Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия:

А. В. Исаков, старший научный сотрудник, эл. почта: ihte_uran@mail.ru
А. О. Никитина, инженер, эл. почта: info@ihte.uran.ru

¹Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия ; ²Уральский федеральный университет им. первого Президента Российской Федерации Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия:

А. П. Аписаров, научный сотрудник^{1, 2}, эл. почта: aap@ihte.uran.ru

Исследовано электролитическое осаждение многослойного материала на основе иридия и рения из расплавов CsCl – NaCl – KCl – IrCl₃ и CsCl – Cs₂ReCl₆. Выполнены термодинамические расчеты для обменной реакции взаимодействия металлического рения с хлоридом иридия в расплаве CsCl – NaCl – KCl – IrCl₃. Расчеты изменения изобарно-изотермического потенциала обменной реакции показывают, что для пары рений – иридий существует температурный диапазон ниже 873 К, в котором протекание реакции маловероятно, а при температуре ниже 830 К термодинамически вероятно протекание обратной реакции. На основании расчетов выбраны условия электроосаждения и получены многослойные композиции из материала Ir – Re – Ir. Показано, что при учете обменных процессов в расплавах солей возможно получение сплошных покрытий методом электроосаждения на подложках с более отрицательным условным стандартным потенциалом. Последовательным гальваностатическим электролизом расплавов получен материал Ir – Re – Ir, состоящий из гомогенных слоев иридия и рения без диффузионных слоев. Это подтверждено рентгенофазовым анализом шлифа поперечного сечения. Иридиевые слои получены из расплава CsCl –NaCl – KCl – IrCl₃ при температуре 853 K. Слои рения получены из расплава CsCl – Cs₂ReCl₆ при температуре 1073 K. Изучено поведение композиции Ir – Re – Ir при вакуумном отжиге при 2073 K. Исследована микротвердость материала Ir – Re – Ir до и после отжига. Показано, что после отжига микротвердость иридия повышается с 320 HV до 520 HV, а микротвердость рениевого слоя возрастает менее значительно — с 380 до 435 HV. Методами оптической и электронной микроскопии, сопряженной с микрорентгеноспектральным анализом, выявлено образование диффузионных слоев после отжига, состоящих из рения и иридия. Установлено, что в образцах после отжига микротвердость диффузионных слоев превышает показатели гомогенных слоев иридия и рения. Выявлено, что микротвердость промежуточного слоя в образце после отжига составляет 720 HV.

Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы», соглашение № 14.578.21.0238.
Работа выполнена при использовании оборудования центра коллективного пользования «Состав вещества» № РОСС RU.0001.515512 при ИВТЭ УрО РАН.

1. Zhu L., Bai S., Zhang H., Ye Y. Effect of cathodic current density and temperature on morphology and microstructure of iridium coating prepared by electrodeposition in molten salt under the air atmosphere // Applied Surface Science. 2013. Vol. 256. P. 537–545.
2. Нестеренко А. Н., Солодова С. В. Перспективные монотопливные термокаталитические двигатели // Вестник БФУ им. И. Канта. Серия: Физико-математические и технические науки. 2008. № 5. С. 80–84.
3. Grigoriev A., Polozov I., Sufiiarov V., Popovich A. In-situ synthesis of Ti₂AlNb-based intermetallic alloy by selective laser melting// Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 704. P. 434–442.
4. Антипова Т. Н., Лабутин А. А., Ленковец А. С. Основные положения технологии получения и контроля качества жаропрочного конструкционного материала Та – Мо для ракетно-космической техники // Информационно-технологи ческий вестник. 2016. Т. 9, № 3. С. 99–108.
5. Bai S., Zhu L., Zhang H., Ye Y., Gao W. High-Temperature diffusion in couple of chemical vapor deposited rhenium and electrodeposited iridium // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2013. Vol. 41. P. 563–570.
6. Zaykov Yu. P., Isakov A. V., Apisarov A. P., Chemezov O. V. Production of silicon by electrolysis of halide and oxide-halide melts // Non-ferrous Metals. 2014. No. 1. P. 33–36.
7. Zhu L., Bai S., Zhang H., Ye Y., Gao W. Rhenium used as interlayer between carbon-carbon composite and iridium coating: Adhesion and wettability // Surface and Coatings Technology. 2013. Vol. 235. P. 68–747.
8. Барабошкин А. Н. Электрокристаллизация металлов из расплавов солей. — М. : Наука, 1976. — 280 с.
9. Saltykova N. A. Electrodeposition of Platinum metals and alloys from chloride melts // Journal of Mining and Metallurgy. 2003. Vol. 39 (1–2). P. 201–208.
10. Молчанов А. М., Фазлутдинов К. К., Минченко Л. М., Исаков А. В., Зайков Ю. П. Изучение влияния кислорода в расплавленном электролите CsCl – Cs₂ReCl₆ на текстуру и морфологию рениевых покрытий // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15, № 16. С. 78–81.
11. Barin I., Knacke O., Kubaschewski O. Thermochemical Properties of Inorganic Substances. — Berlin : Springer-Verlag, 1977. — 861 p.
12. Barin I. Thermochemical Data of Pure Substances. — Weinheim : VCH Verlags Gesellschaft, 1989. — 816 p.
13. Рузинов Л. П., Гуляницкий Б. С. Равновесные превращения металлургических реакций. — М. : Металлургия, 1975. — 416 с.
14. Mumtaz K., Echigoya J., Enoki H., Hirai T., Shindo Y. Thermal cycling of iridium coatings on isotropic graphite // Journal of Material Science. 1995. Vol. 30. P. 465–472.
15. Yusenko K. V. Phase Diagramm of the Iridium-Rhenium system // Platinum metals Review. 2013. Vol. 57, No. 1. P. 57–65.