Применение импульсного тока для растворения жаропрочного сплава ЖС32-ВИ

Цели. Выявить закономерности электрохимической переработки жаропрочного сплава ЖС32-ВИ, проводимой в импульсном режиме в сернокислом электролите с концентрацией 100 г/дм3 под действием импульсного тока.
Методы. Снятие поляризационных и деполяризационных кривых с изменением длительности импульса и паузы между ними проводили с помощью электрохимического технологического комплекса ЭХК-1012 (разработан ООО ИП «Тетран»), использующего некомпенсационный способ измерения потенциала. Амплитуда импульсов тока находилась в диапазоне значений от 0 до 3.5 А (при снятии поляризационных и деполяризационных кривых), длительности импульсов изменялись от 200 до 1200 мс, пауза (задержка) между импульсами – от 50 до 500 мс, импульсы реверсивного тока отсутствовали.
Результаты. Определены параметры токовой программы, обеспечивающие максимальные значения скорости растворения сплава и выхода по току. При амплитуде импульса тока 2 А, длительности импульса тока 500 мс и продолжительности паузы между импульсами 250 мс максимальная скорость растворения сплава 0.048 г/ч·см2, при этом выход по току для никеля равен 61.6% при площади анода 10 см2. Предложена принципиальная технологическая схема переработки жаропрочного сплава ЖС32-ВИ, включающая анодное растворение сплава в импульсном режиме.
Выводы. Электрохимическое растворение сплава ЖС32-ВИ под действием импульсного тока способствует оптимальному соотношению скоростей растворения составляющих сплава, что обеспечивает получение катодного осадка с суммарным содержанием никеля и кобальта 97.5%.

1. Lutz L.J., Parker S.A., Stephenson J.B. Recycling of Contaminated Superalloy Scrap via Electrochemical Processing. TMS Аnnual. Meeting. 1993:1211–1220.

2. Prasad V.S., Rao S.A., Prakash U., et al. Recycling of Superalloy Scrap through Electro Slag Remelting. ISIJ International. 1996;36(12):1459–1464. https://doi.org/10.2355/isijinternational.36.1459

3. Rao S.R. (Ed.). Resource Recovery and Recycling from Metallurgical Wastes. V. 7. Elsevier Science; 2006. 580 p. https://doi.org/10.1016/s0713-2743(06)x8083-2

4. Sibley S.F. (Ed.). Flow studies for recycling metal commodities in the United States. Reston, Virginia: US Geological Survey; 2004. V. 1196. https://doi.org/10.3133/cir1196

5. Worrell E., Reuter M.A. Handbook of Recycling: State of the art for Practitioners, Analysts, and Scientists. Elsevier; 2014. 600 p.

6. Палант А.А, Брюквин В.А., Левин А.М., Левчук О.М. Комплексная электрохимическая технология переработки отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений, вольфрам, тантал, ниобий и другие ценные металлы. Металлы. 2014;(1):25–27.

7. Палант А.А., Брюквин В.А., Левчук О.М., Палант А.В., Левин А.М. Способ электрохимической переработки металлических отходов жаропрочных никелевых сплавов, содержащих рений: Пат. 2401312 РФ. Заявка № 2009113255/02; заявл. 09.04.2009; опубл. 10.10.2010. Бюл. 28.

8. Stoller V., Olbrich A., Meese-Marktscheffel J., et al. Process for electrochemical decomposition of superalloys: Pat. 10155791 DE. Publ. 17.07.2003.

9. Krynitz U., Olbrich A., Kummer W., Schloh M. Method for the decomposition and recovery of metallic constituents from superalloys: Pat. 5776329 USA. Publ. 07.07.1998.

10. Stoller V., Olbrich A., Meese-Marktscheffel J., et al. Electrochemical dissolution process for disintegrating superalloy scraps: Pat. 1312686 EP. Publ. 16.01.2008.

11. Srivastava R., Kim M., Lee J., et al. Resource recycling of superalloys and hydrometallurgical challenges. J. Mate. Sci. 2014;49(14):4671–4686. https://doi.org/10.1007/s10853-014-8219-y

12. Шипачев В.А. Некоторые технологические приемы выделения и очистки рения из жаропрочных сплавов. Химия в интересах устойчивого развития. 2012;20(3):365–368.

13. Палант А.А., Брюквин В.А., Левчук О.М. и др. Комплексная электрохимическая переработка металлических отходов ренийсодержащего жаропрочного никелевого сплава в сернокислых электролитах. Электрометаллургия. 2010;(7):29–33.

14. Петрова А.М, Касиков А.Г., Громов П.Б., Калинников В.Т. Извлечение рения из отходов сложнолегированных жаропрочных сплавов на основе никеля. Цветные металлы. 2011;(11):39–43.

15. Чернышова О.В., Дробот Д.В., Чернышов В.И., Махонько М.В. Способ извлечения никеля при электрохимической переработке жаропрочных никелевых сплавов: Пат. 2542182 РФ. Заявка № 201345573/02; заявл. 11.10.2013; опубл. 20.02.2015. Бюл. № 5.

16. Агапова Л.Я., Абишева З.С., Килибаева С.К., Яхияева Ж.Е. Электрохимическая переработка техногенных отходов ренийсодержащих жаропрочных никелевых сплавов в сернокислых растворах. Цветные металлы. 2017;(10):69–74. https://doi.org/10.17580/tsm.2017.10.08

17. Agapova L.Y., Kilibayeva S.K., Abisheva Z.S., Sharipova A.S. Complex electrochemical processing of technogenic wastes of rhenium-containing heat-resistant nickel alloys. Non-ferrous metals. 2020;(1):24–30. https://doi.org/10.17580/nfm.2020.01.04

18. Фролова И.И., Соловьева Н.Д., Рыбалкина И.П., Попова Н.Е. Использование нестационарных режимов при электроосаждении никелевых покрытий. Перспективные материалы. 2015;(7):58–63.

19. Выпирайло С.Ю., Киреева С.Н., Киреев С.Ю. Электрохимическое осаждение покрытий оловом с использованием импульсного электролиза. Вестник Пензенского государственного университета. 2015;3(11):128–132.

20. Михедова Е.В., Черник А.А., Жарский И.М., Яскельчик В.В. Электрохимическое осаждение желтой латуни в условиях импульсного электролиза. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2014;(3):48–52.

21. Spanou S., Pavlatou E.A. Pulse electrodeposition of Ni/nano-TiO 2 composites: effect of pulse frequency on deposits properties. J. Appl. Electrochem. 2010;40(7):1325–1336. https://doi.org/10.1007/s10800-010-0080-3

22. Seza A., Jafarian H.R., Hasheminiasari M., Aliofkhazraei M. Effect of duty cycle on corrosion resistance and mechanical properties of tertiary Al2O3/Y2O3/Graphene pulsed electrodeposited Ni-based nano-composite. Procedia Mater. Sci. 2015;11:576–582. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2015.11.077

23. Atourki L., Bouabid K., Ihalane E., L. Alahyane L., et al. Pulse electrodeposition of ZnO for thin absorber solar cells. Energy Procedia. 2014;50:376–382. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.06.045

24. Xu Z., Jia L., Zhu D., Qu N., et al. Electrochemical machining of burn-resistant Ti40 alloy. Chinese Journal of Aeronautics (CJA). 2015;28(4):1263–1272. https://doi.org/10.1016/j.cja.2015.05.007

25. Vazquez-Arenas J., Treeratanaphitak T., Pritzker M. Formation of Co–Ni alloy coatings under direct current, pulse current and pulse-reverse plating conditions. ELECTROCHIM. ACTA. 2012;62:63–72. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.11.085

26. Xia F., Xu H., Liu C., Wang J., et al. Microstructures of Ni–AlN composite coatings prepared by pulse electrodeposition technology. Appl. Surf. Sci. 2013;271:7–11. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.12.064

27. Chen Y.l., Chen P., Lin H., Li X. Effect of Selected Process Parameters on Efficiency Enhancement of Electrochemical Etching and Polishing of Tungsten under Forced Convection. Int. J. Electrochem. Sci. 2020;15(11):10955–10970. http://doi.org/10.20964/2020.11.72

28. Гайдаренко О.В., Чернышов В.И., Чернышов Ю.И. Способ измерения потенциала рабочего электрода электрохимической ячейки под током: Пат. № 2106620 РФ. Заявка № 9610873225Ж заявл. 26.04.1996; опубл. 10.03.1998.

29. Каблов Е.Н. Физико-химические и технологические особенности создания жаропрочных сплавов, содержащих рений. Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. 2005;46(3):155–167.

30. Палант А.А., Трошкина И.Д., Чекмарев А.М. Металлургия рения. М.: Наука; 2007. 298 с. ISBN 5-02-034116-9