X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Основные направления развития порошковой металлургии связаны прежде всего с преодолением затруднений в осуществлении процесса литья тугоплавких редких металлов и с возможностями производства порошковых материалов и изделий со специфическими свойствами, не достижимыми другими технологическими способами. Производство металлических порошков методом электролиза водных растворов с успехом конкурирует с другими известными методами.

В настоящее время в промышленных масштабах получают порошки меди, серебра, железа, хрома, цинка, никеля, кадмия, свинца, олова, сурьмы, а также их сплавов. Характер образующихся катодных осадков зависит как от индивидуальных особенностей металлов, так и от состава электролита и условий электролиза. Некоторые металлы, например никель, цинк, кобальт образуют равномерные плотные мелкозернистые осадки почти независимо от природы электролита. Другие, например серебро, кадмий растут в виде отдельно, сильно разветвляющихся кристаллов при электролизе растворов простых солей, в то время как из растворов комплексных цианистых солей эти металлы выделяются в виде совершенно ровного гладкого слоя. Основные факторы, влияющие на размер частиц, состав и структуру электролитических порошков – плотность тока, температура, кислотность и концентрация водного электролита. Размер частиц порошков и их гранулометрический состав определяются в первую очередь плотностью тока, при этом, как правило, повышение плотности тока способствует выделению на катоде более дисперсных осадков. Например, при электролизе комплексных цианистых растворов, в которых концентрация катионов выделяемого металла ничтожно мала, следовало бы ожидать образования порошкообразных осадков, но на самом деле из цианистых растворов порошкообразные осадки не получаются даже при очень высоких плотностях тока и при этом одновременном выделении водорода вместе с осаждаемым металлом [1].

Метод порошковой металлургии позволяет изготовлять многие изделия из обычных материалов и с обычными свойствами, но с лучшими технико-экономическими показателями производства по сравнению с изделиями, полученными традиционной технологией.

Наконец, важным направлением порошковой металлургии является производство металлических порошков, предназначенных для непосредственного использования (краски, пиротехнические и взрывчатые смеси, катализаторы, сварочные материалы и др.), в том числе для упрочнения и защиты от коррозии деталей машин и приборов методами напыления [1,2].

Электролизом водного раствора солей свинца и висмута в присутствии толуольного раствора полидифенилбутадиена получен металлополимер, содержащий около 80 % мелкодисперсных частичек свинцово-висмутового сплава. Испытания этого материала показали, что температура перехода его в сверхпроводящее состояние значительно выше, чем у чистого сплава того же состава [3,4].

 

Рис. 1. Электрическая схема установки для получения висмутового порошка:

1 – выпрямитель; 2 – резистор; 3 – висмутовый электрод; 4 – графитовый электрод;

5 – стеклянный электролизер, 100 мл; 6 – ключ; 7 – электронный осциллограф;

8 – сопротивление, 1 Ом; 9 – амперметр

Для получения висмутового порошка, нами собрана установка, схема которой показана на рисунке 1. Электролиз проводили при 25 С в течении 30 мин. В качестве электролита использовали 1 М раствор соляной кислоты, содержащий в составе трехвалентный висмут, концентрацию которого меняли в пределах 0-20 г/л. Катодом служил графитовый стержень.

 

Рис. 2. Влияние плотности тока на висмутовом электроде на выход по току

порошка висмута: i_гр= 500 А/м²; = 30 мин; t= 25 C; C_HCl= 1 M; C_Bi= 5 г/л

Полученный висмутовый порошок промывали 0,5 %-ным раствором мыла, для предотвращения окисления и сушили. Как показали результаты исследований (рис.2.) в солянокислом электролите по мере увеличения анодной плотности тока на висмутовом электроде выход по току висмутового порошка снижается. Это явление можно объяснить тем, что с повышением плотности тока висмутовый электрод пассивируется и толщина оксидных пленок увеличивается.

С повышением концентрации висмута (ІІІ) в электролите выход по току висмутового порошка закономерно возрастает (рис.3.). Это связано с тем что, при низких концентрациях количество необходимого висмута не успевает растворятся и переходить в раствор.

 

Рис. 3. Влияние концентрации висмута (III) в электролите на выход по току

порошка висмута: i_Bi= 500 А/м²; i_гр= 500 А/м²; = 30 мин;

t= 25 C; C_HCl= 1 M

Таким образом, нами изучено возможность получения висмутового порошка в водном растворе соляной кислоты. Установлено влияние плотности тока и концентрации висмут-иона на выход по току получения висмутового порошка. Показано, что полученным продуктом электролиза в водном солянокислом растворе является рыхлый порошок висмута черного цвета.

Литература

С.С. Кипарисов, Г.А. Либенсон. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1991. -432 с.

Агрикола (Георг Бауер). Де ре металлика. 1556.

Козин Л.Ф. Электроосаждение и растворение многовалентных металлов. – Киев: Наукова думка, 1989. - 464 с.

И.Р. Полывянный, А.Д. Абланов, С.А. Батырбекова. Висмут. – Алма-Ата: Наука, 1989. - 316 с.

Код для цитирования: Скопировать