Электролитическое получение порошков и покрытий гафния и его соединений из расплавов

Институт химии им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты

Области применения гафния в последние годы интенсивно расширяются. Большинство из них относится к новейшим достижениям техники и технологии.

Основным промышленным способом получения гафния является металлотермическое восстановление тетрахлорида гафния металлическим магнием (Kroll процесс). Недостатком вышеуказанного процесса получения гафния является многопередельность, получение и необходимость переработки промежуточных продуктов, содержащих значительное количество посторонних примесей и отходов, включающих в себя ценные компоненты. Следствием этого является удорожание технологии, высокая себестоимость металла.

Более перспективными следует рассматривать те методы, при использовании которых можно получать металл нужных свойств и качества при минимальном числе переделов от гафний содержащего сырья до конечного продукта технологии. К числу таких методов относится электролиз галогенидных, в основном хлоридных и фторидно-хлоридных расплавов. В работе приведены результаты лабораторных и опытно-промышленных испытаний электролитического получения порошков гафния. В ходе опытно-промышленных испытаний показана возможность получения гафния ядерной чистоты электролизом хлоридно-фторидных расплавов без использования йодидного или электроннолучевого рафинирования.

Одним из рациональных путей использования гафния является нанесение покрытий на поверхности узлов и механизмов, т.е. получение композиционных материалов [1, 2]. В настоящее время основными способами получения покрытий являются методы PVD, CVD, плазменного и детонационного напыления. В то же время для получения покрытий гафния и его соединений широкие перспективы открываются при использовании электролитического метода в солевых расплавах.

При электроосаждении гафния на ниобий и боросилицированный графит показана возможность повышения жаростойкости композиционных материалов. Электроосаждением гафния на медную фольгу получена биметаллическая композиция медь-гафний, которая использовалась в качестве высокотемпературного припоя для диффузионной пайки различных тугоплавких металлов. Электрохимическим синтезом в солевых расплавах получено жаростойкое покрытие HfB2 на подложках из молибдена, графита и HfSi2 на электроде из серебра. Самостоятельной задачей исследований являлось формирование покрытий из гафния толщиной свыше 200 мкм – катодов мощных электронных ламп методом гальванопластики.

Литература

• Kuznetsov S.A. Electrochemistry of refractory metals in molten salts: Application for the creation of new and functional materials // Pure and Applied Chemistry. 2009. Vol. 8. P. 1423–1439.
• Kuznetsov S.A. Electrodeposition of hafnium and hafnium-based coatings in molten salts // Chemical Papers. 2012. Vol. 66. P. 513-518.