СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2014 года по МПК B22F9/16 C25C5/02 

Описание патента на изобретение RU2534181C2

Изобретение относится к порошковой металлургии, к способам получения электролитических порошков металлов и может найти применение в производстве катализаторов, порошковой металлургии, гальванопластике, электронике.

Известен способ (Патент РФ №2420613, С25С 5/02, 2010), где порошок получают электролизом водного раствора соли металла с концентрацией 30-70 г/л при плотности тока 20-40 А/дм2.

Недостаточную производительность данного способа ограничивают невысокая плотность тока (20-40 А/дм2) и низкая концентрация соли металла (30-70 г/л).

Известен способ (Патент РФ №2469111, С22В 7/00, 2012), взятый за прототип, в котором получение медных порошков проводят электролизом раствора, содержащего 20-30 г/л [Сu(NН3)4]Сl2 и 50 г/л NaC1, при плотности тока 20-50 А/дм2.

Недостатком данного способа является недостаточная производительность, составляющая 0,14 кг/(А·м2·ч), медного порошка. Причина недостаточной производительности - невысокая плотность тока (20-50 А/дм2) и низкая концентрация соли металла (20-30 г/л).

Технической задачей заявляемого способа является повышение производительности процесса получения электролитических порошков металлов за счет увеличения плотности тока от 100 А/дм2 и выше до возникновения электролитной плазмы и повышения концентрации соли металла вплоть до насыщения.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе получения электролитических порошков металлов, включающем катодное восстановление ионов металла из водного раствора соли металла в электролизере с вращающимся катодом и с анодом соответствующего металла или с нерастворимым анодом, процесс ведут с использованием катода, выполненного в виде стержня с частично (90-99%) изолированной поверхностью, при плотности тока от 100 А/дм2 и выше до возникновения электролитной плазмы, и концентрации соли металла свыше 100 г/л вплоть до насыщения.

Повышение производительности обеспечивается увеличением скорости электрохимической реакции. При этом катод в целом, выполненный в виде медного стержня, обеспечивает подведение тока и отведение тепла от рабочих участков поверхности, неизбежно выделяющегося при протекании токов значительной величины. Вращение катода обеспечивает отрыв образующегося порошка металла от поверхности катода, то есть предотвращение увеличения поверхности катода и снижения плотности тока.

Применение изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример №1

В электролизер емкостью 2 литра, заполненный насыщенным раствором медного купороса, помещают анод из листовой меди площадью 1дм2. Катод изготовляют в виде медного стержня диаметром 8 мм и длиной 100 мм, часть поверхности катода (95%) покрывают диэлектрическим гальваностойким лаком, оставляя 30 неизолированных участков по 0,5 мм2 общей площадью 15 мм2. Катод устанавливают на расстоянии 10 мм от анода и вращают со скоростью 500 об/мин. На электролизер подают напряжение 20 В от источника питания постоянного тока. После пропускания тока 6 А (плотность тока 4000 А/дм2) в течение 1 часа полученный медный порошок извлекают из электролизера и промывают в дистиллированной воде, а затем в ацетоне и высушивают. Масса полученного порошка составляет 6,9 г. Выход по току составляет 96%. Таким образом производительность процесса получения порошка меди по предлагаемому способу составляет 76 кг/(А·м2·ч). Полученный порошок просеивают через сито с ячейкой 71 мкм. Насыпная масса порошка составляет 0,9 г/мл. Удельная электропроводность порошка, при незначительном уплотнении его в измерительной ячейке равна 2,5 Ом "см. Свойства полученного порошка свидетельствуют о его высоком качестве.

Пример №2

В электролизер, заполненный 2-мя литрами электролита, содержащего 350 г/л сульфата никеля и 50 г/л хлорида аммония, помещают анод из никелевой фольги площадью 2 дм2. Катод изготавливают из стержня диаметром 10 мм с нарезанной резьбой с шагом 1 мм. Стержень покрывают эпоксидной смолой. После отверждения эпоксидной смолы поверхность катода шлифуется до появления гребня резьбы. В результате получают на поверхности катода неизолированную спиральную линию шириной 0,2 мм. Площадь рабочей поверхности при этом составляет 300 мм2. Катод опускают в электролизер на расстоянии 20 мм от анода на глубину 50 мм и вращают со скоростью 750 об/мин. Через электролизер пропускают ток 3 А в течение одного часа. Получают 3,1 г порошка никеля с выходом по току 94%. Плотность тока в этом случае составляет 100 А/дм2.

Пример №3

Катод изготавливают по примеру 2 и дополнительно вдоль оси стержня на поверхности делают канавки с шагом 1 мм. На поверхности стержня образуются выступы пирамидальной формы. Далее, как в примере 2, изолируют и шлифуют поверхность до получения неизолированных вершин выступов. Общая площадь рабочей неизолированной части катода составляет 10 мм2. Катод вращают в электролизере, заполненном раствором медного купороса с концентрацией 100 г/л, со скоростью 1000 об/мин. Через электролизер пропускают ток 10 А в течение 1 часа. Плотность тока составляет 10000 А/дм2. Полученный порошок меди массой 10,5 г, с выходом по току 87%, просеивают через сито с размером ячейки 50 мкм. Насыпная плотность порошка составляет 0,65 г/мл, удельное электрическое сопротивление - 2,5 Ом·см. Производительность процесса составляет 91,4 кг/(А·м2·ч).

Как следует из примеров, предлагаемый способ получения электролитических порошков металлов позволяет значительно (в 500-600 раз) увеличить производительность процесса при высоком выходе по току и высоком качестве порошка.

Кроме того, изобретение позволяет снизить расходы на производство порошков металлов за счет снижения расхода электроэнергии, снижения металлоемкости оборудования и упрощения технологии. Появляются дополнительные возможности регулирования процесса и свойств получаемых порошков за счет расширения технологических режимов.

Похожие патенты RU2534181C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА 2013
  • Бусько Владимир Иосифович
RU2557398C2
КАТОД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ 2011
  • Бусько Владимир Иосифович
RU2483143C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ МОЛИБДЕНА ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 2008
  • Кудрявцев Владимир Николаевич
  • Павлов Михаил Рашитович
  • Павлова Нина Владимировна
RU2407828C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА ЦЕРИЯ (IV) 2015
  • Кругликов Сергей Сергеевич
  • Колесников Артем Владимирович
  • Кондратьева Екатерина Сергеевна
  • Губина Ольга Александровна
  • Перфильева Анна Владимировна
RU2603642C1
ЭЛЕКТРОЛИТ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ СПЛАВОМ МЕДЬ-ЦИНК 2008
  • Винокуров Евгений Геннадьевич
  • Бондарь Владимир Владимирович
RU2369668C1
ЭЛЕКТРОЛИТ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ СПЛАВОМ ОЛОВО-КОБАЛЬТ 2008
  • Винокуров Евгений Геннадьевич
  • Квартальный Андрей Вячеславович
  • Бондарь Владимир Владимирович
RU2377344C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА БЛЕСТЯЩЕГО ТРАВЛЕНИЯ МЕДИ 2021
  • Кругликов Сергей Сергеевич
  • Кругликова Елена Сергеевна
  • Постников Алексей Алексеевич
  • Семенова Ирина Николаевна
  • Свириденкова Наталья Васильевна
RU2763856C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ 2016
  • Кругликов Сергей Сергеевич
  • Колесников Владимир Александрович
  • Губин Александр Федорович
  • Кондратьева Екатерина Сергеевна
  • Некрасова Наталия Евгеньевна
RU2630994C1
Способ регенерации медно-хлоридного травильного раствора 2018
  • Колесников Владимир Александрович
  • Губин Александр Федорович
  • Кругликов Сергей Сергеевич
  • Кругликова Елена Сергеевна
  • Некрасова Наталия Евгеньевна
  • Тележкина Алина Валерьевна
  • Кузнецов Виталий Владимирович
  • Филатова Елена Алексеевна
  • Одинокова Ирина Вячеславовна
RU2677583C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСТВОРА ПОДТРАВЛИВАНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ 2021
  • Кругликов Сергей Сергеевич
  • Кругликова Елена Сергеевна
  • Царькова Татьяна Григорьевна
RU2765894C1

Реферат патента 2014 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению электролитических металлических порошков. Может использоваться в производстве катализаторов, гальванопластике, электронике. Катодное восстановление ионов металла из водного раствора соли металла осуществляют в электролизере с вращающимся катодом и анодом соответствующего металла или нерастворимым анодом. Катод выполнен в виде стержня с частично (90-99%) изолированной поверхностью. Катодное восстановление проводят при плотности тока от 100 А/дм2 до возникновения электролитной плазмы и концентрации соли металла свыше 100 г/л вплоть до насыщенной. Обеспечивается увеличение производительности процесса при высоком выходе по току и высоком качестве порошка. 3 пр.

Формула изобретения RU 2 534 181 C2

Способ получения электролитического порошка металла, включающий катодное восстановление ионов металла из водного раствора соли металла в электролизере с вращающимся катодом, выполненным в виде стержня с частично (90-99%) изолированной поверхностью, и анодом из соответствующего металла или нерастворимым анодом при плотности тока от 100 А/дм2 и выше до возникновения электролитической плазмы и концентрации соли металла свыше 100 г/л вплоть до насыщения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2534181C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНЫХ ПОРОШКОВ ИЗ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ АММИАКАТНЫХ ОТХОДОВ 2011
  • Рыбалко Елена Александровна
  • Липкин Михаил Семенович
  • Науменко Александр Александрович
  • Дорофеев Юрий Григорьевич
  • Липкин Валерий Михайлович
RU2469111C1
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА И СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ПОРОШКОВ 2003
  • Ольбрих Армин
  • Меезе-Марктшеффель Юлиана
  • Гилле Герхард
  • Штоллер Виктор
  • Мати Вольфганг
RU2330125C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ 0
SU386711A1
WO 1987000210 A1, 15.01.1987
Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор 1923
  • Петров Г.С.
SU2005A1

RU 2 534 181 C2

Авторы

Бусько Владимир Иосифович

Жуликов Владимир Владимирович

Даты

2014-11-27Публикация

2013-02-19Подача