Нерастворимый анод для получения электролизом из водных электролитов металлов Советский патент 1983 года по МПК C25C7/02 

(5-1) НЕРАСТВОРИМЫЙ АНОД ПЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТГОЛИЗОМ ИЗ ВОПНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

1

Изобретение относится к производству металлов электролизом из водных растворов и может быть использовано при электролизе цинка, кадмия, меди.

Известен нерастворимый анод для получения электролизом из водных растворов металлов, вьшолненный из материала на .основе титана

Наиболее близким к изобретениюю

по технической сути и достигаемому результату является нерастворимый анод для получения электролизом из водных раствором металлов, вьшолненный из материала на основе титана, содержащий 15 1О-15% марганца. Анод из такого сплава обладает малым, по сравнению со свинцовым, весом (2О-25 кг), высокой прочностью (8ОО-12ОО MH/fl) и коррозионной СТОЙКОСТЬЮ (О,12-О,14 ) 2 j

Однако титано-марганцовистым присуши и недостатки, ограничивающие их использование в качестве неМЕТАЛЛОВ

растворимых анодов. При содержании в сплаве до 5-8% марганца он обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошей обрабатываемостью резанием, но потенциал выделения кислорода на аноде из такого сплава высок и составляет, например, при плотности тока 5СО А/м 3,8-4,6 В, т.е. при его использовании расход энергии возрастет в 1,5-2 раза по сравнению со свинцово- серебряным анодом. Увеличение содержания марганца в сплаве до 10-16% позволяет.понизить потенциал вьщеления кислорода на аноде до 3,2:-3,4 В, однако при этом резко снижается коррозионная стойкость за счет анодного растворения марганца в электролит. Кроме того, резко возрастает твердость сплава и он поддается обработке только абразивными инструментами, что затрудняет изготовление анодов требуемых раэмеров и формы.

Для изготовления нерастворимых анодов целесообразно использовать снлары титана со свв1шом« Для получения титан-ч:винец всхэможно применение метода диффузионного насышения титаша свинцом. Цель изобретения - сокращение уделы кого расхода электроэнергии, увеличение коррозионной стойкости и снижение себе стоимости. Цель достигается тем, что нераствор мый анод для получения из водных электролитов металлов, например; меди, цин ка, .,кадмия, вьшолненный из материала на основе титана, выполнен из титана, насьпденного с поверхности свинцом до 10-25 вес.% Глубина насыщенного слоя 0,8-1,2 м Концентрация свинца в слое изменяется от 25% на поверхности до 10% на расстоянии 0,7Б, мм от поверхности (при толщине слоя 1,О мм). В качестве основы для изготовления используются листы технически чистого титана ВТ 1-О, а также сплавов титана ВТ-5 (5% А , остальное T-i ) и ОТ4-О (4,25% А6, 1,4% Ми, ос тальное Ti ), Насьшхение свинцом проводят по следующей технологии: очистка поверхности листа от окислов; погружение листов в расплавленный свинец; выдержка в течение 2-6 ч при постоянной температуре;извлечение листов из свинца и охлаж ние в струе воздуха. В табл. 1 приведена зависимость глу бины диффузионного слоя (cf) от темпер туры ( i ) и времени выдержки (Т ) показанаСкорость насыщения титана свинцом при 7Od®C и ниже очень мала. Максимальная глубина слоя при 7ОО С и вы держке в течение 1О ч составляет 0,125 мм. В табл. 2 приведена зависимость потенциала анода ( У ) и скоростей коррозии (V ) от плотности тока (i ) на аноде. При температурах выще скорость насышения титана свинцом высока однако параллельно с насыщением поверосности происходит растворение титана в свинце, что нежелательно из-за потери титана и загрязнения свинца. Заметного увеличения глубины слоя получить при этом не удается. Поэтому оптимальным диапазоном температур для насыщения титана свинпом является 750-850С. Электрохимические параметры предлагаемых материалов исследуют потенциостатическим методом, а также в лабораторном электролизе (табл. 2). Аноды (табл. 2), полученные путем иасьпцения технического титана ВТ1-О (сплавы 1 и 2), а также сплавов титана ВТ-5 (сплав 3) и ОТ4-0 (сплав 4) имеют более низкий потенциал выделения кислорода и меньшую скорость коррозии, чем сплавы титана с марганцем (сплавы 5 и 6). Для сравнения приведены характерис тики и свинцово-серебряного электрода (сплав 7). При приблизительно равных потенциалах вьвделения кислорода скорость коррозии свинцово-серебряного электрода в 7-Ю раз больше, чем предлагаемого. Можно сделать также вьтод,что анод из титана, насьпценного свинцом, можно использовать при плотностях тока 750А/М и выше, ттка как скорость коррозии при увеличении плотности тока возрастает незначительно. Таким образом, предлагае-« мый материал сочетает в себе положительные свойства известных нерастворимых анодов - высокую коррозионную стойкость, прочность и малый вес, характерные для сплавов титан-марганец (при концентрации марганца менее 1О%), и невысокий потенциал вьшеления кислорода, характерный для свинаово-серебряного сплава. Кроме того, он позволяет вести электролиз при более высоких плотностях тока (например, 750 А/м ) и повысить, таким образом, производительность процесса электролиза. Стоимость из1 отовления такого анода снимается в 2 раза и составляет 57,6 руб. на 1 анод.

Тейпе рй тура, ас

7ОО

750

800

850

9ОО

Таблица 1

Глубина слоя,

Время сС мм tr, ч

0.05

0,08

0.11

0,18

О.З

0,45

0,35

О,65

1,0

О.4

0.75

1.2

0.45

0,8

1.3

Таблица2

Титан-75 Свинец-25

Титан-9О Свинец- О

Титан-73,5

Ллкхииний-4.5

2,0

О,О9 0,11 2.2 0.12 2.7

2,0О.09

Проаолжрние rnfiri. 2