ВПЛИВ НАТРІЙ САХАРИНАТУ НА МІКОТВЕРДІСТЬ НІКЕЛЮ, ОДЕРЖАНОГО ЕЛЕКТРОЕКСТРАКЦІЄЮ ІЗ МЕТАНСУЛЬФОНАТНОГО РОЗЧИНУ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2026.2.14Ключові слова:
метансульфонатний розчин, нікель, мікротвердість, натрій сахаринат, структура, електроекстракціяАнотація
Рециклінг жароміцних сплавів є ключовою ланкою виробництва стратегічно важливих матеріалів. Особливе значення для оборонної промисловості мають нікелеві суперсплави, що застосовуються під час виготовлення деталей авіаційних турбін. Переведення складових сплаву в розчин здійснюють у кислому середовищі, після чого з отриманого розчину послідовно виділяють окремі компоненти. Для одержання металів високої чистоти найбільш ефективним вважається метод електроекстракції з вилугувального розчину. Перспективним вилугувальним агентом із високою розчинною здатністю щодо солей компонентів жаротривких сплавів є метансульфонатний розчин. Метансульфонова кислота є електрохімічно інертною в широкому вікні потенціалів, що робить цей вилуговуючий агент прийнятним для організації процесу електроекстракції.
У роботі досліджено вплив натрій сахаринату на мікротвердість нікелю, одержаного з метансульфонатного розчину вилуговування. Проведено співставлення результатів для метансульфонатного і сульфатного розчинів електроекстракції нікелю. Встановлено, що підвищення концентрації натрій сахаринату з 0,05 до 2 ммоль/л в метансульфонатному розчині вилуговування призводить до збільшення мікротвердості нікелю з 180 до 310 кг/см2. Показано, що мікротвердість зростає зі зменшенням температури електролізу з 333°К до 313°К. Збільшення густини струму електроосадження нікелю з 2 А/дм2 до 7 А/дм2 призводить до зменшення значень мікротвердості. Останнє пов’язано зі зменшенням впливу натрій сахаринату на структуру нікелю внаслідок зменшення його поверхневої концентрації за високих гусин струму електроосадження. Збільшення густини струму електроосадження призводить до пришвидшеного оновлення катодної поверхні і дифузійних утруднень при транспортуванні натрій сахаринату до поверхні осаджуваного нікелю. Встановлено, що мікротвердість нікелю, одержаного за присутності натрій сахаринату із метансульфонаного розчину перевищує мікротвердість нікелю, одержаного із сульфатного розчину. Показано, що збільшення мікротвердості електроосадженого нікелю обумовлено зменшенням розміру його кристалітів.
Посилання
Tian Q., Gan X., Cui F., Yu D., Guo X. Selective Extraction of Ni from Superalloy Scraps by Molten Mg-Zn. Metals. Vol. 11(6). 2021. Р. 993. https://doi.org/10.3390/met11060993
Horst O., Adler D., Adler P., Wang H., Streitberger J., Streitberger M., Jöns N., Singer R. F., Körner C., Eggeler G. Exploring the fundamentals of Ni-based superalloy single crystal (SX) alloy design: Chemical composition vs. microstructure. Materials & Design. Vol. 195. 2020. P. 108976. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108976
Srivastava R. R., Kim M., Lee J., Jha M. K., Kim B. Resource recycling of superalloys and hydrometallurgical challenges. Journal of Materials Science. № 14. 2014. Р. 4671-4686. DOI: 10.1007/s10853-014-8219-y
Xia W., Zhao X., Yue L., Zhang Z. A review of composition evolution in Ni-based single crystal superalloys. Journal of Materials Science & Technology. Vol. 44. 2020. P. 76-95. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.01.026
Liu J., Tang J., Sun Y., Zhou Y, Shi F. Recovery of Ni and Co Elements from Superalloy Leaching Solution by Sodium Roasting and Water Leaching. Journal of Materials Science & Technology. Vol. 76. 2024. P. 3393-3401.
Alvial-Hein G., Mahandra H., Ghahreman A. Separation and recovery of cobalt and nickel from end of life products via solvent extraction technique: A review. Journal of Cleaner Production. Vol. 297. 2021. P. 126592. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126592
Cui F., Wang G., Yu D., Gan X., Tian Q., Guo X. Towards “zero waste” extraction of nickel from scrap nickel-based superalloy using magnesium. Journal of Cleaner Production. Vol. 262. 2020. P. 121275.
Kollová A., Pauerová K. Superalloys – characterization, usage and recycling. Manufacturing technology. Vol. 22 (5). 2022. P. 550-557. DOI: 10.21062/mft.2022.070
Mieszkowska M., Grdeń M. Electrochemical deposition of nickel targets from aqueous electrolytes for medical radioisotope production in accelerators: a review. Journal of Solid State Electrochemistry. Vol. 25. 2021. P. 1699-1725. DOI: 10.1007/s10008-021-04950-w
Mohanty U. S., Tripathy B. C., Singh P., Keshavarz A., Iglauer, S. Roles of organic and inorganic additives on the surface quality, morphology, and polarization behavior during nickel electrodeposition from various baths: a review. Journal of Applied Electrochemistry. Vol. 49. 2019. P. 847–870. https://doi.org/10.1007/s10800-019-01335-w
Baraniak M.; Lota G., Wojciechowski J., Walkiewicz F., Regel-Rosocka M. Effect of Versenium Hydrogensulfate on Properties of Nickel Coatings. Materials. Vol. 16. 2023. P. 4101. https://doi.org/10.3390/ma16114101
Mbugua N. S, Kang M, Zhang Y, Ndiithi N. J, V Bertrand G, Yao L. Electrochemical Deposition of Ni, NiCo Alloy and NiCo-Ceramic Composite Coatings-A Critical Review. Materials. Vol. 13(16). 2020. P. 3475. doi: 10.3390/ma13163475
Li Y., Yao J., Huang X. Effect of Saccharin on the Process and Properties of Nickel Electrodeposition from Sulfate Electrolyte. Int J Metall Mater Eng. Vol. 2. 2016. P. 123. http://dx.doi.org/10.15344/2455-2372/2016/123
Kolonits T., Jenei P., Péter L, Bakonyi I., Czigány Z., Gubicza J. Effect of bath additives on the microstructure, lattice defect density and hardness of electrodeposited nanocrystalline Ni films. Surface and Coatings Technology. Vol. 349. 2018. P. 611-621. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.06.052
Kim S. M., Jin S. H., Lee Y. J., Lee M. H. Design of nickel electrodes by electrodeposition: effect of internal stress on hydrogen evolution reaction in alkaline solutions. Electrochimica Acta. Vol. 252. 2017. P. 67–75. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.08.157
Ganji D. K., & Rajyalakshmi G. Influence of Alloying Compositions on the Properties of Nickel-Based Superalloys: A Review. In H. Kumar & P. Jain (Eds.), Recent Advances in Mechanical Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Singapore: Springer, 2020. P. 537-555. DOI: 10.1007/978-981-15-1071-7_44
Gernon M. D., Wu M., Buszta T., Janney P. Environmental benefits of methanesulfonic acid: Comparative properties and advantages. Green Chemistry. № 3. 1999. P. 127-140.
Chen W., He Y., Gao W. Electrodeposition of sol-enhanced nanostructured Ni-TiO2 composite coatings. Surface and Coatings Technology. Vol. 204. 2010. P. 2487–2492.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
