##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Об’єктом дослідження виступає процес електрохімічного анодного розчинення жароміцного нікелевого суперсплаву, як спосіб регенерації легуючих компонентів для матеріалів харчового обладнання. Переробка лому проводиться екологічним способом, що полягає у низькотемпературній анодній обробці без використання енергозатратних та шкідливих металургійних методів. Вихідний матеріал отримано з відпрацьованих компонентів високотемпературного обладнання. У роботі проведено дослідження анодного розчинення зазначеного сплаву в середовищах на основі сірчаної та метансульфонової кислот, а також виконано порівняльний аналіз результатів, отриманих методами циклічної вольтамперометрії та гальваностатичних вимірювань. Показано, що в електроліті на основі H2SO4 анодні процеси характеризуються вищими значеннями густини струму, що свідчить про їх більшу інтенсивність. Разом з тим, даний метод реєструє не лише струми, пов’язані з розчиненням металу, але й внесок побічних реакцій, таких як виділення кисню та доокиснення іонів у розчині. Натомість гальваностатичні експерименти, які дозволяють безпосередньо оцінити масові втрати сплаву, показали, що система на основі метансульфонової кислоти з додаванням натрій хлориду забезпечує вищі швидкості розчинення, незважаючи на нижчу електропровідність електроліту. Такий ефект пояснюється підвищеною розчинністю та стабільністю метансульфонатних комплексів легувальних елементів, що знижує ймовірність пасивації поверхні електрода. У сірчанокислому середовищі розчинення відбувається більш рівномірно, однак із меншою ефективністю за масовими показниками, що пов’язано з утворенням малорозчинних сульфатних сполук. Встановлено, що в електроліті CH3SO3H + NaCl у діапазоні густин струму 1,5–2,5 А·дм-2 співвідношення нікелю, хрому, кобальту, вольфраму та ренію у розчині є максимально наближеним до складу вихідного сплаву. При цьому забезпечується перехід ренію у розчин, тоді як у сірчанокислому середовищі він не виявляється. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації початкової стадії переробки жароміцних суперсплавів, а також при розробці електрохімічних технологій вилучення стратегічно важливих
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
2. Pollock TM, Tin S. Nickel-based superalloys for advanced turbine engines: Chemistry, microstructure, and properties. J Propuls Power. 2006; 22(2): 361-374. DOI: 10.2514/1.18239
3. Chen J, Zhou X, Wang W, Liu B, Lv Y, Yang W, Xu D, Liu Y. A review on fundamental of high entropy alloys with promising high–temperature properties. J Alloys Compd. 2018; 760: 15-30. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.05.067
4. Diwahar D, Manivachakan V, Syed RB. An Overview of Rare Earth-Doped Ceramic Thermal Barrier Coatings for High-Temperature Performance of Nickel-Based Superalloys. High Temp Corros Mater. 2025; 102(4): 17. DOI: 10.1007/s11085-025-10340-8
5. Zhou Y, Zhao X, Fan Y, Yue Q, Xia W, Pan Q, Cheng Y, Li W, Gu Y, Zhang Z. Composition Optimization in Alloy Design for Nickel-Based Single Crystal Superalloy: A Review. Metals. 2025; 15(7): 793. DOI: 10.3390/met15070793
6. Darolia R. Development of strong, oxidation and corrosion resistant nickel-based superalloys: critical review of challenges, progress and prospects. International Materials Reviews. 2019; 64(6): 355-380. DOI: 10.1080/09506608.2018.1516713
7. Galimov AA, Opanasenko IS, Tarasenko NM, etc. Mineral resources of Ukraine: Status, problems, prospects. – Kyiv: State Enterprise “Geoinform of Ukraine”; 2012. 620 p. (in Ukrainian). URL:https://www.researchgate.net/publication/390199010_Resursi_strategicnih_korisnih_kopalin_Ukraini (cited 2025 July 15).
8. China hits back at US tariffs with export controls on key rare earths. URL: https://www.reuters.com/world/china-hits-back-us-tariffs-with-rare-earth-export-controls-2025-04-04/ (cited 2025 July 10).
9. Kotok V, Kovalenko V. A study of the effect of tungstate ions on the electrochromic properties of Ni(OH)2 films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018; 5(12-95): 18-24. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.145223
10. Sihai L, Xiangfan N, Liucheng Z, Xi Y, Weifeng H, Yinghong L. Thermal stability of surface nanostructure produced by laser shock peening in a Ni-based superalloy. Surf Coat Technol. 2017; 311: 337-343. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2017.01.031
11. Zhang Y, Fan Y, Feng K, Lu C, Wang Y, Shao T. Evolution of high-temperature hardness of multimodal γ′ nickel-based superalloy. J Mater Res Technol. 2024; 29: 3771-3781. DOI: 10.1016/j.jmrt.2024.02.093
12. Wolf A. Stockpiling of Critical Metals as a Risk Management Strategy for Importing Countries. JRE (ISSN: 2653-1917). 2022; 2(2). https://doi.org/10.25120/jre.2.2.2022.3931
13. Pollock TM, Tin S. Nickel-based superalloys for advanced turbine engines: Chemistry, microstructure, and properties. J Propuls Power. 2006; 22(2): 361-374. DOI: 10.2514/1.18239
14. Srivastava RR, Kim M-S, Lee J-C, Jha MK, Kim B-S. Resource recycling of superalloys and hydrometallurgical challenges. J Mater Sci. 2014; 49(14): 4671-4686. DOI: 10.1007/s10853-014-8219-y
15. Kovalenko V, Kotok V. Investigation of the Anodic Behavior Of W-Based Superalloy for Electrochemical Selective Treatment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020; 6(12): 55-60. DOI: 10.15587/1729-4061.2020.218355
16. Kovalenko V, Kotok V. Selective anodic treatment of W(WC)- based superalloy scrap. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017; 1(5-85): 53-58. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.91205
17. Kim M-S, Lee J-C, Park H-S, Jun M-J, Kim B-S. A multistep leaching of nickel-based superalloy scrap for selective dissolution of its constituent metals in hydrochloric acid solutions. Hydrometallurgy. 2018; 176: 235-242.
DOI: 10.1016/j.hydromet.2018.02.002
18. Mamo SK, Elie M, Baron MG, Simons AM, Gonzalez-Rodriguez J. Leaching kinetics, separation, and recovery of rhenium and component metals from CMSX-4 superalloys using hydrometallurgical processes. Sep Purif Technol. 2019; 212: 150-160. DOI: 10.1016/j.seppur.2018.11.023
19. Ali I, Gaydukova A, Kon’kova T, ALOthman ZA, Sillanpää M. Kinetics and Optimization of Metal Leaching from Heat-Resistant Nickel Alloy Solid Wastes. Molecules. 2023; 28(14): 5545. DOI: 10.3390/molecules28145545
20. Constantin AD, Hall S, Pourhossein F, Farnaud S. Strategies for Nickel and Cobalt Mobilisation from Ni-Based Superalloy Residue Powders Using a Sustainable and Cost-Effective Bioleaching Method. Processes. 2025; 13(7): 2157. DOI: 10.3390/pr13072157
21. Wang S, Sun F, Liu X, Chen X, Li J, He L, Zhao Z. A decomposition method for nickel-based superalloys by sulfurization: Recycling valuable metals. J Alloys Compd. 2025; 1025: 180359. DOI: 10.1016/j.jallcom.2025.180359
22. Tian Q, Gan X, Cui F, Yu D, Guo X. Selective extraction of ni from superalloy scraps by molten Mg-Zn. Metals. 2021; 11(6): 993. DOI: 10.3390/met11060993
23. Wang L, Lu S, Fan J, Ma Y, Zhang J, Wang S, Pei X, Sun Y, Lv G, Zhang T. Recovery of Rare Metals from Superalloy Scraps by an Ultrasonic Leaching Method with a Two-Stage Separation Process. Separations. 2022; 9(7): 184. DOI: 10.3390/separations9070184
24. Ge Y, Zhu Z, Wang D. Electrochemical Dissolution Behavior of the Nickel-Based Cast Superalloy K423A in NaNO3 Solution. Electrochim Acta. 2017; 253: 379-389. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.09.046
25. Kotok V, Butyrina T, Sknar Y, Demchyshyna O, Liashenko A, Sukha I. Determination of Processing Conditions for a Heat-Resistant Superalloy Used in Turbine Elements. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2024; 5(12-131): 6-12. DOI: 10.15587/1729-4061.2024.313452
26. Kovalenko V, Kotok V, Yeroshkina A, Zaychuk A. Synthesis and characterisation of dye-intercalated nickel-aluminium layered double hydroxide as a cosmetic pigment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017; 5(12-89): 27-33. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.109814
27. Kovalenko V, Kotok V, Kovalenko I. Activation of the nickel foam as a current collector for application in supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018; 3(12-93): 56-62. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.133472
28. Kotok VA, Kovalenko VL. Non-metallic films electroplating on the low-conductivity substrates: The conscious selection of conditions using Ni(OH)2 deposition as an example. J Electrochem Soc. 2019; 166(10): D395-D408. DOI: 10.1149/2.0561910jes