Спооб получения сплавов электролизом Советский патент 1976 года по МПК C25C3/36 

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению покрытий из сплавов или порошков сплавов методом электролиза с растворимым анодом.

Известен способ получения сплавов металлов электролизом в расплавленных средах с растворимым анодом 1.

Известен способ получения сплавов электролизом с растворимыми анодами в нерфорированных контейнерах 2.

Недостатком способа является то, что анод ное растворение компонентов протекает при разных потенциалах. Это, в свою очередь, предопределяет перавновесность смеси ионов в электролите и протекание вторичной реакции восстановления ионов электроположительных металлов ионами низшей валентности электроотрицательных металлов, образование взвеси электроположительного металла в электролите. Сблизить потенциалы анодов при таком способе можно только уменьшением тока в цепи электроположительного анода, т. е. резко уменьшить анодиый выход этого компонента сплава и обеднить им сплав на катоде.

Стабильно вести процесс можно лишь при аиодном растворении близких но электрохимическим свойствам металлов со стандартными электрохимическими потенциалами, отличающимися ие более чем на 0,3В (титан) и цирконий, ванадий и хром и т. п.).

Целью изобретения является получение сплавов металлов с отличающимся более чем па 0,3 В стандартным электрохимическим потенциалом, увеличение анодного выхода по токуэлектроположитсльпых компонентов сплава, исключение вторичных реакций восстановления ионов электроположительных металлов

в электролите.

Это достигается тем, что процесс ведут путем подключения всех анодов к одному источнику тока при одинаковых внешних электрических сопротивлениях анодов, при поддерл аНИИ степени перфорации контейнера наиболее электроотрицательного анода 1-25%, катодной Н.1ОТНОСТН тока 0,3-5,0 А/см-, нлотности тока на наиболее электроотрицательном аноде 1-30 А/см, плотностн тока на остальных

анодах 0,05-0,5 А/см.

Сущность способа заключается в том, что процесс растворения всех анодов ведут прп одном потенциале, но близком к нотенциалу растворения электроноложительных компонентов. Это условие соблюдается при подключении всех анодов к одному источнику тока через одинаковые сопротивления. Электроотрицательный анод помещают в контейнер с низкой степенью перфорации (1-25% против обычной 50-80%) и растворяют при

высокой ujioriiocTii тока (1-30 А/см в расчете на площадь перфорации). При таких условиях диффузиопные затрудпегшя и протекание реакции окисления ионов электроотрицательиого металла на поверхности каналов перфорации коптейнера позволяют изменять потенциал электрода в очень широких пределах, сближая его с потенциалом растворения различных электроцоложительпых металлов с изменением степени перфорации и плотности тока в указанных пределах. При этом электроположительные металлы, подключенные к тому же источнику питания, .растворяются совместно с электроотрицательным при одном потенциале с образованием равновесной смеси ионов в электролите.

Увеличение доли тока, приходящейся на растворение электроположительного металла, осуществляют уменьшением степени перфорации контейнера с электроотрицательным металлом с увеличением плотности тока на этом электроде. Электроположительные металлы помещают в контейнеры с обычной степенью перфорации (50-80%) и растворяют при плотности тока 0,05-0,5 А/см.

Экспериментально устаповлепо, что, например, в расплаве NaCl-КС1 при 750°С для титанового анода в графитовом контейнере при степени перфорации 25% и плотности тока 1,0 А/см потенциал составляет - 1,8 В (близок к потенциалу растворения ванадия), лри перфорации 3,1% и плотности тока 2,5 А/см потенциал равен - 1,13 В (близок к потенциалу растворения никеля), при перфорации 1,0% и плотности тока 30 А/см потенциал анода равен - 0,73 В (близок к потенциалу растворения вольфрама и молибдена). Стандартные потенциалы указанных металлов отличаются па 0,35-1,4 В.

Для лучшего выделения сплава па катоде в электролит вводят 0,5-10% солей осаждаемых металлов и ведут процесс при катодной плотности тока 0,3-5,0 А/см.

Пример. В ячейке из кварцевого стекла вели электролиз в расплаве КС -NaCl - 2% TiCl при 800°С. Графитовый анодный контейнер с металлическим титаном имел степень перфорации 3,3%, контейнер с молибденом - 65%. Плотность тока на титановом аноде - 1,1 А/см на молибденовом - 0,08 А/см, на катоде-0,7 А/см. При силе тока электролиза 0,4 А через 5 ч убыль веса титана составила

1,25 г, молибдена - 0,715 г. В катодном осадке 15,2% молибдена. При силе тока электролиза 1,0 А, продолжительности 2 ч, стенени перфорации 1,45%, плотности тока на титановом аноде 6,3 A/cм на молибденовом - 0,2 А/см, на катоде 0,9 А/см убыль веса титана составила 0,66 г, молибдена 1,27 г, содержание молибдена в катодном осадке - 41,8%. Взвеси металлического молибдена в расплаве

не обнаружено.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить электролизом сплавы металлов с,о стандартными электрохимическими потенциалами, отличающимися более чем на 0,3 В

(в примере - на 1,2 В), с высоким анодным выходом по току электроположительного металла, без вторичных реакций в электролите.

Формула изобретения

Способ получения сплавов электролизом в расплавленных средах с растворимыми анодами в перфорировапных контейнерах, отличающийся тем, что, с целью получения сплавов металлов с отличающимся более чем на 0,3 В стандартным электрохимическим потенциалом, увеличения анодного выхода по току электроположительных компонентов сплава и исключения вторичных реакций восстановления ионов электроположительных металлов в электролите ионами низшей валентности электроотрицательных металлов, процесс ведут путем подключения всех анодов к одному

источнику тока при одинаковых впешних электрических сопротивлениях анодов, при поддержании степени перфорации контейнера наиболее электроотрицательного анода 1-25%, катодной плотности тока 0,3-

0,5 А/см, плотпости тока на наиболее электроотрицательном аноде 1-30 А/см, плотност тока па остальных аподах 0,05-0,5 А/см.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. «Электролитическое рафипирование титана в расплавлеппых средах под ред. В. Г. Гопиенко и др., «Металлургия, 1972, стр. 39.

2. Сучков А. Б. «Электролитическое рафинирование в расплавленных средах, «Металлургия, 1970, стр. 125-126.