ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролитическое получение металлических порошков из "Практикум по прикладной электрохимии" Порошки металлов применшот в различных отраслях промышленности в порошковой металлургии для изготовления, например, специальных изделий (точных по размерам, пористых, слоистых и т. д.), твердых слитков из тугоплавких металлов, в производстве лакокрасочных материалов, в производстве аккумуляторов, в гидрометаллургии, в химической промышленности, в качестве катализаторов (цинк) в реакциях органического синтеза и других отраслях промышленности. [c.109] Получение металлических порошков электролитическим способом основано на восстановлении металлов из растворов их солей или расплавов в виде рыхлых губчатых осадков на катоде. Обш ими для большинства металлов условиями образования губчатых осадков на катоде из водных растворов являются низкая концентрация соли осаждаемого металла в электролите и высокая плотность тока. Чем ниже концентрация соли, тем при меньшей плотности тока на катоде образуется губка и наоборот. С повышением плотности тока и понижением температуры электролита губчатый осадок на катоде становится более мелкозернистым, объемистым и рыхлым, но выход металла по току уменьшается, особенно при низкой концентрации соли металла в растворе. С повышением температуры электролита во всех случаях увеличивается нижний предел плотности тока, при котором наступает образование губки. [c.109] Установлено, что переход от компактных к дисперсным отложениям металлов при высоких плотностях тока связан с резким понижением концентрации разряжаюш ихся ионов в прикатодном слое, когда сила тока становится равной предельному току диффузии этих ионов или превышает его. [c.109] При выборе оптимальной плотности тока следует учитывать, что при наращивании рыхлого осадка сильно возрастает катодная поверхность и снижается истинная плотность тока. Поэтому начальная плотность тока, рассчитанная на поверхность основы (гладкого катода), всегда должна быть больше той, которая соответствует предельному току диффузии разряжающихся ионов. [c.109] Разрастание губчатого осадка во время электролиза сложным образом зависит от условий осаждения. Поэтому не всегда строго соблюдается рассмотренная взаимосвязь между условиями электролиза, выходом металла по току и свойствами порошка. [c.110] Губчатый осадок металла плохо удерживается на поверхности катода и при длительном наращивании отделяется от нее уже во время электролиза. Сцепление губки с основой зависит от материала катода, строения, дисперсности и кажущейся толщины или веса осадка. При невысокой дисперсности губки процесс электролиза можно вести периодически, удаляя осадок после достижения определенной кажущейся толщины слоя (й, см) из электролизера в специальное устройство (бак, воронку и т. п.), где губку подвергают дальнейшей обработке промывают, очищают от гидроокисей и др. Если же образуется высокодисперсная, так называемая самоосына-ющаяся губка, то процесс целесообразно вести непрерывно, удаляя губку из электролизера, на дне которого она собирается. [c.110] В качестве катодов целесообразно применять нержавеющую сталь или титан, сцепление осадка с которыми затруднено из-за наличия на нх поверхности окисной пленки. Для наиболее равномерного распределения тока по катодной поверхности и получения более однородного по дисперсности осадка рекомендуется применять катоды цилиндрической, эллиптической или шарообразной формы, располагая их в электролизере так, чтобы расстояния между анодом и противоположными участками катода были по возможности одинаковыми. [c.110] Материал анодов и величину их поверхности выбирают таким образом, чтобы состав электролита не изменялся существенно во время электролиза. При электролизе с растворимыми анодами концентрация ионов металла в растворе остается постоянной, если равны катодный и анодный выходы металла по току. При получении губчатых осадков различных металлов в оптимальных условиях катодные выходы по току часто меньше 100%. Поэтому целесообразно применять комбинированные — растворимые и нерастворимые — аноды, подбирая соотношение их площадей в зависимости от катодной плотности тока и выхода металла по току. [c.110] После электролиза губчатый осадок металла тщательно промывают водой (в некоторых случаях ацетоном, этиловым спиртом и т. п.) до полного удаления остатков электролита и высушивают под вакуумом или в других специальных условиях, исключающих возможность окисления или самовозгорания губки. В отдельных случаях в электролит или промывные воды вводят поверхностно-активные вещества — стабилизаторы, предохраняющие губку от окисления. [c.110] Цель работы — ознакомление с электрохимическими процессами получения порошка цинка и выявление влияния различных факторов на свойства (дисперсность, активность) порошка, выход по току, катодную поляризацию. [c.110] Цинковый порошок получают электролизом щелочных (цинкатных) растворов при высоких плотностях тока, соответствующих предельному току диффузии ионов цинка. До предельного тока катодная поляризация в цинкатных электролитах выражается небольшой величиной и мало меняется с изменением состава электролита. Предельный ток диффузии ионов цинка тем ниже, чем ниже температура электролита и концентрация цинка и выше содержание щелочи в растворе. [c.111] С целью повышения дисперсности и однородности цинкового порошка можно добавлять к электролиту (0,1—0,2 н. по гп) 0,05 г/л олеата натрия или смесь 0,05 г/л олеата натрия и 3—5 г/л жидкого стекла. [c.111] Составы применяемых электролитов приведены в табл. 18.1. [c.111] — реостат в цени растворимых анодов Ег — реостат в цепи нерастворимых анодов. [c.111] Номер электролита Концентрация цинка, н. Концентрация КаОН (общ.), н. Концентрация N8011 (своб,), н. [c.112] Газометрйческий метод определения выхода металла по току. Метод применим, если нри электролизе на катоде протекают два процесса — электроосаждение металла и выделение водорода, причем количество электричества, затрачиваемого на эти реакции, соизмеримы. [c.112] Электролиз проводят при компатной температуре. Продолжительность опыта и поверхность катода выбирают так, чтобы получить количество порошка, достаточное для определения активности (около 0,6 г) и определить изменение выхода по току в процессе электролиза. С этой целью применяют стержни с различной поверхностью. Если выбрана низкая плотность тока при условиях, когда выход водорода по току невелик, то применяют стержни диаметром около 5 мм, длиной 9—10 см и ведут электролиз около 1ч. Для электролиза с высокой плотностью тока выбирают катод с меньшей поверхностью, нанример, диаметром 3 мм и длиной 5 см. [c.112] Перед началом опыта бюретку заполняют электролитом с помощью трехходового крана 5 измеряют барометрическое давление Р ар и величину потенциала в отсутствие тока. Затем включают ток рассчитанной величины (см. стр. 111) и поддерживают его строго постоянным. Через определенные промежутки времени (т, ч) измеряют потенциал катода, объем выделившегося водорода ( , мл) и высоту столба электролита в бюретке (к, см), считая от уровня раствора в электролизере. Объем бюретки (100 мл и более) и количество измерений зависят от скорости выделения газа. [c.113] Опыт заканчивают, когда бюретка будет заполнена газом. Поел выключения тока открывают верхний кран бюретки и осторожно сливают оставшийся в бюретке раствор так, чтобы губка не отделялась от катода. Затем бюретку поднимают, подставку с катодом осторожно выгружают из электролизера, губку переносят в стакан шпателем, тщательно отмывают декантацией от раствора холодной водой, до тех пор пока промывная вода не станет нейтральной по реакции с фенолфталеином, отфильтровывают на воронке Бюхнера. [c.113] Необходимо оценить ошибку в определении выхода по току без учета каждой из указанных поправок. [c.114] Вернуться к основной статье