Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля

Получены данные об особенностях поведения никеля в ртути, необходимые при разработке высокочувствительных ртутно-пленочных микроэлектродов из никеля для решения задач эколого-аналитического контроля объектов окружающей среды....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Мусина, А.С., Кальменова, Г.А., Мухамединова, Н.А., Байташева, Г.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2014
Назва видання:	Электрические контакты и электроды
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103998
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля / А.С. Мусина, Г.А. Кальменова, Н.А. Мухамединова, Г.А. Байташева // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 162-166. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-103998
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1039982016-06-29T03:02:07Z Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля Мусина, А.С. Кальменова, Г.А. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А. Получены данные об особенностях поведения никеля в ртути, необходимые при разработке высокочувствительных ртутно-пленочных микроэлектродов из никеля для решения задач эколого-аналитического контроля объектов окружающей среды. Одержано дані про особливості поведінки нікеля в ртуті, необхідні при розробці високочутливих ртутно-плівкових мікроелектродів з нікелю для вирішення задач еколого-аналітичного контролю об’єктів оточуючого середовища. It is established. what is data on features of behavior of nickel in mercury are necessary when developing highly sensitive mercury and film microelectrodes from nickel for the solution of problems of ekologo-analytical control of objects of environment. 2014 Article Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля / А.С. Мусина, Г.А. Кальменова, Н.А. Мухамединова, Г.А. Байташева // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 162-166. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2311-0627 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103998 66.001.5:66.011:620.19:667.64 ru Электрические контакты и электроды Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Получены данные об особенностях поведения никеля в ртути, необходимые при разработке высокочувствительных ртутно-пленочных микроэлектродов из никеля для решения задач эколого-аналитического контроля объектов окружающей среды.
format	Article
author	Мусина, А.С. Кальменова, Г.А. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А.
spellingShingle	Мусина, А.С. Кальменова, Г.А. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А. Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля Электрические контакты и электроды
author_facet	Мусина, А.С. Кальменова, Г.А. Мухамединова, Н.А. Байташева, Г.А.
author_sort	Мусина, А.С.
title	Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля
title_short	Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля
title_full	Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля
title_fullStr	Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля
title_full_unstemmed	Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля
title_sort	особенности поведения в ртути контактного материала из никеля
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2014
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103998
citation_txt	Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля / А.С. Мусина, Г.А. Кальменова, Н.А. Мухамединова, Г.А. Байташева // Электрические контакты и электроды. — К.: ИПМ НАН України, 2014. — С. 162-166. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Электрические контакты и электроды
work_keys_str_mv	AT musinaas osobennostipovedeniâvrtutikontaktnogomaterialaiznikelâ AT kalʹmenovaga osobennostipovedeniâvrtutikontaktnogomaterialaiznikelâ AT muhamedinovana osobennostipovedeniâvrtutikontaktnogomaterialaiznikelâ AT bajtaševaga osobennostipovedeniâvrtutikontaktnogomaterialaiznikelâ
first_indexed	2025-07-07T14:39:33Z
last_indexed	2025-07-07T14:39:33Z
_version_	1836999428524736512
fulltext	УДК 66.001.5:66.011:620.19:667.64 Особенности поведения в ртути электродного материала из никеля А. С. Мусина, Г. А. Кальменова, Н. А. Мухамединова, 1Г. У. Байташева Казахский государственный женский педагогический университет, Алматы, e-mail: mussina_as@mail.ru ТОО Научно-производственное объединение "Ана Жер", Казахстан, Алматы, e-mail: galia-almat@mail.ru, Получены данные об особенностях поведения никеля в ртути, необходимые при разработке высокочувствительных ртутно-пленочных микроэлектродов из никеля для решения задач эколого-аналитического контроля объектов окружающей среды. Ключевые слова: контакт-детали, микроэлектрод, ртутная пленка, амальгами- рование. Применение ртути в тех или иных областях науки и техники опреде- ляется растворимостью в ней металлов. Поэтому для практических целей и теоретических исследований особое внимание привлекают инертные к ртути металлы. В частности, при выборе материалов для коммутирующих приборов и индикаторных микроэлектродов необходимы сведения о коррозионной стойкости в ртути используемых металлов и сплавов. Сведения о поведении в ртути металлов семейства железа и сплавов на их основе в литературе практически отсутствуют, хотя они широко применяются в качестве материалов при изготовлении контактов в ртутных герконах и в опытно-конструкторских разработках новых типов приборов с улучшенными рабочими параметрами при создании ртутно-пленочных индикаторных микроэлектродов для электрохимических методов анализа. Исследованию коррозионной стойкости труднорастворимых в ртути материалов, в частности никеля, предшествует разработка условий формирования качественного, устойчивого ртутно-пленочного покрытия. Для получения таких данных необходимо осуществить предварительную химическую подготовку поверхности никеля. Разработанные составы травильного и полировального растворов позволяют провести качествен- ную предварительную подготовку поверхности никеля перед нанесением ртутно-пленочного покрытия, устойчивость которого является показате- лем чистоты обработанной поверхности. Качество поверхности образца на стадиях химической подготовки оценивали также и на основании данных анализа травильного и полировального растворов после обработки, а также визуальным наблюдением за состоянием поверхности. После химической обработки определяли содержание никеля в растворе. Состоя- ние поверхности образца изучали с помощью микроскопа с одновременной фиксацией на фотопленке. Заключение о пригодности разработанных © А. С. Мусина, Г. А. Кальменова, Н. А. Мухамединова, Г. У. Байташева, 162 2014 а б в г Рис. 1. Микроснимки поверхно- сти никелевого образца после травления (а), полирования (б), амальгамирования (в), центри- фугирования при 600 (г) и 1500 об/мин (д). условий химической подготовки поверхности никеля делали на осно- вании оценки качества ртутной пленки, полученной при последую- д щем амальгамировании. На рис. 1 приведены снимки поверхности никеля после травления, полирования, амальгамирования и центрифугирования. Исследования коррозионной стойкости труднорастворимых в ртути металлов и выявление закономерностей ее изменения обусловлены необ- ходимостью иметь надежные сведения об их растворимости L [1]. В каче- стве материала для изготовления контакт-деталей особое внимание при- влекают металлы семейства железа. Из этой группы металлов объектом Рис. 2. Кривая ликвидуса, полу- ченная по данным Янга и Пальмана [8]. Т а б л и ц а 1. Растворимость никеля в ртути при комнатной температуре Растворимость, % (мас.) Литература 5,9·10-4 [2] 1,4·10-4 [3] 2,0·10-5 [4] 2,0·10-6 [5] 2,0·10-3 [6] 1,5·10-5 [1] 6,5·10-4 [7] Ра ст во ри мо ст ь, % (м ас .) Температура, оС 163 исследования выбран никель, наиболее активный по отношению к ртути [1]. В амальгаме он образует твердую фазу интерметаллического соединения (ИМС) состава NiHg4, устойчивого в области температур до 498 К, выше которой оно распадается по перитектической реакции на элементный никель и ртуть. Это подтверждает вид кривой ликвидуса (рис. 2): при 498 К имеет место небольшой скачок растворимости, вызванный распадом ИМС NiHg4 по реакции NiHg4 = Ni + 4Hg. Растворимость никеля при комнатной температуре невелика, причем наблюдается значительное расхождение в данных различных авторов (табл. 1). Как следует из таблицы, определенная различными авторами растворимость находится в пределах 2,0·10-6—2,0·10-3% (мас.). Изучена коррозионная стойкость никеля в ртути и исследован процесс его растворения в области температур 373—573 К. Наряду с коррози- онной стойкостью, уделено внимание и кинетике растворения металла в ртути. На рис. 3 приведены кинетические данные о растворимости никеля в ртути при температурах 373, 423, 473 и 573 К. В начальный период растворение протекает согласно закономерностям реакции первого порядка: наблюдается постепенное нарастание содержания металла в ртути по мере увеличения продолжительности контакта. Скорость реакции описывается уравнением dC/dt = KS/M(C8 − C), где С, C8 — концентрации металла за время t и при насыщении; К — константа скорости реакции; S — площадь поверхности образца; М — масса применяемой ртути. Прямолинейная зависимость lg CNiHg4—t через определенный для каждой температуры промежуток времени претерпевает излом, причем далее при 373 и 573 К не наблюдается увеличения количества никеля, перешедшего в ртуть, а при 423 и 473 К содержание металла в ртути продолжает расти и после точки излома, но с меньшей, чем на первом участке, скоростью. В табл. 2 приведены значения констант скоростей растворения никеля на первом (К1) и втором (К2) участках кинетической кривой, содержание металла в точке излома (С+) и известные литературные данные по растворимости в ртути (L) при указанных температурах [8]. Найденная из зависимости lg К—1/Т энергия активации ЕА растворения никеля в интервале температур 373—573 К не превышает 3 кДж/моль, что указывает на диффузионный характер процесса растворения никеля в ртути. Надо полагать, что процесс в этих условиях лимитируется скоростью Т а б л и ц а 2. Показатели процесса растворения никеля в ртути Растворимость никеля L, ·10-4% (мас.) Константы скорости растворения, с-1 Температура, К Наши данные [9, 10] По Янгу [8] К1·106 Кп·106 373 1,60 1,0 5,24 — 423 9,61 3,0 5,44 9,44 473 16,50 5,0 6,22 12,75 573 56,20 30,0 21,67 — 164 Рис. 3. Кинетические кривые растворения никеля в ртути при температурах 573 (1), 473 (2), 413 (3) и 373 К (4) в логарифмических координатах. отвода атомов никеля от твердой поверхности в объем ртути. Кинети- ческая кривая растворимости никеля в ртути при 373 К указывает на то, что на границе раздела металл—ртуть через 48 ч устанавливается равновесие. По- видимому, в этих условиях образуется ИМС, которое кристаллизуется на поверхности твердого металла. Ig, G t, ч Завышенные относительно соответствующих L [9] значения раство- римости, определенные из кинетических кривых при 423 и 473 К, можно объяснить образованием пересыщенных растворов никеля в ртути вследствие замедленности стадии кристаллизации ИМС. Рост содержания никеля после точки излома (С+) при 423 и 473 К свидетельствует о том, что поверхность образца неполностью закрывается слоем твердой фазы ИМС и на открытых участках продолжается растворение металла в ртути. При этом скорость кристаллизации ИМС меньше скорости растворения металла, вследствие чего последний продолжает накапливаться в ртути. Полученные данные согласуются с результатами исследования растворения урана в ртути [10], на основании которых сделан вывод о том, что на поверхности растворяющегося материала может происходить образование ИМС. При температуре 573 К после излома кривой увеличения концен- трации никеля не наблюдается. Из данных о зависимости растворимости никеля в ртути от температуры, выраженных в координатах lg С—1/Т, были рассчитаны тепловые эффекты. При изученных температурах эта зависимость описывается двумя прямыми, что отражает наличие фазовых превращений на поверхности никеля при температуре выше 473 К — распад NiHg4. Теплота растворения в области 474—573 К составляет 41 кДж/моль, что и определяется тепловым эффектом реакции раство- рения ИМС NiHg4, а второй участок 3 кДж/моль соответствует процессу растворения элементного никеля в ртути. Таким образом, процесс растворения никеля при контакте его с ртутью зависит от особенностей взаимодействия с жидкометаллической средой и от фазового состава образующихся продуктов на поверхности образца, которые и определяют коррозионную стойкость материала. При этом существенное влияние на установление равновесия на границе раздела металл—ртуть оказывают также кинетические параметры скорости реакции кристаллизации твердых фаз в объеме ртути и на поверхности образца. Полученные данные об особенностях растворения никеля в ртути могут быть использованы при разработке высокочувствительных ртутно- пленочных микроэлектродов из никеля для решения задач эколого- аналитического контроля объектов окружающей среды. 165 1. Мусина А. С. Теоретические и технологические основы создания жидкометаллических герконов и индикаторных электродов из новых материалов: Дис. … д-ра техн. наук. — Алматы, 2003. — 256 с. 2. Диффузия, фазовые превращения, механические свойства металлов и сплавов: Сб. ст./ Под ред. М. Е. Блантера. — М. : ВЗМИ, 1975. — Ч. 1. — 112 с. 3. Захаров А. М. Промышленные сплавы цветных металлов. — М. : Метал- лургия, 1980. — С. 190—194. 4. Диковский Я. М. Магнитоуправляемые контакты / Я. М. Диковский, И. И. Ка- пралов. — М. : Энергия, 1970. — 153 с. 5. Агеев Н. В. Природа металлических фаз // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. — 1995. — 1. — С. 1629—1634. 6. Научно-технический отчет. Исследование путей создания миниатюрных пере- ключателей цепей НИП с сигналами малого уровня. — Каунас, 1987. — 87 с. 7. Ширинских А. В. Изучение возможности использования твердой фазы для получения покрытия на фосфат-силикат-ртутьсодержащих системах / [А. В. Ширинских, С. П. Бухман, Г. А. Смирнов, М. И. Григорьева]. — Алма- Ата : Наука, 1985. — 65. — С. 114—120. 8. Jangg G. Die loslichkait einiger ubergangmetalle in quecksilber / G. Jangg, H. Z. Palman // Metallkunde. — 1973. — Bd. 54. — S. 364—369. 9. Мусина А. С. Изучение кинетических особенностей растворения никеля в ртути / А. С. Мусина, А. А. Ланге, С. П. Бухман // Металлы. — 1988. — № 4. — С. 69—71. 10. Мусина А. С. Особенности растворения никеля в ртути / А. С. Мусина, А. А. Ланге, С. П. Бухман // ХI Всесоюз. совещ. по кинетике и механизму химических реакций в твердом теле. — Черноголовка, 1996. — С. 180—181. Особливості поведінки в ртуті електродного матеріалу з нікеля А. С. Мусіна, Г. А. Кальменова, Н. А. Мухамедінова, Г. У. Байташева Одержано дані про особливості поведінки нікеля в ртуті, необхідні при розробці високочутливих ртутно-плівкових мікроелектродів з нікелю для вирішення задач еколого-аналітичного контролю об’єктів оточуючого середовища. Ключові слова: контакт-деталі, мікроелектрод, ртутна плівка, амальгування. Feautures of conduct of the electrode material of nickel in mercury A. S. Musina, G. A. Kalmenova,N. A. Muhametshina, G. A. Baytasheva It is established. what is data on features of behavior of nickel in mercury are necessary when developing highly sensitive mercury and film microelectrodes from nickel for the solution of problems of ekologo-analytical control of objects of environment. Keywords: contact details, microelectrode, mercury film, amalgamation. 166

Особенности поведения в ртути контактного материала из никеля

Репозитарії

Схожі ресурси