Склад органічного шару двошарової електролітичної ванни для одержання магнітних порошків

Склад органічного шару двошарової електролітичної ванни для одержання магнітних порошків, що включає вуглеводневий розчинник і олеїнову кислоту, який відрізняється тим, що він додатково містить капрінову кислоту, а в якості розчинника 36874 ки нафти з температурою википання 150-280оС за такого співвідношення компонентів, мас.% : олеїнова кислота 0,7-2,0 капрілова кислота 0,03-0,12 фракція перегонки нафти з температурою википання 150-280оС решта Для приготування 1 л органічного шару розчиняють 7-20 г олеїнової кислоти і 0,3-1,2 г капрілової кислоти у 980-990 г уайт-спіриту (t викип=150200оC) або гасу (tвикип=200-280°C). Органічний шар заливають в ванну, яка містить 17 л водного розчину хлориду заліза (30 г/л) або суміші FеСl2·4Н2О (17,1 г/л)+СоСl2·6Н2О (12,9 г/л). Ванна обладнана дисковим катодом із нержавіючої сталі, який обертається у вертикальній площині, і нерухомим анодом із "Армко"-заліза при одержанні порошку заліза і додатковим анодом із кобальту К-1 при одержанні порошку сплаву залізо-кобальт. Режим електроосадження: струм 50 А, катодна густина струму 20 А/дм 2, рН електроліту 3,5±0,5, температура 50-80оС, швидкість обертання катоду 60 об/хв, тривалість електролізу 2-3 години. Під час електроосадження проводять магнітну виборку порошку. Після закінчення електролізу вибирають залишки порошку і віджимають від надлишку розчинника. У відмитий чорний порошок додають при перемішуванні кремнійорганічний олігомер в кількості 4-14% мас. Потім порошок завантажують у термостійкий кварцовий реактор, обладнаний пристроями для створення вакууму і подачі водню. Робочу зону реактора розміщують у муфельній печі, яка має швидкість нагріву 5-7 град/хв. Після припинення відгонки розчинника (45-60 хв.) вакуум відключають і наступну термообробку проводять протягом 1,5-2 години в середовищі гостроосушеного водню при заданій кінцевій температурі 300-350оС. Після термообробки нагрів відключають і реактор охолоджують до 18-20оС. З рівня техніки витікає, що відомий спосіб [2] забезпечує одержання порошків, які мають високі значення залишкової магнітної індукції. Для порошків заліза Вr=8000 Гc, для порошку сплаву залізокобальт - 9900 Гc. Проте значення коерцитивної сили цих порошків недостатньо високі. Нc залізних порошків не перевищує 1520 Е, залізо-кобальтових - 1875 Е. Недоліком відомого складу є також використання токсичної (ГДК 5 мг/м 3) капрілової кислоти, що подразнює шкіру і слизові оболонки очей і верхніх дихальних шляхів (Химический энциклопедический словарь. - М.: Сов. энциклопедия, 1983 792 с.). Задачею винаходу є розробка складу органічного шару двошарової електролітичної ванни, який забезпечував би одержання порошків з високими значеннями Нc при збереженні значень В на рівні значень В порошків, одержаних при використанні відомих складів [1, 2]. Зазначений результат досягається використанням нового вуглеводневого розчинника і введенням в вуглеводневий шар суміші двох органічних ПАР із ряду вищи х жирних кислот - капрінової і олеїнової. Для вирішення поставленої задачі запропонований склад органічного шару двошарової електролітичної ванни для одержання магнітних порошків, який включає вуглеводневий розчинник і олеї нову кислоту, який відрізняється тим, що він додатково містить капрінову кислоту, а в якості розчинника - суміш ароматичних вугле воднів з температурою википання 110-190оС, яку одержують при каталітичному риформінгу або піролізі нафтових фракцій, за такого співвідношення компонентів, мас.% : олеїнова кислота 0,7-2,0 капрінова кислота 0,3-0,7 суміш ароматичних вуглеводнів з температурою википання 110-190оС решта Нами встановлено, що спільне введення в новий органічний шар - суміш ароматичних вуглеводнів з температурою википання 110-190оС - двох поверхнево-активних речовин - капрінової і олеїнової кислоти призводить до різкого збільшення коерцитивної сили Н c порошків при збереженні значень залишкової магнітної індукції Вr на рівні значень Вr порошків, одержаних при використанні відомих складів [1, 2]. Ріст Н c порошків, на нашу думку, обумовлений посиленням адсорбційної пасивації частинок порошку, які ростуть, молекулами суміші ПАР олеїнової і капрінової кислот в присутності в верхньому шарі суміші ароматичних вуглеводнів з температурою википання 110-190оС. Утворення на частинках порошку щільного і рівномірного адсорбційного шару із молекул олеїнової і капрінової кислот сприяє подрібненню частинок, покращенню анізотропії їх форми, що призводить до збільшення коерцитивної сили і залишкової магнітної індукції порошків. Для приготування 1 л органічного шару двошарової електролітичної ванни беруть 7-20 г олеїнової, 3-7 г капрінової кислоти, решта - розчинник суміш ароматичних вуглеводнів з температурою википання 110-190оС, які одержують каталітичним риформінгом нафтових фракцій (сольвент нафтовий ГОСТ 10214-78) або піролізом нафтових фракцій (сольвент нафтовий ТУ 38001136-79). Технологія одержання порошку полягає у такому. В електролізер закритого типу, обладнаний обертовим катодом і нерухомим анодом із "Армко"-заліза у випадку одержання порошку заліза і додатковим анодом із кобальту марки К-1 у випадку одержання порошку сплаву залізо-кобальт, заливають водний розчин осаджуваного металу, наприклад, розчин хлористого заліза (FeCl2·4H2O, 30 г/л) при одержанні порошку заліза і суміші солей (FeCl2·4H2O, 17,1 г/л+СоСl2·6Н2О, 12,9 г/л) при одержанні порошку сплаву залізо-кобальт 60:40. Потім нашаровують розчин суміші олеїнової і капрінової кислот у вугле водневому розчиннику - суміші ароматичних вуглеводнів з температурою википання 110-190оС. При накладанні електричного поля і обертанні катоду відбувається електроосадження і флотація магнітних частинок з нижнього шару у вер хній. Режим електроосадження магнітного порошку: температура електроліту 5080оС, рН 3,5±0,5, катодна густина струму 20 А/дм 3, швидкість обертання катоду 60 об/хв, тривалість електролізу 2-3 години. Під час електроосадження проводять магнітну виборку порошку. Одержаний порошок віджимають від залишку розчинника, промивають сольвентом нафтовим за ГОСТ 10214-78 або ТУ 38001136-79. У відмитий чорний порошок, який нагадує пастоподібну масу - суміш з 2 36874 розчинником, добавляють додатково при перемішуванні кремнійорганічний олігомер в кількості 414% мас. Потім порошок завантажують в термостійкий кварцовий реактор, з'єднаний з приводним двигуном і обладнаний пристроями для створення вакуум у і подачі водню. Робочу зону реактора розміщують в муфельній печі, яка має швидкість нагріву 5-7 град/хв. Почергово включають приводний двигун, вакуумний насос і муфельну піч. Розчинник, який випаровується в процесі вакуумної термообробки, проходить через зворотній холодильник з водяним охолодженням, конденсується і збирається у збірнику. Після припинення відгонки розчинника (45-60 хв) вакуум відключають і наступну термообробку проводять в середовищі гостроосушеного водню. На цей час температура в печі досягає заданого кінцевого значення 300-350оС. Термообробку порошку витримкою при кінцевій температурі проводять протягом 1,5-2 годин. Після закінчення термообробки нагрів відключають і реактор охолоджується на повітрі до 18-20оС. Магнітні властивості порошків вимірювали на вібраційному магнітометрі за методикою (Галкина О.С., За харов Н.Н., Лазарева Л.В. Метод исследования концентрационных зависимостей ферро- и ферримагнитных порошков. - Завод. лаборатория.- 1976.- 42, ЖО. - С. 1190-1194) [4]. Вихід за струмом В порошку розраховували з відношення ваги порошку, що фактично виділився на катоді до теоретично можливого. Використовувані хімічні реактиви: 1. Хлористе залізо ГОСТ 4149-65 2. Хлористий кобальт ГОСТ 4574-69 3. Олеїнова кислота ГОСТ 10475-75 4. Капрінова кислота ТУ 6-09-320-75 5. Вуглеводневий розчинник - суміш ароматичних вуглеводнів з температурою википання 110-190оС, одержуваний з нафтових фракцій: а) каталітичним риформін- ГОСТ 10214-78 гом-сольвент нафтовий б) піролізом-сольвент на- ТУ 6-02-553-75 фтовий Приклад виконання за винаходом. Для приготування 1 л органічного шару двошарової електролітичної ванни беруть 10 г олеїнової і 7 г капрінової кислот і розчиняють в 983 г органічного розчинника - суміші ароматичних вуглеводнів, яку одержують каталітичним риформінгом нафтових фракцій, з температурою википання 110-190оС (сольвент нафтовий за ГОСТ 10214-78). Готовий верхній шар має такий склад, мас.% : олеїнова кислота 1,0 капрінова кислота 0,7 суміш ароматичних вуглеводнів з тео мпературою википання 110-190 С решта В електролітичну ванну заливають 17 л водного розчину хлориду заліза (FeCl2·4H2O, 30 г/л) при одержанні порошку заліза. Потім нашаровують 2 л розчину суміші олеїнової (1% мас.) і капрінової (0,7% мас.) кислот у нафтовому сольвенті за ГОСТ 10214-78. Режим електроосадження: температура 70оС, рН електроліту 3,5, напруга на клемах ванни 15 В, струм 50 А, густина струму на катоді 20 А/дм 2. Швидкість обертання катоду 60 об/мин. Тривалість електролізу 2 години. Одержаний чорний порошок віджимають від надлишку розчинника, промивають сольвентом і при старанному перемішуванні вводять в порошок 5 г поліметилсилоксану. Отриману пасту у кількості 500 г завантажують у термостійкий кварцовий реактор вакуумного ротаційного випарювача ИР-ІМ2. Реактор розміщують в муфельній печі, яка має швидкість нагріву 7 град/хв. Після відгонки розчинника вакуум відключають. На цей час (50 хв.) температура в печі досягає кінцевого значення 350оС. Наступну термообробку порошку витримкою при кінцевій температурі проводять протягом 2 годин в середовищі гостроосушеного водню. Після закінчення термообробки нагрів відключають і реактор охолоджується на повітрі до температури 20оС. Магнітні властивості заліза такі: Нс=1750 Е і Вr=8000 Гc (таблиця, приклад 1). Одержаний в таких же умовах, але з використанням вуглеводневого розчинника-сольвенту нафтового за ТУ 38001136-79, порошок сплаву залізо-кобальт 60:40 мав такі магнітні властивості: Нc=2250 Е, Вr=9800 Гc (таблиця, приклад 10). Встановлено, що склад органічного складу ванни і діапазон робочих концентрацій ПАР вибрані з умов, які забезпечують одержання порошків з високими значеннями коерцитивної сили і магнітної індукції. Результати випробувань запропонованого складу порівняно з відомим [2] наведені в таблиці. Як видно із наведених в таблиці даних, збільшення вмісту капрінової кислоти і зменшення вмісту обох кислот порівняно із запропонованими концентраціями призводить до зниження магнітних властивостей порошків заліза (приклади 11, 13, 14) і порошків сплаву залізо-кобальт (приклади 15, 17, 18) до рівня прототипу. Перевищення вмісту олеїнової кислоти проти запропонованого призводить до різкого зниження виходу за струмом порошку заліза (приклад 12) і порошку сплаву залізокобальт (приклад 16). Таким чином, перевагою запропонованого складу порівняно з відомим [2] є підвищення коерцитивної сили залізних порошків на 15-17% (з 1500 до 1720-1750 Е) і порошків сплаву залізо-кобальт на 18-22% (з 1850 до 2175-2250 Е) при збереженні значень магнітної індукції порошків на рівні відомих складів [1, 2]. Одержувані з використанням запропонованого складу феромагнітні порошки пропонується використати при виготовленні мікропорошкових постійних магнітів на Житомирському заводі "Електровимірювач", Черкаському ВО "Ротор", Запорізькому ВО "Весна", на Володимирському (Росія) ВО "Автоприлад" і ВО "Октава", м. Тула. 3 36874 Таблиця Магнітні властивості порошків заліза і порошків сплаву залізо-кобальт, одержаних з використанням запропонованого складу органічного шару Склад органічного шару дво шарової електролітичної ванни суміш ароматичних вуглеводнів (мас.%) з тем-рою викип. 110190оС, одержана з нафтови х олеїнова капрінова № фракцій кислота, кислота, п/п мас.% мас.% каталітичним піролізом реформінгом 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1,0 0,7 1,5 2,0 0,7 2,0 0,7 1,5 2,0 1,0 0,7 0,3 0,5 0,7 0,3 0,7 0,3 0,5 0,7 0,7 11 12 13 14 15 16 17 18 0,5 2,2 1,0 1,0 0,5 2,2 1,0 1,0 19 1,0 20 1,0 0,7 0,5 0,2 0,9 0,7 0,5 0,2 0,9 0,07 (капріл. к-ти) 0,07 (капріл. к-ти) 4 98,3 99 98 97,3 99 98 98,8 97,3 98,8 98,1 98,8 97,3 98,8 98,1 Показники Порошок Hc, Е 5 6 За винаходом Fe 99 97,3 Fe:Co=60:40 97,3 97,3 Позамежні значення Fe Fe:Co=60:40 Прототип Вr, Гс 7 8 Вихід за струмом 9 1750 1720 1730 1750 1725 1750 2175 2200 2250 2250 8000 7900 8000 8000 7850 7900 9800 9900 9900 9800 98 100 98 97 99 97 99 97 95 96 1500 1750 1475 1525 1750 2150 1800 1850 7800 7900 8000 8000 9700 9800 9800 9600 99 67 98 95 98 70 97 96 98,93 Fe 1500 8000 99 98,9 Fe:Co=60:40 1850 9800 98 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4