Применение различных способов перемешивания электролита для регулирования морфологии частиц медного порошка

Abstract

RU: Постановка проблемы. Получение электролитического порошка меди с регулируемой формой и размерами частиц с требуемыми структурными, физическими и функциональными свойствами. Методика. Процесс электролитического осаждения дисперсной меди вели с использованием медного растворимого анода и медного катода. Состав электролита: 130 г/л H2SO4+40 г/л CuSO4+0,1 г/л БТА (бензотриазол); форма катода – пластина; время электролиза – 1 ч. Исследовали влияние способа и режимов перемешивания электролита на морфологию частиц медного порошка. Перемешивали электролит путем барботирования раствора воздухом, принудительной проточной циркуляцией раствора через ванну, а также воздействием на раствор ультразвука различной частоты. Средний размер и морфологию частиц определяли с использованием средств растровой электронной микроскопии. Результаты. По результатам экспериментов установлено, что зависимость между средним размером частиц и интенсивностью перемешивания электролита при помощи циркуляции и барботирования носит практически линейный прямопропорциональный характер. Повышение интенсивности перемешивания в этих случаях ведет к укрупнению частиц меди и уплотнению катодного осадка. Зависимость между интенсивностью ультразвуковых колебаний и морфологией частиц меди носит более ярко выраженный экстремальный характер. Адекватное изменение параметра выхода по току наблюдается только при увеличении интенсивности ультразвуковых колебаний. Можно предположить, что данный метод воздействия на электролит является наиболее эффективным для регулирования морфологии частиц порошка меди и технико-экономических показателей его производства. Научная новизна. Впервые определены закономерности влияния режимов ультразвукового воздействия на электролит на морфологию частиц медного порошка. Практическая значимость. Определены наиболее эффективные способы и режимы перемешивания электролита, которые в наибольшей степени влияют на процесс электроосаждения дисперсной меди и ее свойства с целью обеспечения заданных регулируемых характеристик медного электролитического порошка и расширения областей его применения.

UK: Постановка проблеми. Одержання хімічно стабільного електролітичного порошку міді з регульованою формою і розмірами частинок, з необхідними структурними, фізичними і функціональними властивостями. Методика. Процес електролітичного осадження дисперсної міді проводили з використанням мідного розчинного анода і мідного катода. Склад електроліту: 130 г/л H2SO4+40 г/л CuSO4+0,1 г/л БТА (бензотріазол); форма катода − пластина; час електролізу − 1 год. Досліджено вплив способу і режимів перемішування електроліту на морфологію частинок мідного порошку. Перемішували електроліт шляхом барботування розчину повітрям, примусовою проточною циркуляцією розчину крізь ванну, а також шляхом впливу на розчин ультразвуку різної частоти. Середній розмір і морфологію частинок визначали з використанням засобів растрової електронної мікроскопії. Результати. За результатами експериментів визначено, що залежність між середнім розміром частинок та інтенсивністю перемішування електроліту за допомогою циркуляції і барботування має практично лінійний прямопропорційний характер. Підвищення інтенсивності перемішування в цих випадках викликає укрупнення частинок міді й ущільнення катодного осаду. Залежність між інтенсивністю ультразвукових коливань і морфологією частинок міді має більш яскраво виражений екстремальний характер. Адекватне змінення параметра виходу за струмом спостерігається тільки під час збільшення інтенсивності ультразвукових коливань. Можна припустити, що цей метод впливу на електроліт найбільш ефективний для регулювання морфології частинок порошку міді, а також за техніко-економічними показниками його виробництва. Наукова новизна. Уперше визначено закономірності впливу режимів обробки електроліту ультразвуком на морфологію частинок мідного порошку. Практична значимість. Визначено найефективніші способи і режими перемішування електроліту, які найбільш істотно впливають на процес електроосаждения дисперсної міді та її властивості з метою забезпечення заданих регульованих характеристик мідного електролітичного порошку і розширення сфер застосування.

EN: Formulation of the problem. Synthesis of a chemically stable electrolytic copper powder with controlled particle size and shape, the desired structural, physical and functional properties. Methodology. The process of copper electrolytic deposition were dispersed using a soluble copper anode and copper cathode. The electrolyte composition: 130 g/l H2SO4+ 40 g/l CuSO4,+0,1 g/l BTA (benzotriazol); form cathode − plate; electrolysis time − 1 hour. The influence of the method and regimes of electrolyte mixing on the copper powder particles morphology was investigated. Mixing of the electrolyte was carried out by bubbling the solution with air, forced flow of the solution through the bath, as well as different frequencies ultrasonic action on the solution. The mean size and morphology of particles were determined by using scanning electron microscopy. Findings. According to the results of the experiments, it was found that the relationship between the average particle size and the mixing intensity of the electrolyte by means of circulation and bubbling is practically linear, directly proportional. An increase in the intensity of mixing in these cases leads to the copper particles coarsening and the compaction of the cathode deposit. The relationship between the intensity of ultrasonic vibrations and the copper particles morphology has a more pronounced extreme character. An adequate change in the current output parameter is observed only when the ultrasonic oscillations intensity increases. It can be assumed, that this method of effect on electrolyte is the most effective for regulating the copper powder particles morphology and the technical and economic parameters of its production. Originality. For the first time, the regularities of the ultrasonic effect influence on the electrolyte on the copper powder particles morphology. Practical value. The practical significance of the obtained results is that the most effective methods and regimes of electrolyte mixing have been determined, which have the greatest effect on the process of dispersed copper electrodeposition and its properties in order to provide the specified controlled characteristics of copper electrolytic powder and expand its application areas.