Модифицирование медного порошка серебром методом контактного осаждения из водного раствора

• Автор: Остаркова, Галина Валерьевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 140 с. : ил

1 Модифицирование медного электролитического

порошка электрохимическими методами

1.1 Отличие свойств модифицированных медных порошков от чисто медных

1.2 Получение дисперсного сплава медь серебро

1.2.1 Осаждение дисперсного сплава медь серебро на катоде

1.2.2 Нанесение серебра на медный порошок

1.3 Моделирование процесса цементации,

1.4 Постановка задачи исследования

2 Методы эксперимента и исследования

2.1 Электролитическое получение медного порошка

2.2 Приготовление электролитов

2.3 Химический анализ
2.4 Поляризационные измерения
2.5 Подготовка порошка
2.6 Цементация
2.7 Электролиз
2.8 Дополнительная обработка порошка
2.9 Изготовление образцов для определения их технологических параметров
2. Изготовление шлифов
2. Структурные исследования
2. Определение технологических характеристик порошков
3 Разработка модельных представлений цементации
с учетом развития поверхности осадка
3.1 Построение модели
3.1.1 Стационарная модель
3.1.2 Нестационарная модель
3.2 Анализ полученных моделей
3.2.1 Исходные данные
3.2.2 Методика проведения расчетов
3.2.3 Стационарная модель
3.2.4 Нестационарная модель
3.3 Проверка работы модели на реальных системах
3.3.1 Поляризационные исследования в сульфосалициловом
и синеродистороданистом электролитах
3.3.2 Исследование динамики цементации в
сульфосалициловом и синеродистороданистом электролитах
3.3.3 Определение кинетических характеристик меди и серебра
3.3.4 Анализ динамики цементации с помощью математических моделей
4 Выбор и отработка методики получения сплава медь серебро
4.1 Оценка возможности получения сплава медь серебро
электролизом из сульфатного раствора
4.2 Цементационное осаждение серебра на медный порошок
с последующим образованием сплава спеканием
4.2.1 Отработка методики цементации
4.2.2 Исследование свойств медносеребряных порошков,
полученных цементацией из разных электролитов
4.2.3 Изучение возможности покрытия медного порошка
серебром методом электролиза
4.3 Технология изготовления медно серебряного порошка
методом цементации1
Библиографический список Приложения
Основные обозначения
1 индекс электроположительного металла
2 индекс электроотрицательного металла а индекс анодною процесса
к индекс катодного процесса
А атомная масса элемента
аме активность металла в твердой фазе
. суммарная концентрация ионов серебра в растворе аМе активность ионов металла
В доля серебра в сплаве
концентрация сплава на границе раздела фаз
концентрация разряжающихся ионов около поверхности электрода Си, суммарная концентрация ионов меди в растворе
С концентрация ионов металла в электролите
Е потенциал
Ерравновесный потенциал
Ецсм электродвижущая сила ЭДС цементации
Е стандартный потенциал металла
постоянная Фарадея, 0 Клмоль высота неровностей
I сила тока
i плотность тока
i кинетическая плотность тока
i плотность тока на вершинах дендритов
i 1дин предельная плотность тока линейной диффузии
iпр.сф предельная плотность тока сферической диффузии
i плотность тока обмена
К коэффициент истощения
масса осажденного на катоде серебра
i масса осажденной на катоде меди
шк масса порошка
тС масса пустого стакана при определении насыпной плотности т. масса данной фракции порошка при определении грансостава
мс2 масса стакан с порошком при определении насыпной плотности я масса испытываемой пробы при определении грансостава
Ме содержание металла в сплаве
Ме концентрация ионов металла в растворе
количество зародышей на 1м2 поверхности анода
Я электрохимический эквивалент
Я газовая постоянная, 8,4 ДжмольК
г радиус пленки металла вокруг неровности
гв радиус вершин дендритов
5 площадь металла цементатора
стандартная концентрация, составляющая в системе СИ мольм 8. удельная поверхность порошка
I время
Т температура, 8 К
ТМ,5 суммарная концентрация тиомочевины в растворе
Кмольный объем металла
Ус объем емкости при определении насыпной плотности
Уап объем электролита цементации и напряжение
число электронов, принимающих участие в реакции. а коэффициент переноса у плотность
У нас насыпная плотность порошка
аовр изменение длины образца при спекании
АЬр изменение ширины образца при спекании
А с одр изменение высоты образца при спекании
А0СПЛ изменение парциальной мольной энергии Гиббса металла при вхождении его в сплав
тобр изменение массы образца при спекании
обр изменение объема образца при спекании б толщина диффузионного слоя
г перенапряжения при разряде соответствующих ионов р удельное электросопротивление образца рс диффузионное сопротивление для сплава
Рр удельное электросопротивление раствора
Рос удельное электросопротивление осадка.
Введение


Плакированный порошок можно использовать и как наполнитель при производстве углеродных щеток и таким
образом увеличить их электропроводность и износостойкость 1. Медносеребряные бронзы имеют также повышенную по сравнению с чистой медыо теплопрочность, лучшие технологические свойства. Это обуславливает их применение в промышленности. Медносеребряную бронзу марки МСр 0,0,1 применяют для изготовления коллекторов, роторных лент, обмоток тяговых реле и многих других деталей электротехнического назначения 3. Легирование меди большими количествами серебра до понижает электропроводность почти на . Влияние небольших количеств примеси на удельное электрсопротивлеиие 8 приведено в таблице. Повышение уд. Введение микродобавок кадмия предотвращает образование световой дуги и повышает стойкость к сварке, лучшие результаты дает оксид кадмия. Однако содержание кадмия в количестве 1 уже приводит к снижению электропроводности на . При добавлении в медь 2,,0 железа температура рекристаллизации меди повышается на С, но резко снижается электропроводность и теплопроводность. Добавка 0, титана повышает пластичность, уменьшает склонность к трещинообразованию. Введение в медь 0, никеля и 0, мышьяка повышает коррозионную устойчивость при высоких температурах 1. Для улучшения антифрикционных свойств применяют композицию медь графит с содержанием углерода до , а также медь олово 9 Бп, медь олово углерод до 4 С. Материал типа медь вольфрам и медь углерод более дешев, устойчив против приваривания, обладает хорошей стойкостью в условиях мощного дугового разряда, но имеет такой недостаток как пониженная прочность и износостойкость 9. Чтобы обеспечить работу при высоких токовых нагрузках до Амм2 используют композиционный материал следующего состава меди, 7 свинца, 5 железа, 3 4 МоБг С. Эти добавки приводят также к повышению коррозионной и износостойкости 6. При производстве конструкционных изделий используют порошки оловянистой бронзы 3 8п и латуни , они обладают хорошей пластичностью и уплотняемостью. Повысить твердость, улучшить обрабатываемость, снизить усадку этих материалов можно легированием фосфором, цинком. Также для улучшения технологических свойств применяют фториды щелочноземельных металлов, кобальта 9. Применение псевдосплавной композиции серебро оксид меди обеспечивает существенные преимущества по износостойкости 5. Электроконтактные материалы на основе псевдосплава вольфрам медь никель применяют для тяжслонагруженных объектов элсктро и сварочной техники 3. Материалы, содержащие тугоплавкие, трудноиспаряемые компоненты У, Мо, УС одновременно с высокоэлектропроводными металлами Си, , обладают уникальной комбинацией свойств низким удельным сопротивлением и при этом высокой механической прочностью, стойкостью к электроэррозии. Они обладают химической инертностью и высокой теплопроводностью 9. Как видно, число модификаций меди и ес порошка безгранично. Для каждого конкретного случая необходимо подбирать тип добавки, ее количество, а также способ введения, и таким образом добиваться максимального улучшения технологических и физикомеханических характеристик. Для легирования меди, с целью улучшения прочностных характеристик и поддержания па высоком уровне электрических, выбрано серебро в количестве до 0,2 , а для увеличения электропроводности порошковых изделий, не требующих термообработки покрытие частиц медного порошка сплошным слоем серебра. Изменение свойств модифицированного медного порошка связано с образованием сплавов меди с легирующей добавкой. Медный порошок, содержащий серебро, может быть получен непосредственным осаждением на катоде. Сплавы, полученные электролитическим способом, благодаря особенностям своей структуры обладают свойствами, отличными от металлургических сплавов. Такие отличия появляются вследствие отклонений условий зарождения и роста кристаллов от равновесных, что приводит к неупорядоченности возникающих структур, основной характеристикой которых является размер дисперсных областей, а также наличие внутри них несовершенств кристаллического строения и внутренних границ .