Способ получения никелевого порошка электролизом из сульфат хлоридного электролита

(50 4 С 25 С 5/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ В 1.ф -ф -:, ,ОПИСАНИЕ изоБРЕТЕния,3 13,Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Уральский политехнический инст тут им. С.М.Кирова(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЕВОГОПОРОШКА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА СУЛЬФАТ-ХЛОРИДНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью снижения удельного расходаэлектроэнергии, электролиэ ведут прилинейно изменяющемся токе в интервалеплотностей тока от минимального значения, определяемого величиной удель"ной плотности тока осаждения никеляв электролите выбранного состава, домаксимального, находящегося в интервале 5560-6670 А/м со скоростью2000-6000 А/м 2 ч,1257120 О Таблица 1 Предлагаемый способ (линейно изменяющийся ток) Прототип (постоянный ток) Свойстваэлектролита 4 5 6 Катодная плотность тока, А/мф 167- 130- 167- 167- 167- 167- 5000 10005560 5560 5560 5560 6670 5560 Скорость развертки тока,А/мг, ч 1500 2000 3000 4000 6000 10000 Концентрация Я 180 7 Н О, г/л 57,4 47,8 574 57 в 4 574 57 ф 4 71 э 7 119 э 5 Интервалвремени съема, мин 33 120 60 216 164 108 81 Средний размер частиц,мкм 110 253 110 79 174 154 119 120 Содержание,Х фракции сразмерамичастиц бопее 250 мкм 0,54 0,36 3,3 68,5 2,1 0,9 7,9 2,1 Удельный расход электроэнергии,кВт ч/кг 16,9 9,1 6,4 9,0 6175 бэ 9 бэ 7 83 Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения порошков, и может быть использовано при получении никелевых порошков электролизом. 5Цельюизобретения является снижение удельного расхода электроэнергии. Согласно изобретению электролиз ведут при плотности тока, линейно возрастающей от минимального значения, определяемого величиной предельной плотности тока осаждения металла в электролите выбранного состава, до максимальной величины 5560 - 6670 А/мф со скоростью 2000 - 6000 А/мф ч. При содержании в растворе 47,8- 57,4 г/л МдБО 7 Н О в выбранном ин" тервале скоростей задания тока (2000-6000 А/м ч) удельный расход электроэнергии составляет 6,4 - 8,3 кВт ч/кг (табл,1), что в 2 раза ниже удельного расхода электроэнергии базисного опыта. Время съема порошка с катода составляет 65-164 мин в зависимости от скорости задания плотности тока. При этом получается никелевый порошок с величиной среднего размера частиц не более 250 мкм и содержанием в порошке частиц с размером более 250 мкм не более ЗХ.Результаты исследований представ" лены в табл. 1 и 2.1257120 Таблица 2 1Показатели по предлагаемомуспособу (линейно изменяющийся ток) Свойства электролита 4 5 2 3 Верхний предел плотности тока, А/м 3170 5560 6100 6670 10000 Нижний предел плотности, тока, А/м 130 167 167 67 130 КонцентрацияИМБО 7 Н О, г/л 47,8 57,4 57,4 57,4 47,8 Скорость разверткитока, А/м.ч 6000 4000 6000 6000 6000 Интервал временисъема, мин 30 81 60 65 82 Средний размерчастиц, мкм 110 113 110 120 70 Содержание, 7.фракций с размеромчастиц более 250 мкм 0,7 0,2 0,5 0,54 0,4 Удельный расходэлектроэнергии,кВт ч/кг 8,3 7,6 6,4 9,5 5,7 Проведение электролиза со скорос тью линейной развертки тока, большей 6000 А/м 2 ч, ведет к тому, что период непрерывного наращивания рыхлого металла становится меньше 60 мин (табл. 1, гр,7). При этом увеличива ется трудоемкость обслуживания электролизера за счет необходимости частого сьема порошкообразного.никеля.. Проведение электролиза со скоростью линейной развертки тока, меньшей 45 2000 А/м ч, ведет к снижению диффузионных ограничений у фронта роста осадка и кристаллизации металла в условиях, близких к предельным.Следствием этого является увеличение 50 содержания в порошке крупных фракций выше нормы (табл, 1, гр.2).Электролиз никелевого порошка при линейно возрастающей катодной плотности тока со скоростью 200-600 А/м 2 ч, Ы позволяет получать порошок, соответствующий ГОСТ 9722-79 с низкимудельным расходом электроэнергии 6,4-8,3 кВт/ч/кг. При существующемв производстве неизменном значениитока непременным условием полученияникелевых порошков является использование высоких плотностей тока в течение всего периода наращивания осадка. Следствием этого является высокий удельный расход электроэнергии(табл. 1, гр.8). При использованиинизких плотностей тока в процессеэлектролиза происходит быстрое снижение диффузионных ограничений у поверхности растущего осадка. В процес"се длительного электролиза это приводит к тому, что большую часть времени кристаллизация металла происходит в условиях, близких к предельным.Такое изменение механизма кристаллизации способствует увеличению поперечного размера дисперсных частиц(табл. 1, гр,9) и, в конечном итоге,ведет к образованию в верхних слояхдисперсного осадка плотной коркикомпактного металла. Проведение5 12571электролиза при линейном увеличенииплотности тока в выбранном интервале скоростей (2000-6000 А/м ч) позволяет увеличивать задаваемую плотность тока в соответствии с увеличением поверхности фронта роста дисперсного осадка, Г 1 ри этом в течениепродолжительного времени электролиза(до 164 мин) у поверхности осадка сохраняются глубокие диффузионные огра Оничения и в то же время величинаплотности тока не достигает слишкомбольших значений, что обеспечиваетнебольшое падение напряжения в электролите, небольшое напряжение на ванне и низкий удельный расход электроэнергии.Уменьшение верхнего предела, докоторого производится развертка тока,ниже 5560 Л/м приводит к сокращению 20времени между съемами порошка до30 мин и меньше (см. табл,2, гр.2),что приводит к повышению трудоемкости обслуживания электролизеров.Увеличение верхнего предела плотности тока выше 6670 Л/м (например10000 Л/м) сопровождается увеличением удельного расхода электроэнергии до 9,5 кВт ч/кг (табл. 2, гр.б).В этом случае исчезает эффект сниже- ЗОния удельного расхода электроэнергиив предлагаемом способе по сравнениюс известным (табл. 1, гр9).Изменение верхнего предела плотности тока в интервале плотности. тока 5560-6670 А/м 0 позволяет увеличитьвремя между съемами порошка с катода(табл. 2) при сохранении низкогоудельного расхода электроэнергии(6,4-8,3 кВт ч/кг) без ухудшения его 40свойств,П р и и е р 1, В электролизнуюванну заливают электролит (рЕ 1 4,8)следующего состава, г/л:СульФат никеля ЯИ.ЬО 7 Н О 57,4Хлорид натрия 200Хлорид аммония 50В ванну завешивается плоский никелевый катод площадью 18 см и дваникелевых анода при отношении рабочей поверхности катода к поверхностианода 1: 12. Катодная плотность токалинейно изменяется от 167 до6670 Л/м со скоростью 6000 А/м .в утечение 65 мин. Начальное значениеплотности тока 167 А/м является величиной предельной плотности тока 20 Ьосаждения никеля в электролите выбранного составаЭлектролиз ведется непрерывно при скорости циркуляции 0,45 л/А ч и температуре 50 С. Порошок в течение 65 мин не счищается с катода.П р и м е р 2. В электролизную нанну заливают электролит (рН 4,8) следующего состава, г/л:Сульфат никеляИЫ 07 н О 47,8Хлорид натрия 200Хлорид аммония 50Катодная плотность тока линейно изменяется от 130 до 5560 А/м со скоростью 2000 А/м в течение 164 мин. Начальное значение плотности тока 130 А/м является величиной предельной плотности тока осаждения никеля в электролите выбранного состава. Остальные условия электролиза аналогичны изложенным в примере 1,П р и м е р 3. В электролизную ванну заливают электролит (рН 4,8) следующего состава, г/л:Сульфат никеляИБО 7 Н 20 57 4Хлорид натрия 200Хлорид аммония 50Катодная плотность тока линейно :изменяется от 167 до 5560 А/м 2 со скоростью 4000 А/м в течение 81 мин. Остальные условия электролиза аналогичны изложенным в примере 1. Порошок в течение 81 мин не счищается с катода.Согласно известному способу при использовании постоянной высокой плотности тока (5000 А/м) процесс электролиза характеризуется большим удельным расходом электроэнергии (табл. 1, гр.8), При уменьшении задаваемой плотности тока до 1000 А/м 2 удельный расход электроэнергииуменьшается (табл. 1, гр,9), хотя остается еще достаточно высоким. Однако при этом наблюдается резкое увеличение среднего размера частиц никеле-, вого порошка и содержания крупных Фракций в порошке. Полученный в этих условиях никелевый порошок не соответствует требованиям ГОСТ 9722-79.ъф Предлагаемый способ получения никелевого порошка электролизом обеспечивает по сравнению с известным снижение удельного расхода электроэнергии и трудоемкости процесса получе1257120 Составитель Н.ТуминРедактор Н,Швыдкая Техред И.Попович Корректор. А. Тяско Заказ 4883/21 Тираж 615 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 ния никелевого порошка за счет исключения операции отсева фракции250 мкм; дает возможность регулирования величины среднего размерачастиц никелевого порошка изменениемскорости возрастания плотности тока.