ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Производство порошков электролизом из "Порошковая металлургия " Производство металлических порошков методом электролиза водных растворов в настоящее время с успехом конкурирует с другими методами, особенно в области получения таких технически важных металлов, как медь и железо. [c.100] При использовании этого метода сравнительно легко удается получать стандартную продукцию, чего при других методах добиться значительно сложнее. Этот метод можно использовать экономически эффективно при больших и малых масштабах производства. Метод допускает возможность использования загрязненных исходных материалов (например, для производства железного порошка). [c.101] В настоящее время электролизом получают порошки меди, серебра, железа, цинка, никеля, кадмия, свинца, олова, сурьмы и некоторых редких металлов, а также и их сплавов. [c.101] Электролитическое получение порошков заключается в разложении водных растворов соединений выделяемого металла или расплавленных солей при пропускании через них постоянного электрического тока. Сущность электроосаждения металлов состоит в разряде металлических ионов на катоде Ме ++пе Ме° (рис. 40). [c.101] Твердые хрупкие осадки получаются в тех случаях, когда электролиз ведется при значительных концентрациях водородных ионов (поглощающихся электровыде-ляемыми металлами) в электролите, низких содержаниях ионов выделяемого металла и при высоких плотностях тока. При соблюдении этих условий легко получаются хрупкие осадки никеля, кобальта, железа и хрома. [c.102] Для целей получения хрупкого осадка пользуются еще смазкой катода различными веществами или введением в раствор специальных добавок. Например, образованию крупнокристаллических мягких дендритных осадков никеля при высоких плотностях тока из концентрированных сернокислых ванн способствуют добавки аммиака, глицерина, мочевины или солидола. [c.102] Получение чешуйчатых осадков состоит в том, что на катод слоями попеременно наносятся два металла, один из которых представляет подслой. Затем при обработке соответствующими реагентами подслой переходит в раствор, а другой металл остается в виде отдельных чешуек. [c.102] Губчатые мягкие осадки представляют собой скопления отдельных мелких кристалликов, легко поддающихся растиранию. Получению губчатых катодных осадков способствуют низкие плотности тока, а также повышение pH раствора, уменьшение концентрации электролита, наличие примесей ионов более электроположительных металлов (например, примесей мышьяка, меди, сурьмы и серебра — в случае выделения цинка) и присутствие некоторых окислителей (перекиси водорода, кислородсодержащего скипидара, нитратов и др.). [c.102] Основными факторами, влияющими на размер, состав и структуру электролитических порошков, являются плотность тока, температура, кислотность и концентрация растворов. Данные практики и экспериментальные работы говорят о том, что размер частиц порошков и их гранулометрический состав определяются в первую очередь (при прочих равных условиях) плотностью тока, при этом, как правило, повышение плотности тока способствует выделению на катоде мелкозернистых осадков. [c.103] Однако это положение не является общим. Например, при электролизе комплексных цианистых растворов, в которых концентрация катионов выделяемого металла ничтожно мала, следовало бы ожидать выделения порошкообразных осадков, на самом же деле из цианистых ванн порошкообразные осадки не получаются даже при очень высоких плотностях тока и при одновременном выделении водорода с осаждаемыми металлами. [c.103] При работе с малыми плотностями тока Со обычно не достигается, так как убыль ионов постепенно пополняется (главным образом за счет диффузии), вследствие чего происходит выделение гладких плотных осадков. Наоборот, при больших плотностях тока концентрация катионов у катода резко падает и через короткое время, достигает значения Со, при которой и начинает выделяться рыхлый осадок. [c.104] Между плотностью тока и временем существует гиперболическая зависимость, означающая, что при любой, даже самой большой плотности тока, вначале, хотя и незначительное время, должен выделяться плотный осадок. В связи с этим нельзя утверждать, что при данной плотности тока выделяется только рыхлый осадок. [c.106] Условно же можно принять, что если за одну секунду после включения тока начнет выделяться рыхлый осадок, необходимая для этого плотность тока практически соответствует выделению рыхлого осадка. Для этого случая зависимость плотности тока от концентрации определяется выражением г = 1/аС или 1 = КС. [c.106] В табл. 4 приводятся значения а и К для некоторых исследованных солей. Константы отнесены к плотностям тока в амперах на 1 см и концентрациям в молях на 1 л. [c.106] Допустимая плотность 0,50 тока при электролизе должна удовлетворять выражению I 0,2 КС или, беря константу суль-фатов, 0,11 С, т. е. приблизительно / 0,1 С. [c.107] Установлено [24], что при прочих равных условиях между снижением размера частиц и увеличением плотности тока существует прямая зависимость. Оказалось, что если по оси ординат отложить содержание фракций в процентах по массе, а по оси абсцисс — средний размер частиц, то для каждой данной плотности тока получаются кривые гранулометрического состава с максимумом. Максимум отвечает такому размеру зерен, который наиболее типичен для данной плотности тока (рис. 43). [c.108] Температура электролита также влияет на процесс электролиза. Очевидно, повышение температуры вызывает возрастание концентрации ионов у катода, что в свою очередь содействует получению плотных осадков. Следовательно, для получения рыхлых осадков нужно пользоваться относительно низкими температурами. [c.108] На процесс электролиза оказывает влияние и состав электролита. Наличие в электролите растворенного кислорода, перекиси водорода и других окислителей вызывает окислительные процессы на поверхности катода, в результате чего она становится неоднородной, способствуя тем самым образованию рыхлых осадков. Присутствующие в электролите коллоиды и органические поверхностно активные вещества в процессе электролиза адсорбируются на поверхности растущих граней кристаллов и препятствуют их дальнейшему росту осадок получается ры.хлым. [c.108] В современной промышленности при получении медного порошка используют кислый раствор сернокислой меди. Первый патент по этому методу был взят еш,е в 1865 г. Последующие работы в данной области связаны с подбором рационального состава электролита (главным образом, концентраций медного купороса и серной кислоты), а также детализацией условий и режима процесса. Типичная технологическая схема производств мед-його порошка приведена на рис. 44. [c.109] Вернуться к основной статье