Способ получения никелевого порошка электролизом из сульфат- хлоридного электролита

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Б 4 С 25 С 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Б1ММф " «" :У . 5 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3886138/22-02 (22) 15.04.85 (46) 15.09.86. Бюл. У 34 (71) Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова (72) И.Б.Мурашова, Т.Н.Тишкина, А.В.Помосов и И.Г.Hhazoa (53) 621.762.274 (088.8) (56) Помосов А.В. и др. — Порошковая металлургия, 1966, У 7 с.1-9.

Дроздов Б.В. — Журнал прикладной химии, 1955, т.28, с.45-51.

„„SU„„1257120 А1 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЕВОГО

ПОРОШКА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ИЗ ВОДНОГО PACTВОРА СУЛЬФАТ-ХЛОРИДНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода электроэнергии, электролиэ ведут при линейно изменяющемся токе в интервале плотностей тока от минимального значения, определяемого величиной удельной плотности тока осаждения никеля в электролите выбранного состава, до максимального, находящегося в интервале 5560-6670 А/м со скоростью

2000-6000 А/м2 ч.

1257120!

1S

Таблица 1

"у

Предлагаемый способ (линейно изменяющийся ток) Прототип (постоянный ток) Свойства электролита

4 5 6

Катодная плотность тока, A/м

167- 130- 167- 167- 167- 167- 5000 1000

5560 5560 5560 5560 6670 5560

Скорость развертки тока, A/ ã

1500 2000 3000 4000 6000 10000

Концентрация

NiSo4 7Н20» г/л 57,4 47,8

57 ° 4 57э4 57 ° 4 57в4 71э7 119э5

Интервал времени съема, мин

33 120 60

216 164 108 81

Средний размер частиц, мкм

110 253

110 79

174 154 119 120

Содержание, Х фракции с размерами частиц 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

6,75 6,9 6,7 8,3

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения порошков, и может быть использовано при получении никелевых порошков электролизом. 5

Целью изобретения 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/м со скоростью 2000—

6000 A/м ч.

При содержании в растворе 47,857,4 г/л М180„ 7Н 0 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 pasa 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 представлены в табл. 1 и 2.

1257120

Та блица 2

l

Показатели по предлагаемому способу (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

130 167 167 167

130

Концентрация

ИМБО„ 7Н О, г/л

47,8 57,4 57,4 57,4

47,8

Скорость развертки тока, А/м .ч

6000

4000 6000 6000 6000

Интервал времени съема, мин

81 60 65 82

Средний размер частиц, мкм

110 113 110 120

Содержание, 7. фракций с размером частиц более 250 мкм 0,7

02 05 054 04

Удельный расход электроэнергии, кВт.ч/кг

8,3 7,6 6,4 9,5

5,7

Проведение электролиза со скорос- 35 тью линейной развертки тока, большей

6000 А/м2 ч, ведет к тому, что период непрерывного наращивания рыхлого металла становится меньше 60 мин (табл. 1, гр.7). При этом увеличива- 4р 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 so содержания в порошке крупных фракций выше нормы (табл. 1, rp.2).

Электролиз никелевого порошка при линейно возрастающей катодной плотности тока со скоростью 200-600 А/м ч. 5s позволяет получать порошок, соответствующий ГОСТ 9722-79 с низким удельным расходом электроэнергии

6,4-8,3 кВт/ч/кг. При существующем в производстве неизменном значении тока непременным условием получения никелевых порошков является использование высоких плотностей тока в течение всего периода наращивания осадка. Следствием этого является высокий удельный расход электроэнергии (табл. 1, гр.8). При использовании низких плотностей тока в процессе электролиза происходит быстрое снижение диффузионных ограничений у поверхности растущего осадка. В процессе 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 слоях дисперсного осадка плотной корки компактного металла. Проведение

5 12571 электролиза при линейном увеличении плотности тока в выбранном интервале скоростей (2000-6000 А/м ч) позволяет увеличивать задаваемую плотность тока в соответствии с увеличением поверхности фронта роста дисперсного осадка, При этом в течение продолжительного времени электролиза (до 164 мин) у поверхности осадка сохраняются глубокие диффузионные огра- 10 ничения и в то же время величина плотности тока не достигает слишком больших значений, что обеспечивает небольшое падение напряжения в электролите, небольшое напряжение на ван- 15 не и низкий удельный расход электроэнергии.

Уменьшение верхнего предела, до которого производится развертка тока, ниже 5560 Л/м приводит к сокращению времени между съемами порошка до

30 мин и меньше (см. табл.2, rp.2), что приводит к повышению трудоемкости обслуживания электролизеров.

Увеличение верхнего предела плот- >5 ности тока выше 6670 Л/м (например

10000 A/м ) сопровождается увеличением удельного расхода электроэнергии до 9,5 кВт ч/кг (табл. 2, гр.6).

В этом случае исчезает эффект сниже- З0 ния удельного расхода электроэнергии в предлагаемом способе по сравнению с известным (табл. 1, гр ° 9).

Изменение верхнего предела плотности тока в интервале плотности. тока 5560-6670 А/м опозволяет увеличить время между съемами порошка с катода (табл. 2) при сохранении низкого удельного расхода электроэнергии (6,4-8,3 кВт.ч/кг) без ухудшения его 40 свойств.

П р и и е р 1. В электролизную ванну заливают электролит (рН 4,8) следующего состава, г/л:

Сульфат никеля 45

И ЬО 7H О 57,4

Хлорид натрия 200

Хлорид аммония 5Î

В ванну завешивается плоский никелевый катод площадью 18 см и два 50 никелевых анода при отношении рабочей поверхности катода к поверхности анода 1: 12. Катодная плотность тока линейно изменяется от 167 до

6670 Л/м со скоростью 6000 А/м .в «5 течение 65 мин. Начальное значение плотности тока 167 А/м является величиной предельной плотности тока

20 Ь осаждения никеля в электролите выбранного состава..

Электролиз ведется непрерывно при скорости циркуляции 0,45 л/А.ч и температуре 50 С. Порошок в течение

65 мин не счищается с катода.

Пример 2. В электролизную нанну заливают электролит (рН 4,8) следующего состава, г/л:

Сульфат никеля

NiS0 7Н,О 47,8

Хлорид натрия 200

Хлорид аммония 50

Катодная 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.

Пример 3. В электролизную ванну заливают электролит (рН 4,8) следующего состава, г/л:

Сульфат никеля

NiS0q 7Н20 57 4

Хлорид натрия 200

Хлорид аммония 50

Катодная плотность тока линейно

:изменяется от 167 до 5560 А/м 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/м2 удельный расход электроэнергии уменьшается (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.

Предлагаемый способ получения никелевого порошка электролизом обеспечивает по сравнению с известным снижение удельного расхода электроэнергии и трудоемкости процесса получе1257120

Составитель H.Tóìèí

Редактор Н.Швыдкая Техред И.Попович Корректор. А. Тяско

Заказ 4883/21 Тираж 615 Пбдписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 ния никелевого порошка за счет исключения операции отсева фракции

> 250 мкм; дает возможность регулирования величины среднего размера частиц никелевого порошка изменением скорости возрастания плотности тока.