Способ количественного определения реакционной емкости расплава галогенидов щелочных металлов Советский патент 1989 года по МПК G01N5/04 

1

(21)4221788/31-25

(22)06.04.87

(46) 23.08.89. Бюп. № 31

(71)Кировский политехнический ин- ститут

(72)А.В.Ковалевский и В.В.Сорока

(53)620.193.45 (088.8)

(56)Смирнов М.В. и др. Электронные переходы между частицами в нестехио- метрических ионных расплавах. - Электрохимия, 1977, т. XIII, вып. 5,

с. 754-758.

(54)СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕАКЦИОННОЙ ЕЖОСТИ РАСПЛАВА ГАЛОГЕНИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

(57)Изобретение относится к высокотемпературной электрохимии расплавленных солей и может быть использовано при исследовании реакционных свойств расплавов галогенидов щелочных металлов по отношению к различным металлам, применяемым в качестве насыщающих их элементов. Способ заключается в определении массовой концентрации перешедшего в расплав химически активного металла. Для этого металл вводят в расплав и вьщержива- ют в течение времени,достаточного для установления стационарного состояния металла с расплавом. После извлечения остатка металла в расплаве поочередно выдерживают не менее двух подложек из металла, способного образовывать сплав с введенным в расплав металлом и имеющего более электроположительный по сравнению с ним потенциал, определяют суммарный привес подложек и рассчитывают массовую концентрацию перешедшего в сплав металла и по ней - реакционную емкость расплава.

§

(Л

Изобретение относится к высокотемпературной электрохимии расплавленных солей и может быть использовано при исследовании реакционных свойств расплавов галогенидов щелочных металлов по отношению к различным металлам, применяемым в качестве насыщающих их элементов. Способ заключается в определении массовой концентрации перешедшего в расплав химически активного металла. Для этого металл вводят в расплав и выдерживают в течение времени, достаточного для установления стационарного состояния металла с расплавом. После извлечения отстатка металла в расплаве поочередно выдерживают не менее двух подложек из металла, способного образовывать сплав с введенным в расплав металлом, и имеющего более электроположительный по сравнению с ним потенциал, определяют суммарный привес подложек и рассчитывают массовую концентрацию перешедшего в сплав металла и по ней-реакционную емкость расплава.

Изобретение относится к высокотемпературной электрохимии расплавленных солей и может быть использовано при исследовании реакционных свойств.расплавов галогенидов щелочных металлов.

Целью изобретения является обеспечение возможности исследования расплавов путем количественной оценки их реакционной емкости.

Способ заключается в том, что в расплав галогенидов щелочных металлов при заданной температуре вводят химически активный металл и вьщержи- вают в течение времени, достаточного для установления стационарного состояния, когда окислительно-восстановительный потешшал среды (расплава) становится равным электродному потенциалу металла. Такой солевой расплав, вьщержанный до установления стационарного состояния, близкого к равновесному с металлом, приобретает восстановительную способность этого металла. Он может вступать в химические реакции, давая те же продукты, которые образуются при непосредственном взаимодействии с металлом, например, при погружении в расплав второго более электроположительного металла, обраэовьгоать с ним поверхностный диффузионньй сплав.

После извлечения из расплава ос- ., татка металла в расплаве поочеред31502

но вьщерживают не менее двух подложек из металла, способного образо- вьгоать сплав с введенным в расплав металлом и имеющего более электро- положительньй по сравнению с металлом потенциал. Далее определяют привес каждой подложки и после прекращения изменения веса подложек определяют их суммарный привес.

По привесу металла-подложки определяют количество восстановившегося из расплава металла R . Тем самым экспериментально определяют, насколько уменьшилось в расплаве коли- чество ионов R в результате их восстановления на металле-подложке, т.е. привес на металле-подложке показывает, на какую величину изменилась масса растворенного в расплаве активно- го металла. Следовательно, по экспериментально определяемой величине R (количество восстановившегося металла и перешедшего в сплав с подложкой) можно рассчитать мольнодолевую кон- центрацию ионов активного металла сГп участвовавших в сплавообразо- вании, и реакционную емкость расплава по формуле

рМ «

V -

где с , - реакционная емкости расплава;

С - мольнодолевая концентрация ионов металла в расплаве, перешедших в сплав с металлом-подложкой f п - степень окисления. Пример 14 В тигель из стек- лоуглерода загружают эвтектику хло- РИДОВ лития и калия массой 50 г,предварительно переплавленньк и очищенных путем барботирования через расплав хлорида водорода с последующей отгонкой его под вакуумом. Тигель по мещают в ячейку из кварца, ячейку герметизируют, воздух из нее откачивают. Ячейку помещают в печь и нагревают до температуры плавления, продолжая откачку. После расплавления соли в ячейку подают аргон, очищенный от следов влаги и кислорода пропусканием через сосуды с хлоридом кальция и гидроксидом калия, и нагретую до 1100 К циркониевую струж- ку. Ячейку нагревают до 850 К. В точке аргона в расплаве вводят лантан массой 35,01 г с площадью поверхности 29 см и вьодерживают его

в контакте с расплавом 4 ч (время установления стационарного потенциала лантана в эвтектике хлоридов лития и калия не превьш1ает 2 ч) . После выдержки лантан отмывают от солей под струей воды, промьтают в спирте, сушат и взвешивают. Масса лантана после вьщержки в расплаве 32,36 г. В расплав вводят никель (металл-подложку). Образец никеля имеет площадь S 1 см , массу m 0,530 г. Образец вращают, перемешивая расплав в течение 1 ч, затем образец извлекают в токе аргона и вводят новый образец никеля (S 1 см, m 0,4900 г). Проводят перемешивание расплава в течение 1 ч и извлекают второй образец никеля. Образцы отмывают в потоке воды от остатков солей, промьшают спиртом, сушат и взвешивают. Масса первого никелевого образца после вьщержки в расплаве 0,5648 г, второго 0,4901 г. Масса лантана, перешедшего в сплав, 0,0348 г . ( мг) . Масса лантана, перешедшего в расплав, 2,64 г. Мольнодолевая концентрация ионов лантана, участвовавших

в сплавообразовании

г %

с: , с.

.м

-JLa. А.

( Хц

М

U.-fe

).

pV. р% + + Jta.

асг-з

где - мольнодолевая концентрация лантана, перешедшего

4

в сплав из расплава, - массовая процентная концентрация лантана, перешедшего в сплав из.расплава, равная отношению суммарного привеса металла- подложки к общей массе расплава,

А - атомная масса лантана; - массовая процентная кон- центрация хлорида лития в

. расплаве; С - массовая процентная конрссс

центрация хлорида калия в

расплаве;

/ fa массовая процентная кон- центрация хлорида лантана находящегося в расплаве и не участвующего в реакции сплавообразования

М

М

i.ce

с. -Loce

мольная масса хлорида лития;

мольная масса хлор1ща калия-,

мольная масса х.порида лантана.

Реакционная емкость расплава - мольнодолевая концентрация сольвати- рованных электронов (ё), участвовавших в восстановлении активного металла на подложке в процессе сплавообра зования, определяется по формуле

с::

е

/ч

С.а

.-

И составляет С 8,18-10

Пример 2. Определение реакционной емкости осуществляют по способу, описанному в примере 1, но температура расплава составляет 900 К. Реакционная емкость расплава С . 9,32-10 .

Пример 3. Определение реакционной емкости осуществляют по способу, описанному в примере 1, но температура расплава составляет 950 К. Реакционная емкость С 1,27 10 .

Пример 4. Определение реакционной емкости осуществляют по способу, описанному в примере 3, но вместо лантана вводят диспрозий. Реакционная емкость Cg 2,79-10,

Использование предлагаемого способа определения реакционной емкости расплавов галогенидов щелочных металлов позволяет получить количест- .венные характеристики взаимодействия различных металлов с расплавами и реакционно-способных расплавов с реагентами, что в свою очередь, позвоСоставитель С.Зуев Редактор Н.Рогулич Техред Л.Олийньж Корректор Т.Палий

Заказ 5078/53

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ляет целенаправленно подбирать соотношение металлической и солевой фаз в ваннах для диффузионного насыщения, используемых в практике химико-термической обработки изделий из металлов и сплавов. Получение количественных характеристик реакционной емкости расплава позволяет углубить теоретические представления о механизме бес- токового переноса металла в расплав-. ленных солевых электролитах.

Формула изобретения

15

5

0

5

Способ количественного определения реакционной емкости расплава галогенидов щелочных металлов, отличающийся тем, что, с целью 0 обеспечения возможности исследования расплавов путем количественной оценки их реакционной емкости, в расплав при заданной температуре вводят химически активный металл, вьиерживают в течение времени, достаточного для установления стационарного состояния металла с расплавом, после чего остаток металла извлекают из расплава и поочередно вьщерживают в расплаве не менее двух подложек из металла, способного образовывать сплав с введенным в расплав металлом и имеющего более электроположительный по сравнению с ним потен1;иал, определяют привес каждой подложки, после прекращения изменения массы подложек определяют их суммарный привес, рассчитывают массовую концентрацию пе- рещедщего в сплав металла и по ней - реакционную емкость расплава.

Подписное