PL117002B2 - Method of copper-cadmium alloys manufacture - Google Patents

Description

******* *!L1 Int. O3.C25D 3/58 Twórcywynalazku: Zbigniew Bojarski, Jerzy Gala, Antoni Budniok, Eugeniusz Lagiewka, Piotr Rehlich Uprawniony z patentu tymczasowego: Uniwersytet Slaski, Katowice (Polska) Sposób otrzymywania stopów miedz—kadm Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania stopów miedz—kadm na drodze elektrolitycznej w pro¬ cesie galwanicznego wspólwydziel&nia miedzi i kadmu z elektrolitu zawierajacego kompleksowe jony tych metali.Znany jest sposób otrzymywania stopów miedz—kadm polegajacy na galwanicznym wspólwydzielaniu miedzi i kadmu na katodzie. W tym celu stosuje sie kapiele galwaniczne zawierajace jako czynnik kompleksotwór- czy cyjanki, etylenodwuaminc, wersenian dwusodowy, cytrynian sodowy lub tiosiarczan sodowy. Przykladowe sklady chemiczne znanych z literatury kapieli, w których zastosowano wymienione czynniki kompleksotwórcze przedstawia tablica 1. Z kapieli tych nie mozna uzyskac zwartych i jednorodnych powlok stopowych miedz— kadm o grubosci powyzej 4* 10~5m. Wynika to z grubokrystalicznej postaci otrzymywanych stopów oraz nacz- nych naprezen w powlokach.Otrzymywanie powlok stopowych o wiekszej grubosci jest mozliwe wedlug patentu nr 93477. Sposób ten polega na stosowaniu kapieli etylenodwuaminowej nr 2 z tablicy 1, zawierajacej dodatkowo butindiol i 2,4-dwu- oksytiazolidyne. Koniecznosc stosowania trudnodostepnych i kosztownych substancji powierzchniowo aktyw¬ nych utrudnia powszechne stosowanie tego sposobu.Powloki stopowe miedz—kadm o grubosci ponizej 4# 1(T5 m moga spelniac role warstw ochronno-dekora- cyjnych, natomiast wykorzystanie ich jako stopu wstepnego do hutniczej produkcji miedzi kadmowej, na przyklad wedlug polskiego opisu patentowego nr 111908 jest w skali przemyslowej nieoplacalne.2 117002 Tablica I Nr 1 kapieli 1 2 3 4 1 5 Nazwa [ kapieli Cyjankowa Etylenodwuaminowa- Werscnianowa Cytrynianowa Tiosiarczanowa Sklad chemiczny Substancja cyjanek miedziawy CuCN cyjanek kadmowy Cu (CN)^ cyjanek sodowy Na CN siarczan miedziowy CuSC4#5 H20 siarczan kadmowy 3CdSC4#8 H^O siarczan amonowy (NH4)2S04 siarczan sodowy Na^SO^lO H^O etylenodwuamina I^NCHjCHjNr^ siarczan miedziowy CuS04*5 H2O siarczan kadmowy 3CdS04'8 H20 pirofosforan potasowy K4P207*3 H20 wersenian dwusodowy CioH^Og^Naj wodorotlenek potasowy KOH siarczan miedziowy CuS04*5 H20 siarczan kadmowy 3CdS04-8 H20 kwas cytrynowy C$Hg06 amoniak NH 3 #H20 chlorek miedziawy CuCl siarczan kadmowy 3CdS04#8 H20 tiosiarczan sodowy Na2S203*5 H20 chlorek amonowy NH4G Zawartosc (g/dm3) 2^-27 2^8 35^50 60 23 60 60 50 12 -S- 37 38-rl 15 48^-180 20 -r 70 1 7-rlO 25 65 70 28 1 2^-30 40 250 40 Celem wynalazku jest otrzymanie droga elektrolityczna stopu miedz-kadm w postaci zwartych i jednorod¬ nych warstw o grubosci powyzej 3*10~4m, które moglyby znalezc zastosowanie jako stop wstepny w procesie wytopu miedzi kadmowej, lub podlegac obróbce mechanicznej dla otrzymania detali o zwiekszonej odpornosci na scieranie.Powyzszy cel udalo sie osiagnac dzieki zastosowaniu sposobu wedlug niniejszego wynalazku. Istota sposo¬ bu polega na elektrolitycznym wspólwydzielaniu miedzi i kadmu na katodzie, z roztworu zawierajacego winian sodowo-potasowy w ilosci od 100 do 350 g/dm3, a korzystnie od 270 do 320 g/dm3, kadm w postaci rozpusz¬ czalnej w wodzie soli kadmowej w ilosci od OJ do 0,6 M Cd/dm3, a korzystnie od 0,3 do 0,4 M Cd/dm3 miedz w postaci rozpuszczalnej w wodzie soli miedziowej w ilosci od 0,1 do 0,6 M Cu/dm3, a korzystnie od 0,15 do 0,3 M Cu/dm3. Ponadto roztwór ten zawiera kwas octowy lodowaty w ilosci od 20 do 80 cm3/dm3, a korzystnie od 30 do 50 cm3/dm3, wodorotlenek sodowy w ilosci od 20 do 100 g/dm3, a korzystnie od 40 do 60 g/dm3 oraz jony amonowe w postaci wodnego roztworu soli amonowej w ilosci od 1 do 2 M/dm3. Jezeli roztwór ten wyko¬ rzysta sie jako kapiel galwaniczna to w procesie elektrolizy prowadzonym przy zastosowaniu katodowej gestosci pradu od 1 do 5 A/dm2, a korzystnie od 2 do 3,5 A/dm2, anod grafitowych, temperatury od 293 K do 343 K, a korzystnie od 298 K do 318 K, intensywnego mieszania, na katodzie otrzymuje sie zwarte,jednorodne powloki stopowe miedz-kadm zawierajace od 0,5 do 60% kadmu. W tych warunkach mozna otrzymac warstwy stopu miedz-kadm o grubosci przekraczajacej 3* 10"4m.Nizej podany przyklad ilustruje sposób wedlug wynalazku.Przyklad. Kapiel galwaniczna stosowana do otrzymywania stopów miedz—kadm sporzadza sie doda-, jac do 450 cm3 wody kolejno: w ilosciach podanych w tablicy 2: siarczan miedziowy, kwas octowy lodowaly, siarczan kadmowy, wode amoniakalna o stezeniu 25% NH3 lub siarczan amonowy, winian sodowo-potasowy i wodorotlenek sodowy. Po kazdej porgi wprowadzonej substancji roztwór miesa sie do jq calkowitego roz¬ puszczenia. Nastepnie za pomoca wody amoniakalnej lub wodorotlenku sodowego ustala sie zadana wartosc pH kapieli oraz uzupelnia sie woda jej objetosc do 1 dm3. Tablica II przedstawia przykladowo sklady chemiczne kilku kapieli galwanicznych oznaczonych symbolami A, B, C, D i E. Warunki prowadzenia procesu elektrolizy oraz charakterystyke otrzymanych powlok stopowych miedz-kadm przedstawia tablica ID.117002 Tablica II Substancja | siarczan miedziowy - CuS04*5H20 | siarczan kadmowy - 3CdS04#8H20 winian sodowo-potasowy - KNaC4H406f4H20 |_Jukas octowy lodowaty - CH3COOH [ wodorotlenek sodowy - NaOH | siarczan amonowy - (NH^SCU woda amoniakalna 257c - NH3*H20 Jedn. miary g g g cm3 g g cm Zawartosc substancji w 1 dm kapieli Av 25 130 270 46 40 - 110x B 55 105 300 46 60 - 100X c 27 90 200 46 40 - 10ÓX D 50 100 300 46 40xx 106 - E 42 120 113 46 1 20xx 1 106 1 ' Ponadto wode amoniakalna wprowadza sie w celu ustalenia pH kapieli, xx) Ponadto wodorotlenek sodowy dodaje sie w celu ustalenia pH kapieli.Tablica III BI - mieszanie kapieli poprzez barbotai sprezonym powietrzem, M - intensywne mieszanie magnetyczne kapieli.Kapiel | Parametry IpH | Katodowa gestosc pradu A/dm2 1 Koncentracja objetosciowa | pradu A/dm | Anody Temperatura K Mieszanie Zawartosc kadmu w stopie % Szybkosc osadzenia stopu m*106/h Wydajnosc pradowa procesu % A 9,5 2 0,45 Cu 313 BI 42 29 91 A 9,5 2,5 0,8 Cu 318 BI 34 30 78 A 10,5 3,5 0,8 Cu 323 M 40 47 83 B 10,3 2 0,25 graf. 298 M 17 21 74 C 0,0 2 0,25 graf. 298 M 38 26 85 D i 95 2 0,25 graf. 298 M 30 25 81 E 10,5 .2 0,25 graf. 298 M | 10 1 20 72 Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania stopów miedz—kadm na drodze elektrolitycznego wspólwydzielania miedzi i kadmu z kapieli galwanicznej, znamienny tym, ze stosuje sie kapiel galwaniczna zawierajaca winian sodowo-po¬ tasowy w ilosci od 100 do 350g/dm3, a korzystnie od 270 do 320g/dm3, kadm w postaci rozpuszczalnej w wodzie soli kadmowej w ilosci od 0,1 do 0,6 M Cd/dm3, a korzystnie od 0,3 do 0,4 M Cd/dm3, miedz w postaci rozpuszczalnej w wodzie soli miedziowej w ilosci od 0,1 do 0,6 M Cu/dm3, a korzystnie od 0,15 do 0,3 M Cu/dm3, kwas octowy lodowaty w ilosci od 20 do 80cm3/dm3, a korzystnie od 30 do 50cm3/dm3, wodorotlenek sodowy w ilosci od 20 do 100g/dm3, a korzystnie od 40 do 60g/dm3 oraz jony amonowe w postaci wodnego roztworu amoniaku lub rozpuszczalnej w wodzie soli amonowej w ilosci od 1 do 2 M NH4/dm3. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania stopów miedz—kadm na drodze elektrolitycznego wspólwydzielania miedzi i kadmu z kapieli galwanicznej, znamienny tym, ze stosuje sie kapiel galwaniczna zawierajaca winian sodowo-po¬ tasowy w ilosci od 100 do 350g/dm3, a korzystnie od 270 do 320g/dm3, kadm w postaci rozpuszczalnej w wodzie soli kadmowej w ilosci od 0,1 do 0,6 M Cd/dm3, a korzystnie od 0,3 do 0,4 M Cd/dm3, miedz w postaci rozpuszczalnej w wodzie soli miedziowej w ilosci od 0,1 do 0,6 M Cu/dm3, a korzystnie od 0,15 do 0,3 M Cu/dm3, kwas octowy lodowaty w ilosci od 20 do 80cm3/dm3, a korzystnie od 30 do 50cm3/dm3, wodorotlenek sodowy w ilosci od 20 do 100g/dm3, a korzystnie od 40 do 60g/dm3 oraz jony amonowe w postaci wodnego roztworu amoniaku lub rozpuszczalnej w wodzie soli amonowej w ilosci od 1 do 2 M NH4/dm3. PL