Введение к работе
1. 1.1. Актуальность работы
Процессы взаимодействия металла с электролитом протекают в двойном электрическом слое (ДЭС) и сопровождаются адсорбцией реагентов на границе фаз. Поэтому информация о строении и свойствах границы металл - электролит необходима для анализа механизма этих процессов и оценки параметров, характеризующих взаимодействие.
Одним из наиболее информативных методов изучения ДЭС и адсорбционных процессов является метод электрокапиллярньгх измерений, в котором экспериментально исследуется зависимость межфазного натяжения от электродного потенциала, то есть электрокапиллярная кривая (ЭКК). Электрокаплллярные свойства металлов, находящихся в контакте с оксидными расплавами, изучены недостаточно, что вызвано как экспериментальными трудностями исследования оксидных систем, так и сложностью интерпретации опытных данных. При описании ЭКК, как правило, использовали упрощенные модели и ограничивались получением качественной информации о границе фаз. Так, не учитывали влияние адсорбирующихся частиц на смещение потенциала нулевого заряда (ПНЗ). Лишь в наиболее поздних работах сделаны попытки применить к анализу ЭКК модели, основанные на выделении плотности свободного заряда поверхности металла и учете смещения ПНЗ адсорбирующимися компонентами. Не была учтена возможность одновременной адсорбции нескольких межфазно активных компонентов системы, а особенности ЭКК связывали с адсорбцией частиц лишь одного сорта. Не было получено общего уравнения ЭКК, учитывающего адсорбцию частиц нескольких сортов и позволяющего анализировать кривые, отличающиеся от простой параболической формы, отвечающей идеально поляризуемому электроду.
Наряду с этим электрокапиллярные эффекты на границе металлов с оксидами могут быть основой ряда новых технологических приёмов в металлургии. В частности, с этой точки зрения представляет интерес электрокапиллярное движение капель металлов в оксидных расплавах. Скорость этого движения в значительной мере определяется особенностями электрокапиллярной кривой.
Электрокапиллярные исследования в системе металл - оксидный расплав в связи с этим являются актуальными, поскольку необходимы для дальнейшего развития представлений о строении границы фаз в оксидных системах и интересны в прикладном отношении.
1.2. Цель работы
Совершенствование методики получения ЭКК жидких металлов в оксидных расплавах для повышения достоверности данных о межфазном натяжении при различных электродных потенциалах.
Получение по предложенной методике ЭКК меди и ее сплавов с серой в расплаве бороалюмината натрия.
Вывод уравнения, описывающего ЭКК с учетом конкурентной адсорбции частиц и смещения ПНЗ.
Анализ полученных зависимостей межфазного натяжения от потенциала с учетом адсорбции нескольких сортов частиц, смещающих ПНЗ.
1.3. Научная новизна
Разработан способ получения ЭКК жидких металлов в оксидных расплавах,
заключающийся в измерении межфазного натяжения поочередно тремя
методами, защищенный патентом РФ.
По разработанной методике, позволяющей повысить достоверность экспериментальных данных, получены ЭКК меди и её сплавов с серой (0.05, 0.11 мас.% серы и сульфида меди Си*"?) в расплаве бороалюмината натрия.
Предложена и реализована в оксидных расплавах методика получения ЭКК путем изменения концентрации потенциалоопределяющего компонента.
Учтены конкурентная адсорбция частиц различных сортов и смещение Ш13 при интерпретации ЭКК.
Показано, что ЭКК сульфида меди в бороалюминатном расплаве в широком интервале потенциалов близка к параболической, характерной для идеально поляризуемых электродов.
1.4. Практическая значимость
Полученные ЭКК могут быть использованы для создания принципиально новых технологических процессов, в которых используется электрокапиллярное движение капель металлов.
Разработанный способ получения ЭКК позволяет исследовать электрокапиллярные свойства границы металла с оксидными расплавами и может быть распространен на солевые расплавы.
Полученные в диссертации уравнения могут быть использованы для описания ЭКК в расплавах в рамках модели, учитывающей конкурентную адсорбцию нескольких сортов частиц и смещение ПНЗ.
1.5. Апробация работы
Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на региональной, всероссийских и международной конференциях: 10-я Всесоюзная конференция "Физико-химические основы металлургических процессов" (Москва, 1991); "Физико-химия металлических и оксидных расплавов" (Екатеринбург: 1993); 8-я Всероссийская конференция "Строение и
свойства металлических и шлаковых расплавов" (Екатеринбург, 1994); The second International conference "High temperature capillarity". HTC 97 (Cracow, 1997).
1.6. Публикации
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ и получен патент РФ на изобретение.
1.7. Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 87 наименований. Объём работы - 120 страниц машинописного текста, включая 2 таблицы и 38 рисунков.
