RU2843366C1 - Method of application of molybdenum protective coatings from halogenide melts on surface of steel 12x18h10t - Google Patents
Method of application of molybdenum protective coatings from halogenide melts on surface of steel 12x18h10tInfo
- Publication number
- RU2843366C1 RU2843366C1 RU2024139422A RU2024139422A RU2843366C1 RU 2843366 C1 RU2843366 C1 RU 2843366C1 RU 2024139422 A RU2024139422 A RU 2024139422A RU 2024139422 A RU2024139422 A RU 2024139422A RU 2843366 C1 RU2843366 C1 RU 2843366C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melts
- molybdenum
- halogenide
- steel
- protective coatings
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к высокотемпературному синтезу микрозернистого молибдена с развитой поверхностью, который может использоваться в качестве защитного покрытия конструкционных материалов, в том числе для оборудования по переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с использованием галогенидных солевых расплавов.The invention relates to high-temperature synthesis of microgranular molybdenum with a developed surface, which can be used as a protective coating for structural materials, including for equipment for processing spent nuclear fuel (SNF) using halide salt melts.
Актуальность и необходимость разработки способов снижения коррозионных потерь металлических материалов обусловлена высокой агрессивностью галогенидных расплавов по отношению к конструкционным материалам. Одним из эффективных способов снижения коррозионных потерь является создание на поверхности конструкционного материала слоя, защищающего металл от коррозионного воздействия окружающей среды.The relevance and necessity of developing methods for reducing corrosion losses of metal materials is due to the high aggressiveness of halide melts in relation to structural materials. One of the effective methods for reducing corrosion losses is the creation of a layer on the surface of the structural material that protects the metal from the corrosive effects of the environment.
Из уровня техники известен электрохимический способ нанесения медных защитных покрытий из галогенидных расплавов на поверхность стали 12Х18Н10Т, включающий электролиз расплава состава СuCl 6 мас.% - KCl 44 мас.% - NaCl 50 мас.%, который ведут в инертной атмосфере при температуре 500°С и катодной плотности тока ≤ 0,2 А/см2 [RU2774682, опубл. 21.06.2022].The prior art discloses an electrochemical method for applying copper protective coatings from halide melts to the surface of 12X18N10T steel, which includes electrolysis of a melt of the composition CuCl 6 wt.% - KCl 44 wt.% - NaCl 50 wt.%, which is carried out in an inert atmosphere at a temperature of 500°C and a cathode current density of ≤ 0.2 A/ cm2 [RU2774682, published 21.06.2022].
Для получения медного защитного покрытия на подложке из стали 12Х18Н10Т в электрохимическую ячейку с кварцевой ретортой или электролизер закрытого типа размещали тигель из электропроводящего и химически инертного материала, например, графита или углеродного композиционного материала, электролиз вели при анодной и катодной плотности тока 0,01-0,02 и ≤ 0,2 А/см2 соответственно. В результате электролиза вне воздушной атмосферы и без использования агрессивных летучих продуктов получили плотные, сплошные и хорошо сцепленные с подложкой, обладающие гладкой поверхностью медные покрытия толщиной 20 мкм, достаточной для защиты поверхности стали 12Х18Н10Т от коррозии.To obtain a copper protective coating on a 12X18N10T steel substrate, a crucible made of an electrically conductive and chemically inert material, such as graphite or carbon composite material, was placed in an electrochemical cell with a quartz retort or a closed-type electrolyzer; electrolysis was carried out at an anodic and cathodic current density of 0.01-0.02 and ≤ 0.2 A/ cm2 , respectively. As a result of electrolysis outside the air atmosphere and without the use of aggressive volatile products, dense, continuous and well-adhered to the substrate copper coatings with a smooth surface of 20 μm thickness were obtained, sufficient to protect the surface of 12X18N10T steel from corrosion.
Известен химический способ нанесения медных защитных покрытий из галогенидных расплавов на поверхность нержавеющей стали 12Х18Н10Т с использованием расплавленных солей, предназначенный для защиты конструкционных материалов от коррозии, включающий химико-термическую обработку поверхности стали в солевом расплаве состава СuCl 6 мас.% - KCl 89 мас.% - NaF 5 мас.%, которую ведут в инертной атмосфере при температуре 500°С не менее 90 мин [RU2769586, опубл.04.04.2022].A chemical method is known for applying copper protective coatings from halide melts to the surface of 12X18N10T stainless steel using molten salts, intended to protect structural materials from corrosion, including chemical-thermal treatment of the steel surface in a salt melt of the composition CuCl 6 wt.% - KCl 89 wt.% - NaF 5 wt.%, which is carried out in an inert atmosphere at a temperature of 500°C for at least 90 min [RU2769586, published 04.04.2022].
Известен способ получения молибденовых покрытий на воздухе без использования защитной атмосферы в электролизерах из кварца, алунда, высокоглиноземистого фарфора, которые выдерживают сотни часов эксплуатации без следов коррозии [SU647360, опубл.15.02.1979].A method is known for producing molybdenum coatings in air without using a protective atmosphere in electrolyzers made of quartz, alundum, and high-alumina porcelain, which can withstand hundreds of hours of operation without any traces of corrosion [SU647360, published 15.02.1979].
Согласно этому способу, из расплава вольфрамата щелочного металла, содержащего 0,5-2,0 мас.% трехокиси молибдена, на подложках из меди и графита осаждают плотные, хорошо сцепленные с основой осадки молибдена толщиной 250 мкм. Параметр решетки осадка 1,1467 А соответствует чистому молибдену, микротвердость осадков составляет 195-220-кгс/см2. Электролиз осуществляют на воздухе при температуре расплава 850-900°С с анодами из молибдена, катодной плотности тока 0,01-0,5 А/см2, анодной плотности тока 0,05-0,005 А/см2.According to this method, dense, well-bonded molybdenum deposits of 250 μm thickness are deposited from a melt of alkali metal tungstate containing 0.5-2.0 wt.% molybdenum trioxide onto copper and graphite substrates. The lattice parameter of the deposit of 1.1467 A corresponds to pure molybdenum, the microhardness of the deposits is 195-220 kgf/cm 2 . Electrolysis is carried out in air at a melt temperature of 850-900 °C with molybdenum anodes, a cathode current density of 0.01-0.5 A/cm 2 , and an anode current density of 0.05-0.005 A/cm 2 .
В алундовом электролизе из расплава, содержащего 0,5 мас% трехокиси молибдена и 99,5 мас.% вольфрамата натрия, при температуре 850°С и плотности тока 25 мА/см2 на медной подложке осаждали покрытия толщиной 30 мкм.In alundum electrolysis, coatings with a thickness of 30 μm were deposited on a copper substrate from a melt containing 0.5 wt% molybdenum trioxide and 99.5 wt% sodium tungstate at a temperature of 850°C and a current density of 25 mA/ cm2 .
Из расплава, содержащего 2,0 % трехокиси молибдена и 98,0 мас.% вольфрамата натрия в кварцевом электролизере при температуре 850°С и плотности тока 50 мА/см2 на графитовой подложке осаждали покрытия толщиной 50 мкм.From a melt containing 2.0% molybdenum trioxide and 98.0 wt.% sodium tungstate in a quartz electrolyzer at a temperature of 850°C and a current density of 50 mA/ cm2, coatings with a thickness of 50 μm were deposited on a graphite substrate.
Из расплава, содержащего 1,0 % трехокиси молибдена и 99,0 мас.% вольфрамата натрия при температуре 850°С и iк 50 мА/см2 в алундовом электролизере осаждали покрытия толщиной 50 мкм на медной подложке.From a melt containing 1.0% molybdenum trioxide and 99.0 wt.% sodium tungstate at a temperature of 850°C and an energy of 50 mA/ cm2 in an alundum electrolyzer, coatings with a thickness of 50 μm were deposited on a copper substrate.
Из расплава, содержащего 2,0 % трехокиси молибдена и 98,0 мас.% эквимолярной смеси натрия и калия в алундовом электролизере при температуре 860°С и iк 25 мА/см2 осаждали покрытие толщиной 50 мкм на медной подложке.A 50 μm thick coating was deposited on a copper substrate from a melt containing 2.0% molybdenum trioxide and 98.0 wt.% of an equimolar mixture of sodium and potassium in an alundum electrolyzer at a temperature of 860°C and an energy of 25 mA/ cm2 .
Экспериментально установлено, что молибден практически не подвергается коррозионной деградации в расплавах галогенидов щелочных металлов, поэтому для расширения арсенала получения защитных покрытий из галогенидных расплавов, поставлена задача получать из этих расплавов молибденовые защитные покрытия.It has been experimentally established that molybdenum is practically not subject to corrosion degradation in alkali metal halide melts, therefore, in order to expand the arsenal for obtaining protective coatings from halide melts, the task has been set to obtain molybdenum protective coatings from these melts.
Для этого предложен способ нанесения молибденовых защитных покрытий из галогенидных расплавов на поверхность стали 12Х18Н10Т, включающий химико-термическую обработку поверхности стали 12Х18Н10Т в солевом расплаве состава: эвтектическая смесь NaCl-KCl + 6 мас.% MoCl3 + 0,9 мас.% Na2MoO4, при этом обработку ведут в инертной атмосфере при температуре 700°С не менее 60 мин.For this purpose, a method is proposed for applying molybdenum protective coatings from halide melts to the surface of 12X18N10T steel, including chemical-thermal treatment of the surface of 12X18N10T steel in a salt melt of the composition: eutectic mixture NaCl-KCl + 6 wt.% MoCl 3 + 0.9 wt.% Na 2 MoO 4 , while the treatment is carried out in an inert atmosphere at a temperature of 700°C for at least 60 min.
Концентрация в солевом расплаве трихлорида молибдена не более 6 мас.% в условиях выдержки не менее 60 минут при температуре 700 оС позволяет получить на поверхности защищаемого материала молибденовый слой толщиной 15 мкм, достаточной для защиты поверхности образца от коррозии. Использование инертной контролируемой атмосферы повышает безопасность и улучшает экологичность способа.The concentration of molybdenum trichloride in the salt melt of no more than 6 wt.% under conditions of holding for at least 60 minutes at a temperature of 700 o C allows obtaining a molybdenum layer of 15 μm thickness on the surface of the protected material, sufficient to protect the surface of the sample from corrosion. The use of an inert controlled atmosphere increases safety and improves the environmental friendliness of the method.
Новый технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в расширении арсенала способов получения защитных покрытий из галогенидных расплавов.The new technical result achieved by using the claimed invention consists in expanding the range of methods for producing protective coatings from halide melts.
Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 приведена микрофотография поверхности защитного молибденового покрытия, полученного на поверхности стали 12Х18Н10Т; на фиг.2 - микрофотография поперечного сечения подложки из стали 12Х18Н10Т с молибденовым покрытием, полученным заявленным способом; на фиг.3 - микрофотография распределения элементов подложки и покрытия по глубине шлифа.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a micrograph of the surface of a protective molybdenum coating obtained on the surface of 12X18N10T steel; Fig. 2 shows a micrograph of a cross-section of a substrate made of 12X18N10T steel with a molybdenum coating obtained by the claimed method; Fig. 3 shows a micrograph of the distribution of elements of the substrate and coating along the depth of the section.
Молибденовое защитное покрытие на подложках из стали получали следующим образом. Подготовленные для нанесения защитных покрытий образцы стали 12Х18Н10Т размещали над тиглем, который заполняли навесками солевой композиции состава: эвтектическая смесь NaCl-KCl + 6 мас.% MoCl3 + 0,9 мас.% Na2MoO4, помещали в кварцевую пробирку, герметизировали, устанавливали в шахтную печь и подсоединяли к трассе газовакуумного стенда. Вакуумирование трассы и кварцевой пробирки проводилось в течение 1 часа при температуре 500°С, после этого производилось заполнение системы высокочистым аргоном. Операции вакуумирования и заполнения аргоном производили дважды, после чего температуру повышали до 700°С и в течение 60 минут осуществляли взаимодействие стали 12Х18Н10Т с молибденсодержащим галогенидным солевым расплавом.The molybdenum protective coating on steel substrates was obtained as follows. Samples of 12X18N10T steel prepared for application of protective coatings were placed over a crucible filled with weighed portions of a salt composition of the following composition: eutectic mixture NaCl-KCl + 6 wt.% MoCl 3 + 0.9 wt.% Na 2 MoO 4 , placed in a quartz test tube, sealed, installed in a shaft furnace and connected to the gas-vacuum stand line. Evacuation of the line and the quartz test tube was carried out for 1 hour at a temperature of 500°C, after which the system was filled with high-purity argon. Evacuation and argon filling operations were performed twice, after which the temperature was increased to 700°C and the 12X18N10T steel interacted with the molybdenum-containing halide salt melt for 60 minutes.
Как видно из микрофотографии (фиг.2), в результате нанесения молибденового покрытия на поверхности подложки образуется слой микрозернистого молибдена с развитой поверхностью, проникающий вглубь поверхности стали, имеющий толщину, достаточную для защиты поверхности стали от коррозии.As can be seen from the microphotograph (Fig. 2), as a result of applying a molybdenum coating to the surface of the substrate, a layer of microgranular molybdenum with a developed surface is formed, penetrating deep into the surface of the steel, having a thickness sufficient to protect the surface of the steel from corrosion.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2843366C1 true RU2843366C1 (en) | 2025-07-14 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4517253A (en) * | 1984-01-23 | 1985-05-14 | Rose Robert M | Cryoelectrodeposition |
| JPH0448081A (en) * | 1990-06-15 | 1992-02-18 | Yazaki Corp | Method for forming molybdenum film on steel materials |
| RU2124074C1 (en) * | 1997-11-24 | 1998-12-27 | Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН | Method of manufacturing molybdenum items by electrolysis of melts |
| CN101035930B (en) * | 2004-10-01 | 2012-12-12 | 住友电气工业株式会社 | Fused-salt bath, precipitate obtained by using the fused-salt bath, method for producing metal product and metal product |
| CN103695873B (en) * | 2013-12-23 | 2016-03-16 | 向勇 | A kind of preparation method of monomolecular layer/polymolecular layer molybdenum disulfide film |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4517253A (en) * | 1984-01-23 | 1985-05-14 | Rose Robert M | Cryoelectrodeposition |
| JPH0448081A (en) * | 1990-06-15 | 1992-02-18 | Yazaki Corp | Method for forming molybdenum film on steel materials |
| RU2124074C1 (en) * | 1997-11-24 | 1998-12-27 | Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН | Method of manufacturing molybdenum items by electrolysis of melts |
| CN101035930B (en) * | 2004-10-01 | 2012-12-12 | 住友电气工业株式会社 | Fused-salt bath, precipitate obtained by using the fused-salt bath, method for producing metal product and metal product |
| CN103695873B (en) * | 2013-12-23 | 2016-03-16 | 向勇 | A kind of preparation method of monomolecular layer/polymolecular layer molybdenum disulfide film |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Никитина Е.В. и др. Защитные металлические покрытия из молибдена на стали 12Х18Н10Т для фторидных расплавов. Получение, аттестация, эффективность. Расплавы, N6, ИВТЭ УрО РАН, Екатеринбург, 2023. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| El Abedin et al. | Additive free electrodeposition of nanocrystalline aluminium in a water and air stable ionic liquid | |
| Lantelme et al. | Electrodeposition of Tantalum in NaCl‐KCl‐K 2TaF7 Melts | |
| Ett et al. | Pulse current plating of TiB2 in molten fluoride | |
| Kuznetsova et al. | Voltammetric study of electroreduction of silicon complexes in a chloride-fluoride melt | |
| Christensen et al. | The influence of oxide on the electrodeposition of niobium from alkali fluoride melts | |
| Kuznetsov | Influence of the second coordination sphere on the roughness of niobium and tantalum coatings obtained in chloride-fluoride melts | |
| Bukatova et al. | Electrosynthesis of gadolinium hexaboride nanotubes | |
| EP0203884B1 (en) | Dimensionally stable anode for molten salt electrowinning and method of electrolysis | |
| RU2843366C1 (en) | Method of application of molybdenum protective coatings from halogenide melts on surface of steel 12x18h10t | |
| Tian et al. | Rapid electrodeposition of Ti on a liquid Zn cathode from a consumable casting TiC0. 5O0. 5 anode | |
| US4398968A (en) | Method of boronizing transition metal surfaces | |
| Awayssa et al. | Electrochemical production of Al-Si alloys in cryolitic melts in a laboratory cell | |
| Wang et al. | Electrochemical deposition of zirconium diboride coatings in NaCl-KCl-K2ZrF6-KBF4 melts | |
| Zhou et al. | Electrochemical behavior and separation of ytterbium from NaCl-CaCl2 molten salt by reactive electrodes | |
| Massot et al. | Preparation of tantalum carbide layers on carbon using the metalliding process | |
| Huang et al. | Electrochemical studies of Ir coating deposition from NaCl-KCl-CsCl molten salts | |
| US2936268A (en) | Preparation of metal borides and silicides | |
| Bukatova et al. | Electrochemical synthesis of rare-earth metal (Eu, Nd) borides in molten salts | |
| Brookes et al. | The electrochemistry of the boriding of ferrous metal surfaces | |
| US4483752A (en) | Valve metal electrodeposition onto graphite | |
| Rao | Electrochemical studies of magnesium ions in magnesium chloride containing chloride melt at 710±10° C | |
| RU2775044C1 (en) | Electrolytic method for obtaining coatings and products from niobium doped with tantalum | |
| Filatov et al. | Extraction of zirconium from its oxide during electrolysis of the KF–AlF3–Al2O3–ZrO2 melts | |
| Xu et al. | Electrochemical preparation of titanium and its alloy in ionic liquid | |
| RU2747058C1 (en) | Method for electrochemical precipitation of niobium coatings from bromide melts |