Влияние скорости циркуляции электролита на свойства дисперсной электролитической меди

Abstract

RU: Постановка проблемы. Получение химически стабильного 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; форма катода – пластина; время электролиза – 1 ч. Экспериментальные исследования проводили в соответствии с планом полного факторного эксперимента (ПФЭ) 23, а также с применением корреляционно-регрессионного анализа. Средний размер частиц определяли с применением метода оптической микроскопии, насыпную плотность порошка – в соответствии с ІSО 3923-1; морфологию частиц – с использованием средств растровой электронной микроскопии. Результаты. По результатам экспериментов получены полиномиальные модели, которые адекватно описывают установленные взаимосвязи параметров. Наиболее значимыми факторами являются скорость циркуляции и температура рабочей среды, а также плотность тока. Установлено наличие синергетического эффекта совместного влияния температуры и скорости циркуляции. При одновременном увеличении этих параметров наблюдается значительное укрупнение частиц порошка меди и повышение насыпной плотности. С повышением скорости циркуляции электролита средний размер частиц увеличивается. При этом зависимость среднего размера частиц от скорости циркуляции носит практически линейный характер, а форма частиц изменяется от мелкокристаллической с хорошо развитыми дендритами до крупнокристаллической со сглаженными ветвями. Научная новизна. Впервые определены закономерности совместного влияния технологических факторов процесса электролиза (плотности тока, температуры и скорости циркуляции электролита, шероховатости поверхности катода и межкатодного расстояния) на морфологию частиц и свойства медного порошка. Выводы. Определены оптимальные уровни основных технологических параметров электроосаждения дисперсной меди 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 вели з використанням мідного розчинного анода і мідного катода. Склад електроліту: 130 г/л H2SO4+ 40 г/л CuSO4; форма катода – пластина; час електролізу – 1 год. Експериментальні дослідження проводили відповідно до плану повного факторного експерименту (ПФЕ) 23, а також із застосуванням кореляційно-регресійного аналізу. Середній розмір частинок визначали із застосуванням методу оптичної мікроскопії, насипну щільність порошку − відповідно до ІSО 3923-1; морфологію частинок − із використанням засобів растрової електронної мікроскопії. Результати. За результатами експериментів отримано поліноміальні моделі, що адекватно описують установлені взаємозв'язки параметрів. Найбільш значимими факторами є швидкість циркуляції і температура електроліту, а також густина струму. Встановлено наявність синергетичного ефекту спільного впливу температури і швидкості циркуляції. У разі одночасного збільшення цих параметрів спостерігається значне укрупнення частинок порошку міді і підвищення насипної щільності. З підвищенням швидкості циркуляції електроліту середній розмір частинок збільшується. При цьому залежність середнього розміру частинок від швидкості циркуляції має практично лінійний характер, а їх форма змінюється від дрібнокристалічної з добре розвинутими дендритами до крупнокристалічної зі згладженими гілками. Наукова новизна. Уперше визначено закономірності спільного впливу технологічних факторів процесу електролізу (густини струму, температури і швидкості циркуляції електроліту, шорсткості поверхні катода і міжкатодної відстані) на морфологію частинок і властивості мідного порошку. Висновки. Визначено оптимальні рівні основних технологічних параметрів електроосадження дисперсної міді з метою забезпечення заданих регульованих характеристик мідного електролітичного порошку і розширення галузей його застосування.

EN: Raising of 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; form cathode − plate; electrolysis time − 1 hour. Experimental studies were carried out in accordance with the plan of full factorial experiment (FFE) 23, as well as with the use of regression analysis. The average particle size was determined using optical microscopy method, a bulk density of the powder − under ІSO 3923-1; particle morphology − with the use of scanning electron microscopy. Findings. According to the results of experiments obtained polynomial models that adequately describe the relationship established parameters. The most important factors are the circulation speed and temperature of the electrolyte and the current density. The presence of a synergistic effect of the temperature and circulation speed joint influence. When simultaneous increase of these parameters there is a significant coarsening of copper powder particles and increase bulk density. With increasing rate electrolyte circulation average particle size increases. The dependence of the average particle size of the circulation rate is almost linear, and the shape is changed from fine-grained particles with well developed dendrites to macrocrystalline with smoothed branches. Originality. First defined patterns combined influence of electrolysis process technological factors (current density, temperature and circulation speed of the electrolyte, the surface roughness of the cathode and distance between cathodes) on particle morphology and properties of the copper powder. Conclusions. The optimal levels of the main disperse copper electrodeposition technological parameters was indicated to provide the specified characteristics of controlled electrolytic copper powder and the expansion of application areas.