Electrochemical production of zirconium silicides from KCl–K2SiF6–ZrO2 melt

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The unique properties of zirconium silicides attract the attention of a large number of authors from various scientific fields. Expansion of application methods also poses the challenge of developing new, more environmentally friendly and affordable methods of production. The most environmentally friendly method without equipment requirements is the electrolysis of the molten salt. The work proposes a method for producing zirconium silicides by electrolysis of the KCl–K2SiF6–ZrO2 melt. In order to substantiate the electrolysis parameters, the kinetics of cathodic reduction was studied and the limiting stage of the process was determined. The structure and phase composition of the cathode deposit were studied using X-ray diffraction and electron scanning microscopy. In the course of the work, conclusions were drawn about the change in the content of the ZrO2 additives on the morphology of the sediment, and it was also suggested that it was possible to obtain zirconium silicides from more accessible raw materials, such as zircon.

About the authors

T. A. Gevel

Ural Federal University

Author for correspondence.
Email: Timofey.gevel@urfu.ru
Russian Federation, 620002, Yekaterinburg

L. V. Gorshkov

Ural Federal University

Email: Timofey.gevel@urfu.ru
Russian Federation, 620002, Yekaterinburg

A. V. Suzdaltsev

Ural Federal University; Institute of High-Temperature Electrochemistry Ural Branch of RAS

Email: Timofey.gevel@urfu.ru
Russian Federation, 620002, Yekaterinburg; Yekaterinburg

Yu. P. Zaikov

Ural Federal University; Institute of High-Temperature Electrochemistry Ural Branch of RAS

Email: Timofey.gevel@urfu.ru
Russian Federation, 620002, Yekaterinburg; Yekaterinburg

References

  1. Okamoto H. The Si-Zr (Silicon-Zirconium) System // Bull. Alloy Phase Diagrams. 1990. 11. № 5. P. 513–519.
  2. Neshpor, V.S. The thermal conductivity of the silicides of transition metals // Journal of Engineering Physics. 1968. 15. P. 750–752.
  3. Scholl R., Böhm A., Kieback B. Fabrication of silicide materials and their composites by reaction sintering // Materials Science and Engineering: A. 1999. 261. P. 204–211.
  4. Самсонов Г.В., Дворина Л.А., Рудь Б.М. Силициды. Москва: Металлургия. 1979.
  5. Trifonov K.I., Desyatnik V.N., Katyshev S.F., Postnov I. I. Fusibility of products of reaction of zirconium in binary and ternary mixtures with potassium halides and silicofluoride // Rasplavy. 1988. № 2. P. 179–180.
  6. Trifonov K.I., Postnov I.I. Properties of molten products of reaction of zircon with potassium silicofluoride // Rasplavy. 1996. № 5. P. 76–79.
  7. Trifonov K.I., Postnov I.I., Glazyrina L.N. Effect of intensity of zircon decomposition by means of potassium chloride-potassium silicofluoride mixtures on physicochemical properties of resulting melt // Rasplavy. 1996. № 1. P. 87–92.
  8. Liu H., Cai Y., Xu Q., Song Q., Liu H. A novel preparation of Zr–Si intermetallics by electrochemical reduction of ZrSiO4 in molten salts // New j.Chem.2015. № 39. P. 9969–9975.
  9. Xiong W., Chen Z., Li Na, Liu M., Zhang P., Chen Y., Li Sh.J., Zhang W. Synthesis of Zn–Zr and Zn–Zr–Mg Alloys from Mixed ZnO–ZrO2 and ZnO–ZrO2–MgO in CaCl2–NaCl Molten Salt at 873 K // Journal of The Electrochemical Society. 2021. 168. 033502.
  10. Gevel, T., Zhuk, S., Suzdaltsev, A. et al. Study into the possibility of silicon electrodeposition from a low-fluoride KCl-K2SiF6 melt // Ionics. 2022. 28. P.3537–3545
  11. Polivoda D.O. et al. A study of the effect of specific surface area of zirconium dioxide powder on density of sintered material // AIP Conference Proceedings. AIP Publishing LLC. 2022. 2466. № 1. 060010.
  12. Zhuk S.I., Isaev V.A., Grishenkova O.V., Isakov A.V., Apisarov A.P. and Zaykov Yu.P. Silicon electrodeposition from chloride–fluoride melts containing K2SiF6 and SiO2 // J. Serb. Chem. Soc. 2017. 82. № 1. Р. 51–62.
  13. Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical methods: fundamentals and applications, 2nd ed. John Wiley & Sons. NY. 2001.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».