Электролиз
Электролитический металлический порошок – металлический порошок, полученный электролизом растворов или расплавов соединений металлов
Достоинства метода электролиза:
- высокая химическая чистота;
- хорошие технологические свойства
Недостаток: высокая энергоемкость; сравнительно невысокая производительность.
Схема электролиза
Восстановительный процесс идет на катоде с образованием осадка. Электролит должен содержать соль Мē, порошок которого нужно получить.
А: Мē - zē → М 
К: М + zē → Mē 
Cu 
+ 2ē → Cu
На катоде в первую очередь протекает тот процесс разрядки, который требует меньших затрат энергии.
В соответствии с величиной напряжения, требуемого для выделения на катоде, металлы располагаются в определенной последовательности, образуя ряд напряжений. Чем больше сродство металла к кислороду, тем труднее его выделить из водного раствора. Поэтому такие металлы как Al, Mg, Zr, Ti и др. из водных растворов не выделяют, применяя электролиз расплавленных солей.
Процесс электролиза описывается уравнением Фарадея:
| mтеор = I·c·τ |
|
i – плотность тока А/м2.
с – электрохимический эквивалент (для меди 1,1858 г/А*час).
τ – время, час.
m – масса металла , г.
Для оценки степени несовпадения расчетных и реально полученных количеств осадка используют показатель, называемый выход по току, %
η = 80-90%
Пример 1.
При получении медного порошка процесс проводили в течение 2 часов при силе тока 4 А. Известно, что выход по току меди составляет 90%. Рассчитайте массу полученного порошка Cu. с = 1,1858 г/А*ч
1. mт = 4*2*1,1858 = 9,4864 г
2. mпр = mт*η = 9,4864*0,9 = 8,538 г.
Пример 2
При электролизе (I =10000 А) за сутки (τ= 24 ч) было получено 235 кг Cu
порошка. Какой выход по току?
1. Суточное количество меди (теоретич. (mт)
mт = с*I* τ = 1,1858*10000*24 = 284,6 кг.
2. Выход по току
Виды осадков:
Зависят от плотности тока и от состава электролита.
1. Твердые хрупкие в виде плотных слоев, чешуек или кристаллов. Получаются при незначительных концентрациях водородных ионов в электролите, повышенном содержании в нём ионов выделяемого металла и низких плотностях тока. При таких условиях получают порошки Ni, Co, Fe, Cr.
2. Губчатые мягкие осадки . Их образованию способствуют низкая плотность тока, повышение рН раствора, уменьшение в нём концентрации ионов выделяемого металла, наличие примесей более электроположительнх ионов и присутствие окислителей.
3. Рыхлые (черные) осадки. Получению способствует применение высокихвысоких плотностей тока и низких концентраций катионов выделяемого материала, а также наличие некоторых примесей в электролитах или осаждаемого металла в составе комплексного аниона.