Способ получения нанопорошков меди



Способ получения нанопорошков меди
Способ получения нанопорошков меди
Способ получения нанопорошков меди
Способ получения нанопорошков меди
Способ получения нанопорошков меди

 


Владельцы патента RU 2585582:

Акционерное общество "Особое конструкторско-технологическое бюро "ОРИОН" (RU)

Изобретение относится получению нанопорошка меди. Способ получения нанопорошка меди включает растворение медного анода с последующим восстановлением меди из электролита на титановом рифленом виброкатоде, по окончании электролиза полученный медный нанопорошок фильтруют под избыточным давлением инертного газа, промывают дистиллированной водой из расчета 1 л воды на 100 г нанопорошка и сушат при температуре 90-110°С в атмосфере аргона в течение 30-45 минут. В качестве электролита используют состав, содержащий 50-55 г/л хлорида аммония и 10-15 г/л поливинилпирролидона. Электролиз ведут при катодной плотности тока 0,3 А/см3 и анодной плотности тока 0,05 А/см2. Обеспечивается снижение агломерации порошка и повышение его устойчивости к окислению кислородом воздуха. 2 ил., 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к электрохимическим методам получения медных порошков, и может найти применение в производстве антикоррозионных композиционных материалов, порошковой металлургии и других отраслях промышленности.

Известен способ получения медного порошка электролизом из сульфатных растворов. [патент 2022717 от 03.07.1991], заключающийся в электролитическом растворении медных анодов, осаждении порошка в виде губчатых осадков на катодах при циркуляции электролита и снятии губки с катодов. Процесс проводится при установившемся напряжении на ванне, подачу и циркуляцию электролита осуществляют сверху вниз параллельно плоскости электродов при полной замене электролита в ванне в течение 2-3 часов. Применяют биполярные электроды, катоды выполнены из свинца. Медь осаждается в виде дисперсионной губки на катодной стороне биполярных электродов, ссыпается с катодной поверхности, накапливается в донной части и выносится через канал электролитом.

Недостатками является сильная агломерированность частиц порошка и возможность снижения производительности за счет коррозии медного порошка.

Наиболее близким к заявленному является способ получения медных порошков из медьсодержащих аммиакатных отходов, включающий растворение отходов и последующий электролиз раствора. Процесс ведут на виброэлектродах, а анод выполнен из анодированного свинца, при следующем соотношении компонентов в электролите 40-60 г/л хлорида натрия на 20-30 г/л медьсодержащих аммиакатных отходов [патент №2469111 от 10.12.2012. Бюл. №34].

Недостатками является высокая агломерация и низкая устойчивость порошка к окислению кислородом воздуха, что снижает его срок хранения.

Перед авторами стояла задача снижения агломерации и повышение устойчивости к окислению кислородом воздуха медных частиц и увеличение срока хранения.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения медного порошка, заключающемся в электролизе электролита на виброкатодах, электролит состоит из 50-55 г/л водного раствора NH4Cl и 10-15 г/л поливинилпирролидона, а процесс ведут с использованием медного анода при катодной плотности тока 0,3 А/см2 и анодной плотности тока 0,05 А/см2 в течение 3-х часов, по окончании электролиза порошок выделяют из полученной суспензии в атмосфере аргона. Выделение порошка включает: отделение фильтрата на фильтре под избыточным давлением аргона 0,15-0,2 МПа, промывку медного порошка на том же фильтре дистиллированной водой из расчета 1 л воды на 100 г порошка в атмосфере аргона и сушку на том же фильтре при температуре 90-110°С в течение 40-45 минут. При этом материалом катода является титан, что совместно с формой обеспечивает пониженную адгезию частиц порошка.

Сущность изобретения состоит в том, что в процессе электролиза происходит растворение медного анода с образованием аммиакатных комплексов меди (I), которые восстанавливаются на виброкатоде с образованием наночастиц порошка. Рифленая поверхность катода в сочетании с вибрацией способствует созданию турбулентных потоков в приэлектродном слое, за счет которых частицы порошка отделяются от поверхности катода и осыпаются на дно электролизера.

Для образования аммиакатных комплексов меди состав электролита содержит хлорид аммония, который за счет своих буферных свойств препятствует подщелачиванию прикатодного слоя электролита. Молекулы поливинилпирролидона, введенного в состав электролита, хемосорбируются на поверхность порошка, образуя защитную пленку, чем замедляют их рост и агломерацию. Выбор катодной плотности тока обусловлен получением максимальной производительности по медному порошку. При больших плотностях тока производительность снижается за счет побочной химической реакции образования оксида меди (I) вследствие подщелачивания прикатодного слоя. Анодная плотность тока выбирается так, чтобы исключить солевую пассивацию медных анодов. Проведение операции выделения порошка из суспензии в атмосфере инертного газа (аргона) необходимо для предотвращения окисления мокрого порошка кислородом. Избыточное давление инертного газа создается для ускорения процессов отделения фильтрата и промывной воды. Норма расхода воды на промывку выбирается для полной отмывки порошка от солевых компонентов электролита. Сушка после промывки проводится при температуре 90-110, исключающей деструкцию поливинилпирролидона, хемосорбированного поверхностью порошка.

Пример реализации способа.

Электролит, содержащий 50-55 г/л водного раствора хлорида аммония и 10-15 г/л поливинилпирролидона, помещали в электролизер с медным анодом и рифленым титановым виброкатодом, включали вибропривод и пропускали постоянный ток в течение 3 часов. Полученную суспензию перемещали на фильтр и создавали над ней избыточное давление аргона 0,15-0,2 МПа. После окончания отделения фильтрата на мокрый порошок подавали промывную воду из расчета 1 л воды на 100 г порошка. Затем на медный порошок подавали поток аргона, нагретого до 90-110°С, и сушку осуществляли в течение 40-45 минут. После остывания высушенного порошка его отделяли от фильтра, после чего исследовались основные свойства. Результаты исследованных составов представлены в таблице 1, а свойства получаемых нанопорошков - в таблице 2.

Техническим результатом предлагаемого способа является увеличение содержания наноразмерных частиц меди, снижение их агломерируемости и повышение устойчивости к окислению кислородом воздуха. Повышается коррозионная стойкость порошка на воздухе за счет образования на поверхности наночастиц меди полимерной оболочки.

Для доказательства повышения устойчивости частиц к окислению кислородом воздуха представлены графики: на фиг. 1 представлены ТГ и ДСК чистого нанопорошка меди, на фиг 2. представлены ТГ и ДСК нанопорошка меди с полимерной оболочкой.

В работе использовали термоанализатор STA-449C; анализ проводили в режиме линейного нагрева в интервале 10-600°С со скоростью нагрева 10 град/мин в атмосфере воздуха. Представлены термограммы нанопорошка меди (фиг. 1) и нанопорошка меди, полученного по предлагаемой заявке (фиг. 2). Характер изменения вида зависимостей ТГ и ДСК с ростом температуры позволяет сделать вывод о значительном различии реакционной способности данных образцов по отношению к окислению в воздухе. Образец 1 начинает окисляться уже при незначительном нагревании (25-140°С) при этом масса образца возрастает на 1-1,5%. Процесс интенсивного окисления протекает в интервале температур 140-300°С, при этом общий прирост массы составляет 14,93%, дальнейшее окисление нанопорошка меди протекает при незначительном возрастании скорости процесса вплоть до 600°С.

На фиг. 2 представлены кривые ТГ и ДСК в интервале температур 10-600°С для нанопорошка меди, заключенного в полимерную оболочку. Как видно из кривой ТГ, на отрезке 0-160°С происходит незначительное уменьшение массы 1,5-2%, что можно охарактеризовать удалением с поверхности нанопорошка летучих соединений и остаточной влаги. В интервале температур 160-260°С падение массы составляет 13%, что объясняется деструкцией полимера и его частичным удалением с поверхности нанопорошка меди, в температурном интервале 260-340°С кривая ТГ показывает снижение интенсивности уменьшения массы, что характеризуется почти полным удалением полимера с поверхности нанопорошка и началом окисления нанопорошка. После 340°С на кривой ТГ начинается процесс окисления медного нанопорошка, прирост массы на отрезке кривой ТГ в интервале температур 340-600°С составляет 7,92%.

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемый нами способ получения нанопорошков меди отвечает требованию изобретательского уровня и может быть использован в промышленности, а также проведенный патентно-информационный поиск позволяет нам судить о новизне изобретения и предлагаемый нами способ получения нанопорошков меди может быть защищен патентом Российской Федерации.

Способ получения нанопорошка меди, включающий электролиз электролита с использованием виброкатода, отличающийся тем, что в качестве электролита используют состав, содержащий 50-55 г/л хлорида аммония, 10-15 г/л поливинилпирролидона, а электролиз ведут с использованием титанового рифленого виброкатода и растворимого медного анода в течение 3 часов при катодной плотности тока 0,3 А/см3 и анодной плотности тока 0,05 А/см2, по окончании электролиза полученный медный нанопорошок фильтруют под избыточным давлением инертного газа, промывают дистиллированной водой из расчета 1 л воды на 100 г нанопорошка и сушат при температуре 90-110°С в атмосфере аргона в течение 30-45 минут.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при производстве паяльных паст. Получают суспензию порошка припоя с электролитом в ванне электролизера.

Изобретение относится к получению медьсодержащего материала в виде металлической подложки с нанесенными на нее микрочастицами меди. Ведут электроосаждение на металлическую подложку монослоя икосаэдрических микрочастиц меди с размером от 5 мкм до 15 мкм, обладающих шестью осями симметрии пятого порядка, из электролита в виде сернокислого медного раствора при перенапряжении 30-150 мВ.

Изобретение относится к технологии получения медного электролитического порошка с размером частиц менее 63 мкм с удельной поверхностью в диапазоне от 1900 до 2500 см2/г и насыпной плотностью менее 0,75 г/см3.
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения оксида меди (I) включает электрохимическое окисление и диспергирование электродов в электролизере в растворе хлорида натрия.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения наноразмерных частиц включает электроплазменную обработку поверхности электролита в виде солевого раствора, содержащего индуцированные ионы металлов или полупроводников с формированием из них частиц заданного размера.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Мелкодисперсный порошок серебра получают электролизом раствора азотнокислого серебра с концентрацией серебра 15-60 г/дм3 и свободной азотной кислоты 5-20 г/дм3 при постоянном токе плотностью 1,5-2,0 А/дм2.
Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ электрохимического получения металлического порошка включает электролиз раствора солей металлов с катодным восстановлением ионов металлов в условиях плазмы.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу получения порошков металлов методом электролиза. Способ включает использование растворимых и нерастворимых анодов одновременно, при этом водный раствор электролита содержит соль соответствующего металла и буферные добавки.
Изобретение относится к получению ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ включает получение порошка оксида никеля из металлических никелевых электродов электролизом в щелочном растворе гидроксида натрия.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению медных порошков. Способ получения медного электролитического порошка с содержанием кислорода не более 0,15% включает электролиз, промывку от электролита, стабилизацию, отмывку от избытка стабилизатора, сушку, размол и просев.
Изобретение относится к способу выщелачивания оксида меди без использования серной кислоты. Способ включает пропитку руды, содержащей оксид меди, органическим незагрязняющим выщелачивающим агентом, представляющим собой водный раствор, состоящий из трикарбоновой кислоты (С6Н8О7) и воды (H2O) и имеющий рН в диапазоне от 1,0 до 5,0.

Изобретение относится к технологии получения медного электролитического порошка с размером частиц менее 63 мкм с удельной поверхностью в диапазоне от 1900 до 2500 см2/г и насыпной плотностью менее 0,75 г/см3.

Изобретение относится к способу экстракции железа из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу получения меди. Способ электролитического получения меди включает электролитическое анодное растворение медьсодержащего сырья в сернокислом медьсодержащем электролите с осаждением меди на катоде.
Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу выделения серебра из медного серебросодержащего сплава в процессе электролитического получения меди.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению медных порошков. Способ получения медного электролитического порошка с содержанием кислорода не более 0,15% включает электролиз, промывку от электролита, стабилизацию, отмывку от избытка стабилизатора, сушку, размол и просев.
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению цветных, благородных металлов и их сплавов, получаемых при утилизации электронных приборов и деталей.

Изобретение относится к области электрохимических методов получения медных порошков и может найти применение в производстве катализаторов, порошковой металлургии, антифрикционных смазках, гальванопластике, процессах очистки стоков от ионов меди.

Изобретение относится к способу получения высококачественной меди. .
Изобретение относится к гидрометаллургическому использованию катодов, полученных путем электролиза. .

Изобретение относится к способу изготовления композитного катодного материала. Способ включает следующие стадии: получение гидрогеля или ксерогеля V2O5; выдержка в герметичном тефлоновом автоклаве при температуре 130-200°C и давлении 100-600 МПа в течение суток смеси, содержащей гидрогель или ксерогель V2O5, и углеродного материала с получением композиционного материала, содержащего наностержни V2O5 в оболочке из графена; центрифугирование полученного композиционного материала; промывка композиционного материала; сушка композиционного материала при температуре 50°C.
Наверх