Спосіб одержання порошків металів з водних розчинів

28754 Винахід відноситься до способів одержання порошків металів (порошкова металургія), зокрема до спеціальної обробки металевих порошків для покращення їх властивостей та полегшення їх обробки. Порошки металів, маючи високо розвинуту поверхню, відзначаються хімічною активністю. Наслідками цього є швидка корозія, зокрема, атмосферна, а також злипання частинок між собою. Такі особливості порошків металів утруднюють їхнє зберігання та обмежують використання. Ці небажані властивості металевих порошків проявляються особливо при їх одержанні з водних розчинів електрохімічним методом чи методом відновлення реагентами, оскільки промивання та висушування може призводити до інтенсивного кородування. Для надання металевим порошкам корозостійкості, стійкості до злипання, покращеної здатності до формування, тощо їхню поверхню гідрофобізують, або ж наносять інгібітори корозії, тобто проводять своєрідну стабілізацію (стабілізують). Відомий спосіб одержання порошку міді, що включає стабілізацію дисперсного металу розчином азелаїновокислого свинцю в органічному розчиннику з подальшим вилученням розчинника шляхом випаровування (А.П. Брынза, Н.А. Кормщикова. Порошковая металлургия, 1966, № 8, с. 13-17). Але використання органічних розчинників створює підвищену пожежонебезпеку, забруднює довкілля, потребує значних енергозатрат на їх випаровування і доочищення газових викидів. До того ж органічні розчинники мають високу вартість. Відомі способи одержання порошку міді, що включають стабілізацію дисперсного металу: водним розчином мила (пат. України № 9746 А, Кл. С25В15/12, Пром. власність, № 3, 1996), розчинами поверхнево активних речовин (ПАР), вищих органічних кислот, бензотриазолу, композиціями (О.С. Ничипоренко, А.В. Помосов, С.С. Набойченко. Порошки меди и ее сплавов. М.: Металлургия. 1988 - с. 120-123). У подальшому для одержання з водних розчинів стабілізованих металевих порошків їх після промивання висушують з використанням інертного чи відновного середовища, вакуумних шаф або спеціальних сушарок. Усі вище перераховані способи потребують великих енергозатрат та складного обладнання. Відомий спосіб одержання порошку міді з водних розчинів, що включає осадження дисперсного металу, його промивання і стабілізацію розчином мила з наступними операціями вакуумування, центрифугування і висушування (пат. України № 9447 А, Кл. С25С1/12, Бюл. "Пром. власність" № 3, 1996). Але для вакуумування, центрифугування і висушування потрібне спеціальне обладнання і великі енерговитрати. Основним завданням даного винаходу є вдосконалення способу одержання порошків металів з водних розчинів шляхом нового здійснення стабілізації поверхні порошку, а саме, утворюючи на поверхні порошку металу водонерозчинну гідрофобну плівку. Це дозволить замінити вакуумування, центрифугування і висушування фільтруванням і таким чином значно спростити процес, зменшити енергозатрати. Поставлене завдання вирішується тим, що спосіб одержання порошків металів з водних розчинів, що включає осадження дисперсного металу, його промивання водою, стабілізацію, згідно з винаходом стабілізацію проводять шляхом обробки водним розчином солі вищої органічної кислоти, що здатна утворювати з катіонами одержуваного металу водонерозчинні солі, або розчином суміші вказаного типу солей, або композиції на їх основі з наступним фільтруванням і обробкою при температурі 20-70°С підкисленим розчином солі одержуваного металу. Спосіб, що пропонується, може бути реалізований таким чином: порошок металу осаджують електрохімічним чи препаративним методом відмивають від робочого розчину. Промитий порошок обробляють водним розчином (розчин 1), що містить солі вищих органічних кислот, надлишок розчину видаляють шляхом фільтрування, після чого порошок обробляють при температурі 20-70°С розчином солі (розчин 2), катіон котрої відповідає природі порошку металу. Тоді надлишок розчину видаляють фільтруванням. У разі необхідності порошок промивають дистильованою водою з одночасним фільтруванням. Фільтруванням при перемішуванні здійснюється повне видалення вологи з гідрофобізованої поверхні, а тому ця операція є одночасним висушуванням. Суть способу стабілізації порошків металів, який пропонується, полягає у тому, що дією розчинів солей вищих органічних кислот на високодисперсній поверхні порошку адсорбуються аніони згаданих органічних кислот. Після дії розчину солі одержуваного металу за відповідних умов (температура, рН) на поверхні порошку металу утворюється гідрофобна захисна водонерозчинна плівка з солі вищої органічної кислоти і дисперсного металу, що осаджується. Ця плівка не змивається водою, що дозволяє видалити промиванням зайвий розчин, який залишився у капілярах порошкоподібної маси. Крім цього стійкість такого гідрофобного шару до води не потребує видалення капілярної води вакуумуванням при нагріванні. Фільтрування порошку металу з такою гідрофобною поверхнею є одночасним висушуванням, що значно спрощує процес і зменшує енерговитрати. Стабілізацію опробували на електрохімічно осаджених мідному та нікелевому порошках. Мідний порошок осаджували з електроліту складу (г/л): CuSO4·Н2О - 30, H2SO4 - 120, при 25°С та ік=15 а/дм2. Нікелевий порошок осаджували з електроліту складу (г/л): NiSO4·7H2O, NaCl - 200, NH4Cl - 4,5, при 25°С та ік=25 а/дм2. Електроліз проводили у циліндричній поліетиленовій ванні об'ємом 50 л. Катодом при одержуванні мідного та нікелевого порошку служила полірована труба з нержавіючої сталі із зовнішнім діаметром 50 мм. Використовували аноди відповідно з мідних чи нікелевих пластин, які розміщали концентрично навколо катода. Співвідношення площі анода до площі катода Sa:Sk=15:1; тривалість електролізу - 30 хв. Приклад 1 Порошок міді масою 500 г, який одержували електрохімічним методом, як описано вище, відмивали від електроліту водопровідною та дистильованою водою, а надлишок води вилучали фільтруванням на воронці Бюхнера. Після цього порошок міді промивали 1 л 2%-ного розчину олеату натрію протягом 1 хв. Надлишок розчину вилучали повторним фільтруванням на воронці Бюхнера, після чого при перемішуванні порошок 28754 протягом 3 хв обробляли 1 л 1%-ного розчину ацетату міді при рН=5 і температурі 70°С. Порошок міді фільтрували на воронці Бюхнера і при перемішуванні відсмоктували залишки розчину. Світло-рожевий порошок міді, який через 10 хв ставав сухим, піддавали аналізу на гранулометричний склад та на насипну густину згідно з методиками, що описані у ГОСТі 4960-75. Одержаний порошок має насипну густину 1,6 г/см3 і такий гранулометричний склад: розмір частинок 0,063 мм - 2%. Порошок міді зберігався на повітрі протягом місяця, не окислюючись. Приклад 2 Порошок міді масою 500 г, який одержували електрохімічним методом, як описано вище, відмивали від електроліту водопровідною та дистильованою водою, а надлишок води вилучали фільтруванням на воронці Бюхнера. Після цього порошок протягом 1 хв промивали 1 л 2%-ного розчину композиції, що містить нафтенат калію та бензтриазол у співвідношенні 5:1. Надлишок розчину вилучали повторним фільтруванням на воронці Бюхнера, після чого, при перемішуванні порошок міді обробляли 1 л 1,5%-ного розчину молочнокислої міді при рН=4,5 і температурі 20°С протягом 5 хв. Надлишок розчину з порошку міді видаляли шляхом фільтрування на воронці Бюхнера, після чого промивали 1,5 л дистильованої води. Одержаний порошок має насипну густину 1,5 г/см3 і такий гранулометричний склад: розмір частинок 0,063 мм - 4%. Порошок міді зберігався на повітрі протягом місяця, не окислюючись. Приклад 3 300 г порошку нікелю, який одержали електрохімічно, як описано вище, відділяли від електроліту, промивали спочатку водопровідною, а потім дистильованою водою і фільтрували на воронці Бюхнера. Після цього порошок протягом 2 хв обробляли 1 л 1%-ного розчину, що містить нафтенат триетаноламіну та алкілсаліцилат триетаноламіну у співвідношенні 1:1. Надлишок розчину вилучали фільтруванням на воронці Бюхнера, після чого при перемішуванні протягом 2 хв обробляли при 50°С 0,7 л розчину ацетату нікелю. Порошок фільтрували на воронці Бюхнера і при перемішуванні відсмоктували залишки електроліту протягом 15 хв. Одержаний порошок нікелю, який, не окислюючись, зберігався на повітрі протягом місяця. Одержаний порошок має насипну густину 2,3 г/см3 і такий гранулометричний склад: розмір частинок 0,063 мм - 3%.