2.4 Осаждение высокодисперсных металлов в двухслойной ванне

Натансоном Э.М. был предложен принцип получения высокодисперсных катодных осадков металлов и сплавов в двухслойной электролитической ванне [5], который в дальнейшем исследовался Ялюшевым Н.И. Двухслойная электролитическая ванна в работах Натансона представляет собой электролизер, в который налит раствор электролита - нижний слой, поверх которого – 0,35 % раствор поверхностно-активного веществав толуоле. Катод – металлический цилиндр, вращающийся вокруг горизонтальной оси со скоростью 50 – 100 об/мин и лишь небольшой частью своей поверхности погруженный в электролит. Анод – неподвижный, растворимый. При этом получались ультрадисперсные дендриты. В работах Ялюшева дисковые катоды вращались со скоростью 2 об/мин и концентрация ПАВ в верхнем слое составляла 6 – 12 %. Ялюшев показал, что оптимальная концентрация ПАВ в верхнем слое 9 – 15 % и осадил в двухслойной ванне нитевидные и игольчатые монокристаллы различных металлов [5].

Электролитом в большинстве случаев служат разбавленные растворы простых солей. Подвижный катод непрерывно смачивается углеводородной средой (толуол, ксилол и др.), содержащей вещества, поверхностно-активные на поверхности водных растворов и металлов, что приводит к сильной гидрофобизации поверхности металла. При проведении электролиза ионы металла разряжаются на запассивированной поверхности катода. В связи с этим процесс электрокристаллизации происходит с большим перенапряжением, которое достаточно, чтобы вызвать в некоторых местах поверхности катода образование зародышей. Благодаря вращению поверхность электрода периодически выводится из зоны разряда ионов металла и, проходя органический слой, вновь пассивируется. Образовавшиеся кристаллы лиофилизируются ПАВ, диспергируются в органическом слое в виде высокодисперсных, не связанных между собой частиц (если они немагнитны).

Несмотря на ряд преимуществ получения порошков в двухслойной электролитической ванне по сравнению с первым методом (в частности, высокая дисперсность, отсутствие операций, связанных с защитой высокодисперсного металла от окисления и др.), этот метод имеет и определенные недостатки, обусловленные наличием вращающихся деталей и использованием разбавленных растворов электролитов. Осаждение высокодисперсных металлов сопровождается иногда обильным выделением водорода.

2.5 Электролиз расплавленных сред

Электролитами для получения [5] большинства металлических порошков из расплавов являются безводные хлориды; некоторые порошки получают из фторидных или хлоридно-фторидных ванн. В герметичных высокотемпературных электролизерах создают инертную газовую атмосферу (чаще - аргон) или вакуум.

Структура катодных осадков зависит от условий их осаждения. При этом большое влияние на характер выделяемого осадка оказывают состав и степень чистоты электролита, а также материал и состояние поверхности катода. При наличии ничтожных следов влаги осадки выделяются в виде губки, а при содержании в электролите небольших количеств примесей железа или марганца металлы выделяются в виде черного порошка.

После осаждения порошок необходимо отмывать от остатков электролита и высушивать в инертной атмосфере.