FR2514375A1 - Electroplating from fused fluoride baths - contg. hydrogen fluoride-evolving salt to purify bath - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE DEPOTS ELECTROLYTIQUES POUR
ELECTROLYSE IGNEE.ELECTROLYTIC DEPOSIT PROCESS FOR
IGNITION ELECTROLYSIS.
La présente invention concerne un procédé de dépots électrolytiques pour électrolyse ignée. The present invention relates to a method of electrolytic deposits for igneous electrolysis.
L'obtention de métaux purs par électrolyse ignée est connue depuis le siècle dernier. Sainte Claire Deville a obtenu ainsi de aluminium dès 1854, dans des bains de sels fondus contenant des fluorures. Les métaux alcalins sont obtenus par des méthodes analogues. Mais tous ces procédés s'effectuent à des températures supérieures au point de fusion du métal à produire et celui-ci est donc obtenu à l'état liquide. Les tentatives d'obtention de métaux plus réfractaires, tels: Mo, W, Ta, Nb, Zr, Hf, V, Si, U, pour lesquels l'électrolyse est effectuée à une température inférieure à celle du point de fusion du produit, n'ont longtemps permis d'obtenir que des dépôts pulvérulents contenant des poudres métalliques mêlées à des sels provenant de l'électrolyte.Les procédés décrits plus récemment faisant état de dépôts denses, compacts, à grains fins, obtenus par l'électrolyse de fluorures alcalins fondus contenant en solution un sel du métal à déposer, donnent des résultats aléatoires. En effet, la présence de traces de chlorure ou d'oxyde dans le bain conduit à des dépôts dendritiques, gorgés de sels. Or, s'il est déjà difficile d'obtenir des sels d'une pureté suffisante ceux-ci, hygroscopiques, absorbent de l'humidité facilement et de façon variable avec les conditions atmosphériques. Obtaining pure metals by igneous electrolysis has been known for the last century. Sainte Claire Deville obtained aluminum in 1854, in baths of molten salts containing fluorides. The alkali metals are obtained by analogous methods. However, all these processes are carried out at temperatures above the melting point of the metal to be produced and this is therefore obtained in the liquid state. Attempts to obtain more refractory metals, such as: Mo, W, Ta, Nb, Zr, Hf, V, Si, U, for which the electrolysis is carried out at a temperature below that of the melting point of the product, For a long time, only powdery deposits containing metal powders mixed with salts from the electrolyte have been obtained. The processes described more recently show dense, compact, fine-grained deposits obtained by the electrolysis of fluorides. molten alkalis containing a salt of the metal to be deposited in solution, give random results. Indeed, the presence of traces of chloride or oxide in the bath leads to dendritic deposits, saturated with salts. However, if it is already difficult to obtain salts of sufficient purity, these, hygroscopic, absorb moisture easily and in a variable manner with atmospheric conditions.
La purification préalable du solvant par barbottage diacide fluorhydrique anhydre, si elle améliore les résultats, n'est pas toujours satisfaisante et demeure d'une manipulation extrêmement dangereuse, tant par la corrosion des installations que par ses effets pathologiques et toxicologiques créant une contrainte difficilement supportable en milieu industriel par le surcoût qu'elle implique en installations de sécurité et en personnel qualifié. The preliminary purification of the solvent by bubbling anhydrous hydrofluoric acid, if it improves the results, is not always satisfactory and remains extremely dangerous to handle, both by the corrosion of the installations and by its pathological and toxicological effects creating a constraint that is difficult to bear. in an industrial environment by the additional cost that it involves in security installations and qualified personnel.
La présente invention se propose d'améliorer les conditions de dépôt de: Mo, W, Ta, Nb, Zr, Hf, V, Si, U, tant au point de vue des résultats obtenus que de la facilité à les réaliser. The present invention proposes to improve the conditions for depositing: Mo, W, Ta, Nb, Zr, Hf, V, Si, U, both from the point of view of the results obtained and the ease of carrying them out.
En effet, on a eu la surprise de constater que l'adjonction aux sels destinés à être fondus sous gaz inerte et à servir de solvant (ternaire eutectique FLiNaK, binaire eutectique FLiNa ou tout autre mélange de fluorures conduisant à un liquide dont la température de solidification est suffisamment basse) d'une certaine quantité de
K H F2 ou Na H F2 permettait après enrichissement du bain en métal à déposer à l'état de valence approprié, la réalisation de dépôts métalliques compacts, sains, finement cristallisés, exempts de dendrites ou d'excroissances.Indeed, we were surprised to note that the addition to the salts intended to be melted under inert gas and to serve as solvent (ternary eutectic FLiNaK, binary eutectic FLiNa or any other mixture of fluorides leading to a liquid whose temperature of solidification is sufficiently low) of a certain amount of
KH F2 or Na H F2 allowed, after enrichment of the metal bath to be deposited in the appropriate valence state, the production of compact, healthy, finely crystallized metal deposits, free of dendrites or growths.
De plus, la stabilité des bains ainsi réalisés est exceptionnellement accrue : l'altération par l'air atmosphérique, très rapide dans les techniques antérieures au point que les pièces à introduire devaient passer par Mintermédiaire d'un sas que l'on purgeait au moyen du gaz inerte de protection du bain sous peine de détériorer celui-ci, a été considérablement réduite. In addition, the stability of the baths thus produced is exceptionally increased: the alteration by atmospheric air, very rapid in prior techniques to the point that the parts to be introduced had to pass through an intermediate airlock which was purged by means inert bath protection gas, under penalty of damaging it, has been considerably reduced.
C'est ainsi que l'on a pu conserver en état de parfait fonctionnement un bain d'électrolyse pour dépôt de tungstène pendant plus de deux mois, avec des introductions quasiment quotidiennes d'échantillons à recouvrir, introduits sans passer par l'intermédiaire d'un sas mais par simple ouverture du couvercle de l'enceinte contenant le bain. Thus it was possible to keep in perfect working order an electrolysis bath for depositing tungsten for more than two months, with almost daily introductions of samples to be covered, introduced without passing through 'an airlock but by simply opening the cover of the enclosure containing the bath.
La stabilité obtenue est telle qu'il a même été possible de retirer du bain liquide une pièce tombée accidentellement, en s'aidant de pinces et en accédant par le couvercle de l'enceinte qui est ainsi resté ouvert un long moment, les électrolyses ultérieures n'en ayant pas été affectées. The stability obtained is such that it was even possible to remove an accidentally dropped part from the liquid bath, using pliers and accessing the enclosure cover which thus remained open for a long time, subsequent electrolysis not having been affected.
Ces résultats positifs s'expliquent par le fait que l'acide fluorhydrique, dégagé "in situ" par la décomposition de K H F2 ou
Na H F2, déplace les chlorures, oxydes, sulfures ou autres impuretés susceptibles de préexister dans les sels et les élimine sous forme volatile ou les complexe sous forme solvatée. These positive results are explained by the fact that hydrofluoric acid, released "in situ" by the decomposition of KH F2 or
Na H F2, displaces chlorides, oxides, sulphides or other impurities likely to preexist in the salts and eliminates them in volatile form or the complexes in solvated form.
Etant évolué au sein même du liquide, L'acide fluorhydrique naissant est plus actif que l'acide fluorhydrique anhydre passant par barbottage, et intéresse tout le volume des sels, car il se forme une multitude de petites bulles d'acide fluorhydrique en tout point, de la même manière qu'un gaz en solution dans un liquide sous pression se libère en un grand nombre de petites bulles dès que l'on supprime la surpression, en donnant un liquide pétillant. Being evolved within the liquid itself, nascent hydrofluoric acid is more active than anhydrous hydrofluoric acid passing through bubbling, and concerns the entire volume of salts, because a multitude of small bubbles of hydrofluoric acid are formed at all points. , in the same way that a gas in solution in a liquid under pressure is released in a large number of small bubbles as soon as the overpressure is removed, giving a sparkling liquid.
Il est possible aussi qu'on parvienne ainsi à solubiliser une certaine quantité d'acide fluorhydrique, qui sera disponible lors de l'introduction ultérieure d'impuretés apportées par les pièces immer- gées et l'entrée d'air concomitante, prolongeant la stabilité du bain. It is also possible that this will lead to the solubilization of a certain quantity of hydrofluoric acid, which will be available during the subsequent introduction of impurities provided by the immersed parts and the concomitant air intake, prolonging the stability. of the bath.
La décomposition de K H F2 ou Na H F2 produisant en outre
K F ou Na F qui sont des constituants du solvant de base, ne modifie en rien ses qualités propres, sous réserve que l'on ait tenu compte de cet apport en diminuant en conséquence la quantité de KF et Na F du mélange initial. Mais il est à noter qu'un écart avec la composition eutectique n'est nullement critique.The decomposition of KH F2 or Na H F2 further producing
KF or Na F, which are constituents of the basic solvent, does not in any way modify its own qualities, provided that this contribution has been taken into account by consequently reducing the amount of KF and Na F in the initial mixture. But it should be noted that a deviation from the eutectic composition is by no means critical.
Aucun traitement ultérieur n'est donc nécessaire pour éliminer les produits de décomposition. Il va de soi que toute substance susceptible de libérer l'acide fluorhydrique sans contamination du bain pourra être utilisée à la place K H F2 ou Na H F2. No further treatment is therefore necessary to remove the decomposition products. It goes without saying that any substance capable of releasing hydrofluoric acid without contamination of the bath can be used instead of K H F2 or Na H F2.
Enfin une conséquence appréciable de la purification obtenue par cette invention est la diminution notable du temps de préélectrolyse qui était rendue nécessaire entre autre par la présence d'impuretés diverses dans le bain, empêchant d'obtenir d'emblée un dépôt satisfaisant. Finally, an appreciable consequence of the purification obtained by this invention is the notable reduction in the preelectrolysis time which was made necessary inter alia by the presence of various impurities in the bath, preventing from immediately obtaining a satisfactory deposit.
Seule reste nécessaire une courte pré-électrolyse visant à amener le métal en solution à un état de valence approprié. All that remains is a short pre-electrolysis aimed at bringing the metal in solution to an appropriate valence state.
I1 est à noter que l'on peut aussi ajouter le K H F2 ou le Na H F2 à un bain déjà fondu et même à un bain déjà enrichi en métal à déposer, avec les mêmes avantages, bien qu'alors l'opération soit d'une réalisation plus rnalaisée que l'adjonction aux sels à l'état solide avant fusion. It should be noted that one can also add KH F2 or Na H F2 to a bath already melted and even to a bath already enriched in metal to be deposited, with the same advantages, although then the operation is d '' a realization more rnalaisais that the addition to salts in the solid state before fusion.
D'autre part, les bains classiques souffraient souvent d'un mauvais rapport de surface anode/cathode en raison de l'encombrement des pièces anodiques ou cathodiques, d'où il résultait fréquemment un mauvais rendement anodique, une élévation de la valence moyenne des espèces en solution, et un mauvais rendement cathodique associé à un dépôt de mauvaise qualité. On the other hand, conventional baths often suffered from a poor anode / cathode surface ratio due to the bulk of the anode or cathode parts, from which it frequently resulted in poor anode efficiency, an increase in the average valence of the species in solution, and a poor cathodic yield associated with a deposit of poor quality.
Le problème peut être résolu en laissant à demeure dans le bain une plaque du métal à déposer de grandes dimensions qui servira d'anode soluble. The problem can be resolved by leaving a large metal plate to be deposited in the bath, which will serve as a soluble anode.
L'intérêt est double : en améliorant le rapport de surface anode/cathode, on diminue l'élévation de valence des espèces en solution qui, comme nous venons de le voir conduit peu à peu à des dépôts défectueux. The advantage is twofold: by improving the anode / cathode surface ratio, the valence elevation of the species in solution is reduced, which, as we have just seen, gradually leads to defective deposits.
D'autre part, même en cas d'augmentation de cette valence pendant l'électrolyse, on a pendant les phases d'arrêt un retour spontané à l'état d'équilibre thermodynamique du système élément en solution - élément métallique par dissolution d'un peu du métal de l'anode selon la réaction : M + (n-l) Mn~ > nM (n 1)+
Au besoin, il peut être judicieux d'accélérer le retour à cet équilibre par une élévation de la température du bain, ce qui augmentera la cinétique de retour à l'équilibre et pourra même le déplacer dans un sens favorable.On the other hand, even in the event of an increase in this valence during the electrolysis, there is during the stopping phases a spontaneous return to the state of thermodynamic equilibrium of the system element in solution - metallic element by dissolution of a little of the metal of the anode according to the reaction: M + (nl) Mn ~> nM (n 1) +
If necessary, it may be wise to accelerate the return to this equilibrium by raising the bath temperature, which will increase the kinetics of returning to equilibrium and may even move it in a favorable direction.
Ce cycle thermique, dont l'amplitude pourra atteindre 1500 C. This thermal cycle, the amplitude of which can reach 1500 C.
ne saurait se prolonger excessivement pour préserver la durée de vie des installations et celle du bain lui-même, car sa tension de vapeur n'étant pas nulle, il y a évaporisation de sels et condensation dans les parties plus froides. Ceci d'autant plus que la température des sels est plus élevée.cannot be prolonged excessively to preserve the service life of the installations and that of the bath itself, since its vapor pressure is not zero, there is evaporation of salts and condensation in the colder parts. This is all the more the higher the temperature of the salts.
Les mouvements de convection naturelle, crées par les différences de température, augmenteront la vitesse du retour à l'équilibre thermodynamique du système. Une agitation mécanique avant et pendant l'électrolyse agit de même favorablement. The movements of natural convection, created by the temperature differences, will increase the speed of return to the thermodynamic equilibrium of the system. Mechanical agitation before and during electrolysis also acts favorably.
En ce sens, il est particulièrement favorable et simple de faire tourner la pièce à recouvrir ce qui a pour èffet d'homogénéiser le bain, et de diminuer la couche limite de diffusion des espèces électroactives conduisant à un dépôt plus homogène en tout point. In this sense, it is particularly favorable and simple to rotate the part to be covered, which has the effect of homogenizing the bath, and of reducing the limit layer of diffusion of the electroactive species leading to a more homogeneous deposit at all points.
Le fait de laisser l'anode à demeure dans le bain simplifie les manipulations, mais permet aussi de conserver la surface dans un état idéal de réactivité supprimant ainsi les pré-électrolyses qui étaient nécessaires avant tout dépôt de qualité satisfaisante afin de décontaminer la surface des anodes. Leaving the anode permanently in the bath simplifies handling, but also makes it possible to keep the surface in an ideal state of reactivity thereby eliminating the pre-electrolysis which was necessary before any deposit of satisfactory quality in order to decontaminate the surface of the anodes.
La combinaison des deux améliorations précédemment décrites additionne leurs effets bénéfiques. Mais de plus, I'introduction de l'anode soluble dès avant la fusion et le dégagement d'acide fluorhydrique permet d'en nettoyer la surface de toutes les impuretés apportées lors de son élaboration et de la dépassiver. L'anode sert alors de source de matière première dans le processus de réduction chimique, qui, comme nous l'avons vu, amène le métal en solution à l'état de valence résultant de équilibre thermodynamique. The combination of the two previously described improvements adds up their beneficial effects. But in addition, the introduction of the soluble anode from before the melting and the release of hydrofluoric acid makes it possible to clean the surface of all the impurities introduced during its preparation and to passivate it. The anode then serves as a source of raw material in the chemical reduction process, which, as we have seen, brings the metal in solution to the valence state resulting from thermodynamic equilibrium.
Il en résulte que la pré-électrolyse d'un bain nouvellement fabriqué, et dont l'un des buts est d'amener le métal à l'état de valence favorable devient superfétatoire. On obtient d'emblée, après enrichissement de la solution en métal à déposer, un système utilisable. As a result, the pre-electrolysis of a newly manufactured bath, one of whose aims is to bring the metal to the favorable valence state, becomes superfluous. Obtained immediately, after enrichment of the metal solution to be deposited, a usable system.
Le dépôt de métal peut s'effectuer sans interruption en produisant un revêtement sain, compact, bien cristallisé, bien couvrant, même en grande épaisseur. Il est possible d'obtenir ainsi des dépôts de tungstène dépassant 3 mm d'épaisseur et réaliser des pièces électroformées par élimination ultérieure du substrat. The deposition of metal can be carried out without interruption, producing a healthy, compact, well crystallized, well covering coating, even at great thickness. It is thus possible to obtain tungsten deposits exceeding 3 mm in thickness and to produce electroformed parts by subsequent removal of the substrate.
Le procédé selon l'invention trouve application en technologie des anodes de tubes à rayons X. The method according to the invention finds application in technology of anodes of X-ray tubes.
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8119082A FR2514375B1 (en) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | ELECTROLYTIC DEPOSIT PROCESS FOR IGNEE ELECTROLYSIS |
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Publication Number | Publication Date |
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FR2514375A1 true FR2514375A1 (en) | 1983-04-15 |
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Family
ID=9262916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8119082A Expired FR2514375B1 (en) | 1981-10-09 | 1981-10-09 | ELECTROLYTIC DEPOSIT PROCESS FOR IGNEE ELECTROLYSIS |
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FR (1) | FR2514375B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL18773C (en) * | 1900-01-01 | |||
FR1105530A (en) * | 1953-05-28 | 1955-12-05 | Horizons Titanium Corp | Electrolytic deposition of metals |
FR1138544A (en) * | 1955-12-12 | 1957-06-14 | Soberti | Electrolytic refining of titanium and zirconium |
-
1981
- 1981-10-09 FR FR8119082A patent/FR2514375B1/en not_active Expired
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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NL18773C (en) * | 1900-01-01 | |||
FR1105530A (en) * | 1953-05-28 | 1955-12-05 | Horizons Titanium Corp | Electrolytic deposition of metals |
FR1138544A (en) * | 1955-12-12 | 1957-06-14 | Soberti | Electrolytic refining of titanium and zirconium |
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