Научная статья на тему 'Поляризация магнетитового напыления на титан в водном растворе NaCl'

Поляризация магнетитового напыления на титан в водном растворе NaCl Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
50
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Хоришко Б. А., Власенко К. К., Юдина Т. О., Иванова О. В., Травин А. Л.

На основании потенциостатических и гальваностатических исследований обсуждено анодное поведение магнетита, титана и магнетитового напыления на титан в растворе NaCl. Показано, что скорость окисления титановой основы составных анодов понижается при закрытии дефектов магнетитового рабочего слоя.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Хоришко Б. А., Власенко К. К., Юдина Т. О., Иванова О. В., Травин А. Л.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The polarization of magnetite spray to aluminium in the water NaCl solution

On the basis of potentiostatic and galvanostatic researches, anodic behavior of magnetite, titan and magnetite spray on the titan in NaCI solution has been treated.. It is shown that the rate of oxidation of a titanic basis of compound anodes diminishes at closing of defects of a magnetite working layer.

Текст научной работы на тему «Поляризация магнетитового напыления на титан в водном растворе NaCl»

Б.А. Хорн ш ко, ЕЖ. Власенко, Т.Ф. Юдина, О.В, Иванова, АЛ, Травин, В.Ф. Захаров

ПОЛЯРИЗАЦИЯ МАГНЕТИТОВОГО НАПЫЛЕНИЯ НА ТИТАН В ВОДНОМ

РАСТВОРЕ NaCl

{Новомосковский институт Российского химико-технологического университета мм. Д.И. Менделеева,

Ивановский государственный химико-технологический университет)

На основании потенциостатических и гальваностатических исследований обсуждено анодное поведение магнетита, титана и магнетитового напыления на титан в растворе NaCL Показано, что скорость окисления титановой основы составных анодов понижается при закрытии дефектов магнетитового рабочего слоя,

Применение магнетита^’сзО.*) в качестве рабочего слоя составного анода представляет интерес для прикладной электрохимии [1]. Поэтому было исследовано анодное поведение магнетита,

нанесённого плазменно дуговым способом на

титан марки ВТ-0, в 0,5М растворе хлорида натрия при Т д 298 К, Р s 101.325 Н-м'2.

Поляризовали: материал токоподводящей конструкционной основы (подложки), плавленый магнетит и магнетмтовое напыление на титане. Геометрическая поверхность рабочей части образцов составляла 104 м2. Плазмообразующим газом при напылении оксида железа служил аргон. Состав магнетита был близок к стехиометрическому. Толщина покрытия FeAX составляла 1 мм.

Стационарные поляризационные кривые получены на потенциостате П-5827М. После эксперимента электролит анализировали на присутствие железа и титана, а электроды подвергали визуальному осмотру и исследованию на металлографическом микроскопе МИМ-7.

Известно [2], что & водных средах магнезит окисляется по логарифмическому закону. Со» став окисленного слоя меняется от y-Fe^O;? со стороны элеггролита до Ре:1€)4 в глубине оксидной фазы [2S3|. Кроме того, магнетит растворяется в водной среде. В основе такого втаимодействия лежат электрохимические и химические реакции (таблица) среди которых реакция 1 является квази обрати мой и потешшшшпредедяющей [3].

При анодной поляризации от Ес,. = 0.167 В процессы окисления и растворения магнетита несколько ускоряются, а затем испытывают торможение (рисунок, кривая I). Появление ионов железа в электролите при поляризации оксида подтверждено качественным химическим анализом Щ. Торможение транспортных процессов в окисленном слое и в электролите, заполняющем его поры.

может быть ответственно за появление площадки предельного тока при Е = 0.75 + 1.1 В (рис., кривая

1). Интенсивное перемешивание жидкой фазы не меняет положение этой площадки.

igi, АЛД

Рис. Анодные поляризационные кривые на плавленом маоктите (I о), титане (ВТ-1)) (3), составном электроде без пропитки (2) и с

ироиттй (!•) в0.5М растворе хлорида иири (Т = 298 К, I® s

101325 Н-м ), 0'■.составной здкжгрод подвергался 500 часовой

предварительной анодной обработке при i = 3000 А/м1 Fig. Anode polarization curves of magnetite melt (I a), aluminum (2), magnetite spray wsifxMf impregnation (3) and with impregnation (1 m) in

0.5 M NaCl solution (Ts298KandPsl01325 0- die elec-

trode was exposed to anode processing (t 500 h) at i = 2500 A/rrf,

LI

Подъём поляризационной кривой при Е > В обусловлен окислением воды

и электролита

((Ел , . = 0.804В )

СЬ,Н

((Е , ю =П5В) [5]. Существенная разница по-

' СЬ/П 1

ляризуемости этих процессов приводит к преимущественному выделению хлора при потенциалах более 1.5В.

Совпадение поляризационных кривых для напылённого н литого магнетита при Е > 1.2 В

(рис., кривая 1,2) свидетельствует о полном сходстве их анодного поведения в этой области потенциалов.

Таблица

Термодинамическая модель взаимодействия в системе магнетит - водная фаза Table. The model of thermodynamic interactions of the

Уравнение В В

1 0,58! 0,167

2 0,504 0,313

3 3Fe?“(!,.n)+4iT01*j+eK:Fe504lTXSITif,.rl( 0,349 6,607

4 6.982 -6.577 I

5 2у- FeT >этц4 Н'V?T" 2e“f СвО^+Ге1'И гО* ж s 6,7 ij •0ДЖ1

6 7-Fe;Cbar,)T4i V-s*s4'2.e=2Fei*^f!i+3lifOs»'s 0,848 -0.329

7 ¥€'{:ОщГ^т ' - *

S 3TC2C.H, ,f »-6Н ■2 Fe? ■V rt+3 Н, 0*ж t - -

9 ?€зО^,Ц-81Г№В8=1х*7№.г(3'-2!'1Й,,.^.Щ4НТГжг -

. pH = 7 [3,4].

Однако при E < 1.2 В предельный диффузионный ток на магнетитовом напылении выше, чем на литом оксиде. Кроме того, имеется разница их стационарных потенциалов. Причиной этих отличий в поведении являются электрохимические превращения на материале подложки в порах магиетитовош напыления. Наличие дефектов (пор) в оксидном покрытии подтверждено микроскопическим исследованием.

Предположение о участии материала подложки в электрохимических процессах подтверждается результатами поляризации титана в 0.5М растворе хлорида натрия (рис., кривая 3). Характер поляризационной кривой и визуальные наблюдения за поверхностью электрода свидетельствуют об отсутствии газовыделения на титане в интервале потенциалов 0.05 2,0 В. Имеющиеся

на поляризационных кривых, волны связаны с окислительными процессами на титане, протекающими в диффузионном режиме. Необходимо отметить, что растворение металла происходит очень медленно, поэтому ионы титана в электролите не были обнаружены.

Руководствуясь соображением, что окисление подложки в порах может привести к возрастанию электрического сопротивления на границе магнетит-титан [1,6 - 8], была сделана попытка закрытия пор в рабочем слое. Для этого магнети-товое напыление пропитывалось специальным составом на основе органических соединений.

Поляризационные кривые для пропитанного электрода и плавленого магнетита совпадают во всём исследованном интервале потенциалов (рис., кривая 1).

Для проверки устойчивости пропитки пропитанные электроды подвергали анодной обработке при плотности тока 3000 А>м ‘ в течение 500 часов. Их последующие поте нциостати чески е испытания показали удовлетворительное укладывание экспериментальных точек на поляризационную кривую, полученную до анодной обработки (рис., кривая Г).Это свидетельствует о достаточной эффективности пропитки для исключения окисления подложки составного электрода в процессе его работы,

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Фношим М.Я., Смирнова М,Г, Электрохимические системы в синтезе химических продуктов. М,: Химия. 1985. 256 с.

2. Хорншно В.А. Тезисы докладов VH1 Кольскою семинара но электрохимии редких металлов. Апатиты. 1995. С. 76-77

3. Дшжыжт АД. и др. Известия ТПГУ, Серия Химия. 2004. Вып. 4. Тула: Иэд-ао Гул ГУ. 2004. С. 167-177.

4. Хоришко Б.А. и др. Извеешя ТГУ, Серия Химия. 2005. Вып. 5. Тула: Иэд-во ТулГУ. 2005. С. 279-300.

5. Хоришко В.А, и др. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2005. Т.48. Выл. 12. С 123.

6. Якименко Л.М. Электродные материалы в прикладной электрохимии. М.: Химия. 1977. 264 с.

7. Hayes М., Kuhn А.Т. J. Appl. Blcctroehem. 1978. V. 8. Р.

327..332.

8. Хоришко К.А. и др. / Экология человека и природы. Сборник материалов 1 Междунар, науч.-тсхн, Конференции 26-30ма* 1997г. Иваново: ИГХТУ 1997. С 141.

Кафедра технологии элскгрох н ми чес к и х производств

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.