–33. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121595
  14. Kovalenko, V., Kotok, V., Vlasov, S. (2018). Development of the electrochemical synthesis method of ultrafine cobalt powder for a superalloy production. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (92)), 41–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126928
  15. Burmistr, M. V., Boiko, V. S., Lipko, E. O., Gerasimenko, K. O., Gomza, Y. P., Vesnin, R. L. et. al. (2014). Antifriction and Construction Materials Based on Modified Phenol-Formaldehyde Resins Reinforced with Mineral and Synthetic Fibrous Fillers. Mechanics of Composite Materials, 50 (2), 213–222. doi: https://doi.org/10.1007/s11029-014-9408-0
  16. Vlasova, E., Кovalenko, V., Kotok, V., Vlasov, S. (2016). Research of the mechanism of formation and properties of tripolyphosphate coating on the steel basis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (5 (83)), 33–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79559
  17. Xing, W., Fan, X., Dong, H., Wu, Y., Fu, G., Liu, Y. (2013). Regeneration technology and progress of waste superalloy. Chinese Journal of Rare Metals, 37 (3), 494–500. doi: http://doi.org/10.3969/j.issn.0258-7076.2013.03.025
  18. Srivastava, R. R., Kim, M., Lee, J. (2016). Novel Aqueous Processing of the Reverted Turbine-Blade Superalloy for Rhenium Recovery. Industrial & Engineering Chemistry Research, 55 (29), 8191–8199. doi: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b00778
  19. Yagi, R., Okabe, T. H. (2016). Recovery of Nickel from Nickel-Based Superalloy Scraps by Utilizing Molten Zinc. Metallurgical and Materials Transactions B, 48 (1), 335–345. doi: https://doi.org/10.1007/s11663-016-0854-z
  20. Wu, J., Su, T., Liu, G., Luo, M. (2016). Controlled potential for selectively dissolving nickel-based superalloy wastes containing rhenium element. Xiyou Jinshu/Chinese Journal of Rare Metals. doi: http://doi.org/10.13373/j.cnki.cjrm.2016.07.016
  21. Kovalenko, V., Kotok, V. (2017). Selective anodic treatment of W(WC)-based superalloy scrap. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (85)), 53–58. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.91205
  22. Kuznetsova, O. G., Levin, A. M., Sevast’yanov, M. A., Tsybin, O. I., Bol’shikh, A. O. (2019). Electrochemical Oxidation of a Heavy Tungsten-Containing VNZh-Type Alloy and Its Components in Ammonia–Alkali Electrolytes. Russian Metallurgy (Metally), 2019 (5), 507–510. doi: https://doi.org/10.1134/s0036029519050057
  23. Kuznetsova, O. G., Levin, A. M., Sevostyanov, M. A., Tsybin, O. I., Bolshikh, A. O. (2020). Changes in electrochemical properties of a heavy tungsten alloy during its processing under the influence of DC current in ammonia-alkali solutions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 848, 012045. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/848/1/012045
  24. Kuznetsova, O. G., Levin, A. M., Sevostyanov, M. A., Tsybin, O. I., Bolshikh, A. O. (2020). AC electrochemical oxidation of nickel and VNZh alloy in alkaline-ammonium solutions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 848, 012046. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/848/1/012046

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Kovalenko, V., & Kotok, V. (2020). Вивчення анодної поведінки вольфрамового твердого сплаву, з метою електрохімічної селективної переробки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(12 (108), 55–60. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218355

Номер

Том 6 № 12 (108) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Vadym Kovalenko, Valerii Kotok

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.