Получение электролитического порошка сплава медь-цинк из анодно синтезированного электролита

Южно-Российский государственный политехнический университет(НПИ) имени М.И. Платова

Получение электролитических порошков сплавов представляет собой актуальную задачу порошковой металлургии, триботехники и аддитивных технологий [1]. Использование для решения этой задачи электролитов и режимов гальванотехники является существенно ограниченным, так как условия образования кристаллической структуры сплава далеки от режимов получения металлических порошков. Условие сближения потенциалов восстановления компонентов сплава достигается при малых плотностях тока, в которых получение продукта в порошкообразном состоянии невозможно. В то же время  при повышенных плотностях тока восстановление компонентов происходит раздельно, без образования сплава. Для решения проблемы электрокристаллизации сплава медь-цинк в порошкообразном состоянии использовалось его получение из хлоридно-аммониевых анодно синтезируемых электролитов [2].

Получение электролита за счет анодного растворения дает возможность поддерживать малую концентрацию компонентов (около 0,01М), что создает условия кристаллизации их в сплав при высоких плотностях тока. Эти условия сводятся к одновременному равномерному  образованию адатомов обоих компонентов на поверхности катода, в результате которого кристаллические зародыши формируются обоими компонентами, что в последующем приводит к росту частиц порошка сплава.

При анодном растворении меди и цинка в хлоридно-аммониевых электролитах образуются комплексные аммиакатные ионы [3]. Потенциалы восстановления их на катоде, по данным катодных поляризационных зависимостей, существенно изменяются при изменении рН. При рН7 поляризация при катодном восстановлении комплексных ионов меди достигает 450 мВ, в то время, как для цинка она составляет не более 300 мВ, благодаря чему достигаются условия совместного осаждения.

При плотности тока 757 мА/см² на виброкатоде был получен порошок латуни состава 55% медь, цинк – остальное с размером частиц 15-60 нм (рис. 1), которые имели дендритную форму (рис. 2). В фазовом составе частиц обнаруживается   твердые растворы медь-цинк и отсутствуют фазы меди и цинка. Такой сплав обладает повышенной прочностью и может представлять интерес для аддитивных технологий.

Рисунок 1- Гранулометрический состав порошка латуни

Рисунок 2- SEM –изображение порошка латуни

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РФФИ 15-08-08352 А.

Список литературы

1. Zhang Y.D., YanJ.S., Yu L.G., Zhang P.Y.,  Effect of Nano-Cu Lubrication Additive on the Contact Fatigue Behavior of Steel.TribolLett., 37: 203–207.
2. Рыбалко Е.А. Липкин М.С. Липкин В.М. Науменко А.А. Шишка В.Г. Получение металлических порошков из анодно-синтезированных электролитов // Результаты исследований - 2011 : материалы 60-й научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов : Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2011.  С. 218-219.
3. Липкин В. М. Закономерности получения наноразмерных и ультимикронных электролитических порошков в процессах импульсного электролиза на виброкатоде, Студенческая научная весна-2015 : материалы регион. науч.-техн. конф. (конкурса науч.-техн. работ) студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области / Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ) им. М.И. Платова. - Новочеркасск : ЮРГПУ (НПИ), 2015. - С. 202-203