Влияние технологических параметров электролиза и состава электролита на физические свойства дисперсного железа

Abstract

RU: Постановка проблемы. Получение технологичного электролитического порошка железа с регулируемой формой и размером частиц, с требуемыми структурными, физическими и функциональными свойствами. Методика. Процесс электролитического осаждения дисперсного железа проводили с использованием стального растворимого анода и титанового катода. Электролит – сульфатный; форма катода – пластина; время электролиза – 1 час. Экспериментальные исследования проводили в соответствии с планом полного факторного эксперимента (ПФЭ) 23, а также с применением корреляционно-регрессионного анализа. Средний размер и морфологию частиц определяли с применением метода оптической микроскопии. Результаты. По результатам экспериментов получены полиномиальные модели, которые адекватно описывают установленные взаимосвязи изучаемых параметров. Наиболее значимыми факторами являются скорость циркуляции электролита, катодная плотность тока, а также концентрация в электролите железного купороса. Установлено наличие синергетического эффекта совместного влияния на свойства катодного осадка железа катодной плотности тока и кислотности электролита. При одновременном увеличении этих параметров наблюдается значительное укрупнение частиц дисперсного железа. С повышением скорости циркуляции электролита средний размер частиц увеличивается. Снижение концентрации сернокислого железа в пределах заданного интервала варьирования приводит к образованию очень тонких и легких катодных осадков с насыпной плотностью менее 1,0 г/см3. Научная новизна. Впервые определены закономерности совместного влияния технологических факторов процесса электролиза (катодной плотности тока, температуры и скорости циркуляции электролита), а также состава электролита на морфологию частиц железного порошка. Практическая значимость. Определены оптимальные уровни основных технологических параметров электроосаждения дисперсного железа с целью обеспечения заданных регулируемых характеристик железного электролитического порошка и расширения областей его применения.

UK: Постановка проблеми. Одержання технологічного електролітичного порошку заліза з регульованою формою і розмірами частинок, з необхідними структурними, фізичними і функціональними властивостями. Методика. Процес електролітичного осадження дисперсного заліза вели з використанням сталевого розчинного анода і титанового катода. Електроліт − сульфатний; форма катода − пластина; час електролізу − 1 година. Експериментальні дослідження проводили відповідно до плану повного факторного експерименту (ПФЕ) 23, а також із застосуванням кореляційно-регресійного аналізу. Середній розмір та морфологію частинок визначали із застосуванням методу оптичної мікроскопії. Результати. За результатами експериментів отримано поліноміальні моделі, що адекватно описують установлені взаємозв'язки параметрів. Найбільш значимими факторами є швидкість циркуляції і катодна густина струму, а також концентрація залізного купоросу в електроліті. Встановлено наявність синергетичного ефекту спільного впливу катодної густини струму та кислотності електроліту на властивості катодного осаду заліза. За одночасного збільшення цих параметрів спостерігається значне укрупнення частинок дисперсного заліза. З підвищенням швидкості циркуляції електроліту середній розмір частинок збільшується. Зменшення концентрації сірчанокислого заліза у межах заданого інтервалу варіювання викликає утворення дуже тонких та легких катодних осадів із насипною щільністю менше ніж 1,0 г/см3. Наукова новизна. Уперше визначено закономірності спільного впливу технологічних факторів процесу електролізу (густини струму, температури і швидкості циркуляції електроліту), а також складу електроліту на морфологію частинок і властивості залізного порошку. Практична значимість. Визначено оптимальні рівні основних технологічних параметрів електроосадження дисперсного заліза з метою забезпечення заданих регульованих характеристик електролітичного залізного порошку і розширення галузей його застосування.

EN: Problem definition. Synthesis of a technological electrolytic iron powder with controlled particle size and shape, the desired structural, physical and functional properties. Methodology. For the dispersed iron electrolytic deposition process were using a soluble steel anode and titanium cathode. Electrolyte − sulfate; 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 and morphology was determined using optical microscopy method. 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, current density and iron sulphate concentration. The presence of a synergistic effect of joint influence cathode current density and electrolyte acidity on the iron cathode precipitation properties has been determined. When simultaneous increase of these parameters there is a significant coarsening of iron powder particles. With increasing rate electrolyte circulation average particle size increases. Reduced concentration of iron sulfate in the interval of variation leads to the formation of very thin and light cathode precipitation with a bulk density of less than. Originality. First defined patterns combined influence of electrolysis process technological factors (current density, temperature and circulation speed of the electrolyte), as well as electrolyte composition, on particle morphology and properties of the iron powder has been determined in the first. Practical value. The practical significance of the results is that the optimal levels of the main disperse iron electrodeposition technological parameters to provide the specified characteristics of controlled electrolytic iron powder and the expansion of application areas.