Электрохимический способ получения медного порошка

(51) 25 5/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технический результат достигается способом получения ультрадисперсных порошков меди путем электролиза сернокислого раствора трехвалентного титана, отличительной особенностью которого является то, что электролиз проводят в отсутствии ионов медив исходном электролите. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при анодной поляризации медный электрод растворяется с образованием ионов меди ,которые в прианодном пространстве сразу же взаимодействуют с ионами титана. Образовавшиеся ионы титанадиффундируют в катодное пространство и восстанавливаются на титановом катоде, а на поверхности анода формируются наноразмерные порошки меди. Восстановленные на катоде ионы титанав прианодном пространстве вновь участвуют в формировании новых порций наноразмерных порошков меди. Этот процесс повторяется циклически, т.е. ионы титанапрактически не расходуются. В результате электролиза медный анод переходит в дисперсное порошкообразное состояние. Средние размеры частиц полученных порошков составляют 0,011-0,095 мкм. Выход по току образования порошка меди практически равен 100.(72) Баешов Абдуали Баешова Ажар Коспановна Баешов Каныш Абдуалиевич Ильченко Александр Анатольевич Нуриманов Мухтарбек Ануарбекович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА(57) Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к электрохимическим способам получения дисперсных порошков меди. Задачей изобретения является получение однородных наноразмерных порошков меди с высокими выходами по току. Техническим результатом настоящего изобретения является получение наноразмерных порошков меди с высоким выходом по току и упрощение процесса, а также улучшение условий труда. Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к электрохимическим способам получения дисперсных порошков меди. Медный порошок широко применяется в изготовлении пористых бронзовых вкладышей для подшипников,медно-графитовых щеток и сердечников для электрических и электротехнических приборов, при производстве порошковых металлургических деталей, в качестве катализатора и цементатора в многочисленных химических процессах, а также для многих других целей в химической,приборостроительной,электротехнической,авиационной и машиностроительной промышленностях. Наиболее близким по технической сущности к достигаемому техническому результату является электрохимический способ получения медного порошка. /Баешов А., Кожаков Б.Е., Букетов Е.А. Способ получения порошка меди. А.с. СССР 1082066 от 12.07.82, С 25 С 5/02/, сущность которого заключается в том, что электролиз проводят в сернокислом растворе сульфата медив присутствии 2-4 г/л ионов титана . В данном случае, т.е. при введении ионов титаначасть тока, которая в ранее известных способах расходовалась на выделение водорода, частично расходуется на восстановление ионов титанадо ионов титанасогласно реакции 43.(2) В результате реакции (2) дополнительно образуется мелкодисперсный порошок меди и выход по току образования порошка повышается. К тому же, происходит регенерация ионов титана ,они на катоде вновь восстанавливаются по реакции(1), т.е. реакция восстановления ионов меди циклически повторяется. По известному способу в отсутствии ионов титанавыход по току образования порошка меди составляет 71,8, а при добавлении 4 г/л ионов титана- 95,2, т.е. выход по току образования порошка повышается более чем на 20. Известный способ имеет следующие надостатки 1. Выделение водорода на катоде совместно с образованием порошка меди полностью не исключается, в этой связи выход по току порошка металла не превышает 95,2, а также не исключается проблема постепенного подщелачивания прикатодного слоя электролита с нежелательными последствиями. Кроме того,наблюдается ухудшение условий труда, связанное с загрязнением окружающей среды аэрозольными частицами электролита, содержащими серную кислоту. 2. Примерно 10-15 порошка меди имеет высокую дисперсность и размеры их частиц 0,11,0 мкм, а остальную часть составляют частицы с размерами 40-60 мкм. 3. Медный анод растворяется практически со 100-м выходом по току, а выход по току 2 восстановления ионов мединамного ниже, чем 100, в этой связи происходит повышение концентрации ионов медив растворе корректировка состава электролита требует дополнительных технологических операций. Задачей изобретения является получение однородных наноразмерных порошков меди с высокими выходами по току. Техническим результатом настоящего изобретения является получение наноразмерных порошков меди с высоким выходом по току и упрощение процесса, а также улучшение условий труда. Технический результат достигается способом получения ультрадисперсных порошков меди путем электролиза сернокислого раствора трехвалентного титана, отличительной особенностью которого является то, что электролиз проводят в отсутствии ионов медив исходном электролите. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что при анодной поляризации медный электрод растворяется с образованием ионов меди (И) 0-22,(3) которые в прианодном пространстве сразу же взаимодействуют с ионами титана 2304,(4) ионы титанадиффундируют в катодное пространство и восстанавливаются на титановом катоде согласно реакции (1), а на поверхности анода формируются наноразмерные порошки меди, т.е. происходящие реакции можно представить следующей схемой Образовавшиеся на катоде ионы титанав прианодном пространстве вновь участвуют в формировании новых порций наноразмерных порошков меди. Этот процесс повторяется циклически, т.е. ионы титана 100 г/л серной кислоты и 20 г/л ионов трехвалентного титана. Электролиз проводят при плотностях тока на аноде 100 А/м 2 и на катоде 50 А/м 2, такие значения плотностей тока достигаются при соотношении площадей поверхности медного анода и титанового катода, равном 12. Электролиз проводят при комнатной температуре, продолжительность опыта составляет 15 минут. Выход по току образования порошка 99,95. Средние размеры частиц медного порошка составляют 0,011 - 0,095 мкм. Пример 2. Условия опыта как в примере 1. Плотность тока на аноде 150 А/м 2, а на катоде 75 А/м 2. Выход по току образования порошка 99,94. Средние размеры частиц медного порошка составляют 0,015 -0,091 мкм. Пример 3. Условия опыта как в примере 1. Плотность тока на аноде 200 А/м 2, а на катоде 100 А/м 2. Выход по току образования порошка 99,91. Средние размеры частиц медного порошка составляют 0,020 -0,090 мкм. Таким образом,предложенный способ получения порошка меди имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом 1. Средние размеры частиц полученных порошков составляют 0,011 -0,095 мкм. 2. Выход по току образования порошка меди практически равен 100, исключается разбаланс по ионам медив растворе, что упрощает технологический процесс. 3. На катоде не выделяется водород, в этой связи окружающая среда не загрязняется аэрозольными частицами, содержащими серную кислоту, что приводит к улучшению условий труда. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Электрохимический способ получения медного порошка из сернокислых растворов титана,включающий использование медного анода,титанового катода и присутствие ионов титана в концентрации 20 г/л и отсутствие ионов меди в сернокислом растворе, отличающийся тем, что электролиз проводят в течение 15 минут при соотношении площадей поверхности медного анода и титанового катода, равном 12, а плотностях тока на аноде 100-200 А/м 2 и на катоде 50-100 А/м 2,соответственно.