Спооб получения сплавов электролизом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I! II 533677

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 27.09.74 (21) 2062903/01 (51) М. Ел.- С 25С 3/36 с присоединением заявки о

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений ! открытий (23) Приоритет

Оы:бликовано 30.10.76. Бюллетень Л" 10 (53) УДК 669.29.472 (088.8) Дата опубликования описания 09.12.76 (72) Авторы изобретения

В. В. Волейник, В. Г. Вербицкий и А. С, Иванченко

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СПЛАВОВ ЭЛЕ1(ТРОЛИЗОМ

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению покрытий из сплавов или порошков сплавов методом электролиза с растворимым анодом.

Известен способ получения сплавов металлов электролизом в расплавленных средах с растворимым анодом (1).

Известен способ получения сплавов электролизом с растворимыми анодами в перфорированных контейнерах (2).

Недостатком способа является то, что анодное растворение компонентов протекает при разных потенциалах. Это, в свою очередь, предопределяет неравновесность смеси ионов в электролите и протекание вторичной реакции восстановления ионов электроположительных металлов ионами низшей валентности электроотрицательных металлов, образование взвеси электроположительного металла в электролите. Сблизить потенциалы анодов при таком способе можно только уменьшением тока в цепи электр оположительного анода, т. е. резко уменьшить анодный выход этого компонента сплава и обеднить им сплав на катоде.

Стабильно вести процесс можно лишь при анодном растворении близких по электрохимическим свойствам металлов со стандартными электрохимическими потенциалами, отличающпмися не более чем на 0,3 B (титан) и цирконий, ванадий и «ром II т. п.).

Целью изобретения является получение сплавов металлов с отличающимся более чем

5 на 0,3 В стандартным электрохпмнческнм потенциалом, увеличение анодного выхода по токуэлектрополо. китсльных компонентов сплава, исключение вторичных реакций восстановления ионов электроположнтельных металлов

10 в электролите.

Это достигается тем, что процесс ведут путем подключения всех анодов к одному источнику тока при одинаковых внешних электрических сопротивлениях анодов, при поддержаГб нип степени перфорации контейнера наиболее электроотрпцательного анода 1 — 25%, катодной плотности тока 0,3 — 5,0 А/см -, плотности тока па наиболее электроотрицательном аноде

1 — 30 А/см -, плотности тока на остальных

20 анодах 0,05 — 0,5 А/см-".

Сущность способа заключается в том, что процесс растворения всех анодов ведут прп одном потенциале, но близком к потенциалу растворения электроположптельных компонен25 тов. Это условие соблюдается прп подключении всех анодов к одному источнику тока через одинаковые сопротивления. Электроотрнцательпый анод помещают в контейнер с низкой степенью перфорации (1 — 25 /, про39 тив обычной 50 — 80O/A) и растворяют прп

533677

15

Формула изобретения

Составитель Г. Мельникова

Редактор Е. Шепелева Техред о. Рыбакова Корректор Т. Гревцова

Заказ 2358/14 Изд. № 1744 Тираж 1068 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 высокой п.гогпостп тока (1 — 30 А/см - в расчете на площадь перфорации). При таких условиях диффузионные затруднения и протекание реакции окисления ионов электроотрицательного металла на поверхности каналов перфорации контейнера позволяют изменять потенциал электрода в очень широких пределах, сближая его с потенциалом растворения различных электроположительных металлов с изменением степени перфорации и плотности тока в указанных пределах. При этом электроположительные металлы, подключенные к тому же источнику питания, растворяются совместно с электроотрицательным при одном потенциале с образованием равновесной смеси ионов в электролите.

Увеличение доли тока, приходящейся на растворение электроположительного металла, осуществляют уменьшением степени перфорации контейнера с электроотрицательным металлом с увеличением плотности тока на этом электроде. Электроположительные металлы помещают в контейнеры с обычной степенью перфорации (50 — 80 о/о ) и растворяют при плотности тока 0,05 — 0,5 А/см .

Экспериментально установлено, что, например, в расплаве NaCl — КС1 при 750 С для титанового анода в графитовом контейнере при степени перфорации 25 /о и плотности тока 1,0 А/см потенциал составляет — 1,8 В (близок к потенциалу растворения ванадия), при перфорации 3,1 о/о и плотности тока

2,5 А/см потенциал равен — 1,13 В (близок к потенциалу растворения никеля), при перфорации 1,0% и плотности тока 30 А/см потенциал анода равен — 0,73 В (близок к потенциалу растворения вольфрама и молибдена).

Стандартные потенциалы указанных металлов отличаются па 0,35 — 1,4 В.

Для лучшего выделения сплава на катоде в электролит вводят 0,5 — 10 /о солей осаждаемых металлов и ведут процесс при катодной

tiëoTíoñTè тока 0,3 — 5,0 Л/см .

Пример. В ячейке из кварцевого стекла вели электролиз в расплаве КС! — NaC1 — 2%

TiC13 при 800 С. Графитовый анодный контейнер с металлическим титаном имел степень перфорации 3,3 /о, контейнер с молибденом—

65%. Плотность тока на титановом аноде—

1,1 A/ñì -, на молибденовом — 0,08 А/см, на катоде — 0,7 А/см . Прп силе тока электролиза

0,4 Л чсрсз 5 ч убыль веса титана составила!,25 г, молибдена — 0,715 r. B кгтодном осадке 15,2% молибдена. При силе тока электролиза 1,0 А, продолжительности 2 ч, степени перфорации 1,45о/о, плотности тока на титановом аноде 6,3 А/смз, на молибденовом—

0,2 А/см, на катоде 0,9А/см убыль веса титана составила 0,66 г, молибдена 1,27 г, содержание молибдена в катодном осадке — 41,8%.

Взвеси металлического молибдена в расплаве не обнаружено.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить электролизом сплавы металлов со стандартными электрохимическими потенциалами, отличающимися более чем на О,ЗВ (в примере — на 1,2 B), с высоким анодным выходом по току электроположительного металла, без вторичных реакций в электролите.

Способ получения сплавов электролизом в расплавленных средах с растворимыми анодами в перфорированных контейнерах, отл ич а ю шийся тем, что, с целью получения сплавов металлов с отличающимся более чем на 0,3 В стандартным электрохимнческим потенциалом, увеличения анодного выхода по току электроположительных компонентов сплава и исключения вторичных реакций восстановления ионов электроположительных металлов в электролите ионами низшей валентности электроотрицательных металлов, процесс ведут путем подключения всех анодов к одному источнику тока при одинаковых внешних электрических сопротивлениях анодов, при поддержании степени перфорации контейнера наиболее электроотрицательного анода

1 — 25 о/о, катодной плотности тока 0,3—

0.5 А/см -, плотности тока на наиболееэлектроотрнцатсльном аноде 1 — 30 А/см -, плотности тока па остальных анодах 0,05--0,5 А/см .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. «Электролитическое рафинирование титана в расплавленных средах» под ред.

В. Г. Гопиенко и др., «Металлургия», 1972, стр. 39.

2. Сучков А. Б. «Электролитическое рафинирование в расплавленных средах», «Металлургия», 1970, стр. 125 — 126.