Склад органічного шару двошарової електролітичної ванни для одержання магнітних порошків

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам получения высокодисперсных порошков металлов и сплавов электролизом в двухслойной электролитической ванне, и может быть использовано при производстве порошков для радиоэлектроники, вычислительной техники и других областей техники. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является состав органического слоя двухслойной электролитической ванны для получения магнитных порошков, включающий калриновую кислоту и органический растворитель -толуол, в который для повышения коэрцитивной силы порошков дополнительно вводят смесь каприловой, пеларгоновой, ундециловой, лауриновой, тридецилавой, миристиновой, пентадециловой, пальмитиновой, маргариновой и стеариновой кислот при следующем содержании компонентов, мае. %: Недостатком известного состава является низкий уровень магнитных свойств полученных порошков. Значения остаточной магнитной индукции Вr и коэрцитивной силы Не железных порошков равны соответственно Вr- 3500 Гс и Не - 1000 Э, железо-кобальтовых - Вr - 3800 Гс и Не - 1100 Э. К недостаткам известного состава следует отнести также большую трудоемкость его приготовления. Задачей изобретения является разработка такого состава органического слоя двухслойной электролитической ванны для получения магнитных порошков, в котором дополнительное введение в состав верхнего слоя нового компонента привело бы к увеличению коэрцитивной силы порошков при сохранении значений остаточной магнитной индукции на уровне известного состава. Для решения поставленной задачи предложен состав органического слоя двухслойной электролитической ванны для получения магнитных порошков, содержащий углеводородный растворитель - фракцию перегонки нефти с температурой кипения 150-280°С - и олеиновую кислоту, который согласно изобретению, дополнительно содержит каприловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: В предложенном составе небольшая добавка каприловой кислоты к составу, содержащему поверхностно-активное вещество -олеиновую кислоту и новый углеводородный растворитель фракцию перегонки нефти с температурой кипения 150-280°С, .приводит к резкому увеличению коэрцитивной силы порошков. Не железных порошков увеличивается при этом с 1380 Э до 14901520 Э (т. е. на 110-t40 Э), железо-кобальтовых с 1850 Э до 1830-1875 Э (т. е. на 280-320 Э). Рост Нс порошков обусловлен усилением адсорбционной пассивации растущих частиц порошка молекулами смеси ПАВ - олеиновой и каприловой кислот в присутствии в' верхнем слое фракции перегонки нефти с температурой кипения 150-280°С. Образование на частицах порошка плотного и равномерного адсорбционного слоя из молекул олеиновой и каприловой кислот способствует измельчению частиц и увеличению коэрцитивной силы порошков при сохранении высоких значений остаточной индукции. Экспериментально установлено, что введение в состав верхнего слоя вместо каприловой других. высших жирных кислот не приводит к достижению полученного технического результата. Для приготовления 1 л органического слоя двухслойной электролитической ванны берут 7-20 t олеиновой, 0,3-1,2 г каприловой кислот, остальное - растворитель -фракция перегонки нефти с температурой кипения 150-280°С, Технология получения порошка состоит в следующем. В электролизер закрытого типа, оборудованный вращающимся катодом и неподвижным анодом из "Армко"-железа в случае получения порошка железа и дополнительным анодом из кобальта К-1 в случае получения порошка сплава железо-кобальт, заливают водный раствор соли осаждаемого металла, например, раствор хлористого железа (FeCl2 * 4Н2О, 30 г/л) при получении порошка железа и смеси солей (FeCl2 * 4Н2О + +СоCl2 * 6Н2О, 30 г/л) при получении порошка сплава железо-кобальт. Затем наслаивают раствор смеси олеиновой и каприловой кислот в углеводородном растворителе - фракции перегонки нефти с температурой кипения 150-280°С. При наложении электрического поля и вращения катода происходит электроосаждение и флотация магнитных частиц из нижнего слоя в верхний. Режим электроосаждения магнитного порошка: рН электролита 3,5-4,5; катодная плотность тока 20 А/дм2, скорость вращения катода 60 об/мин; продолжительность электролиза 2-3 ч. Во время электроосаждения проводят магнитную выборку порошка. Полученный Порошок отжимают от избытка растворителя, промывают уайт-спиритом (tкип = 150-280°С) или керосином (tкип - 200-280°С). В отмытый черный порошок, напоминающий пастообразную массу - смесь с растворителем, добавляют дополнительно при перемешивании кремнийорганический мономер или олигомер в количестве 4-14 мас.%. Затем порошок загружают в термостойкий кварцевый реактор, соединенный с приводом двигателя и снабженный приспособлением для создания вакуума и подачи водорода. Рабочую зону реактора помещают в муфельную печь, имеющую скорость нагрева 5-7°/мин. Поочередно включают приводной двигатель, вакуумный насос и муфельную печь. Испаряющийся в процессе вакуумной термообработки растворитель проходит через обратный холодильник с водяным охлаждением, конденсируется и собирается в приемнике. По прекращению отгонки растворителя (40-60 мин) вакуум отключают и последующую термообработку проводят в среде остроосушеиного водорода. К этому времени температура в печи достигает заданного конечного значения 300-350°С. Термообработку порошка выдержкой при конечной температуре проводят в течение 1,5-2 ч. После окончания термообработки нагрев отключают и реактор остывает на воздухе до 18-20°С. Магнитные свойства порошков определяли по методике Галкина О.С, Захарова Н.Н., Лазарева Л.В. (Метод исследования концентрационных зависимостей ферро- и ферримагнитных порошков. - Завод, лаборатория, 1976, 42, N: 10, c.t 190-1194), химический анализ порошков на содержание железа проводили трилонеметрическим, а кобальта -фотометрическим методом (Конкин В .Д., Жихарева В.И. Комплексонометрический анализ. Киев, Техника, 1964, с. 225). Выход по току Вт порошка рассчитывали из отношения веса порошка, фактически выделившегося на катоде, к теоретически возможному по формуле где mпор - вес порошка, выделившегося на катоде, г; %Ме - процентное содержание металла в порошке по данным химического анализа; q- количество прошедшего электричества, А · ч; GMe - электрохимический эквивалент осаждаемого металла, г/А * ч. Углеводородный растворитель-фракция перегонки нефти с температурным интервалом кипения: Пример. Для приготовления 1 л органического слоя двухслойной электролитической ванны берут 10 г олеиновой и 0,7 г каприловой кислот и растворяют при перемешивании в 0,9893 л органического растворителя -фракции перегонки нефти с температурой кипения 150-280°С. Готовый верхний слой имеет следующий состав, мас.%: В электролитическую ванну заливают 17 л водного раствора хлорида железа (FeCl2 4 · Н2О, 30 г/л) при получении порошка железа и смеси солей FeCl2 · 4Н2О, 17,1 г/л + СоСІ 2 · 6Н2О, 12,9 г/л при получении порошка сплава железо-кобальт 60:40. Затем наслаивают 2 л раствора смеси олеиновой (1 мас.%) и каприловой (0,07 мас.%) кислот в уайт-спирите [bum ' 150-200°С) или керосине (вил = 200-280°С). Режим электроосаждения: температура 70°С; рН электролита - 3,5; напряжение на клеммах ванны 15 В, ток 50 А, плотность тока на катоде 20 А/дмг. Скорость вращения катода 6*0 об/мин. Продолжительность электролиза 2 ч. Полученный черный порошок отжимают от избытка растворителя, промывают уайт-спиритом и при тщательном перемешивании вводят в порошок 5 г полиметилсилоксана. Образовавшуюся пасту в количестве 500 г загружают в термостойкий кварцевый реактор вакуумного ротационного испарителя ИР-1М2. Реактор помещают в муфельную печь, имеющую скорость нагрева 7°/мин. После отгонки растворителя вакуум отключают. К этому времени (50 мин) температура в печи достигает заданного конечного значения 350°С. Последующую термообработку порошка выдержкой при конечной температуре 350°С проводят в течение 2 ч в среде остроосушен-ного водорода. После окончания термообработки нагрев отключают и реактор остывает на воздухе до температуры 20°С. Магнитные свойства полученных порошков следующие: Нс -1500 Э, Вг - 8000 Гс для железа и Нc - 1850 Э, Вг - 9800 Гс - для сплава железо-кобальт. Установлено, что состав органического слоя ванны и диапазон рабочих концентраций ПАВ в верхнем слое выбраны из условий, обеспечивающих получение порошков с высокими значениями коэрцитивной силы и магнитной индукции (таблица, примеры 1-8). Уменьшение концентрации одной из кислот в верхнем слое ниже заявляемой приводит к уменьшению коэрцитивной силы порошков как при сохранении концентрации другой кислоты на уровне заявляемой (примеры 9, 11, 15V17), так и при ее превышении (примеры 13,14,19,20). Если концентрация одной из кислот выше заявляемой, а другой - в пределах заявляемой, коэрцитивная сила порошков сохраняется на уровне изобретения (примеры 10, 12, 16, 18). Однако при этом резко уменьшается выход порошка по току. Расход электричества на полезный процесс выделения порошка уменьшается, согласно данным таблицы, с 95-100% до 63-70%, что отрицательно сказывается на экономических показателях процесса. Таким образом, преимуществом предложенного состава верхнего слоя двухслойной электролитической ванны по сравнению с известным является повышение коэрцитивной силы железных порошков на 8-10% (с 1380 до 1490-1520 Э) и порошков сплава железо-кобальт 60:40) на 18-21 % с 1530 до 1830-1875 Э) при сохранении значений магнитной индукции на уровне известного состава.