PL216443B1 - Method for obtaining rhenium-nickel alloys - Google Patents

Method for obtaining rhenium-nickel alloys

Info

Publication number
PL216443B1
PL216443B1 PL397508A PL39750811A PL216443B1 PL 216443 B1 PL216443 B1 PL 216443B1 PL 397508 A PL397508 A PL 397508A PL 39750811 A PL39750811 A PL 39750811A PL 216443 B1 PL216443 B1 PL 216443B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rhenium
nickel
cathode
sulphate
vii
Prior art date
Application number
PL397508A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL397508A1 (en
Inventor
Dorota Kopyto
Mieczysław Kwarciński
Andrzej Chmielarz
Grzegorz Benke
Krystyna Anyszkiewicz
Original Assignee
Inst Metali Nieżelaznych
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Metali Nieżelaznych filed Critical Inst Metali Nieżelaznych
Priority to PL397508A priority Critical patent/PL216443B1/en
Priority to ES12460097.4T priority patent/ES2477328T3/en
Priority to EP12460097.4A priority patent/EP2610371B1/en
Priority to PL12460097T priority patent/PL2610371T3/en
Publication of PL397508A1 publication Critical patent/PL397508A1/en
Publication of PL216443B1 publication Critical patent/PL216443B1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

The subject of this invention is a method for producing homogeneous rhenium - nickel alloys by electrodeposition from aqueous solutions. In the method according to the invention to a sulphate nickel electrolytic bath for cathodic nickel production rhenium is introduced in the form of rhenate(VII) ions, preferably in the form of ammonium rhenate(VII) added in an amount of 2 to 100 g/dm 3 , and at a temperature of from 10 to 80°C, preferably at a temperature close to 55°C, the process of rhenium - nickel alloy electrodeposition is conducted on a cathode arranged centrally in the electrolyzer. On both sides of the cathode two insoluble anodes are placed, said cathodes preferably made of titanium and coated with metal oxides, wherein the cathodic current density is set to ‰¤ 5 A/dm 2 , with pH of the bath ranging from 1 to 8, and wherein a laminar flow of the electrolyte is effected at a linear velocity of from 1 to 5 cm/min for a volumetric charge density ranging from 1 to 5 Ah/dm 3 .

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania homogenicznych stopów ren-nikiel na drodze elektrowydzielania z roztworów wodnych.The subject of the invention is a method of obtaining homogeneous rhenium-nickel alloys by electrocution from aqueous solutions.

Ren jako metal trudnotopliwy, cechujący się szeregiem unikalnych własności, zyskuje na znaczeniu jako wysokiej jakości tworzywo inżynierskie. Własności renu sprzyjają jego zastosowaniu w wielu dziedzinach techniki, takich jak lotnictwo, astronautyka, atomistyka, elektrotechnika, biomedycyna. Szybko wzrasta zastosowanie renu jako składnika nadstopów stosowanych między innymi do wytwarzania łopatek turbin silników odrzutowych. Dodatek od 3 do 6% Re do nadstopów niklowych umożliwia pracę silników w wyższych temperaturach, przy wyższych obrotach, co poprawia zarówno osiągi jak i powoduje oszczędność paliwa.Rhenium, as a refractory metal with a number of unique properties, is gaining importance as a high-quality engineering material. The properties of rhenium favor its use in many fields of technology, such as aviation, astronautics, atomics, electrical engineering, and biomedicine. The use of rhenium as a component of superalloys used, inter alia, for the production of jet engine turbine blades, is rapidly increasing. The addition of 3 to 6% Re to nickel superalloys allows engines to run at higher temperatures and revs, improving both performance and fuel economy.

Aktualnie dwiema głównymi metodami produkcji renu metalicznego są metalurgia proszkowa (P/M - powder metallurgy) oraz chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD - chemical vapor deposition). Są to procesy kosztowne, skomplikowane i energochłonne.Currently, the two main methods of producing metallic rhenium are powder metallurgy (P / M) and chemical vapor deposition (CVD). These are expensive, complicated and energy-consuming processes.

Elektrowydzielanie renu oraz stopów renu przebiegające w niskich temperaturach z użyciem nietoksycznych roztworów wodnych, przy niskim zużyciu energii, może stanowić alternatywę dla dotychczasowych metod. Otrzymane w procesie katodowym zwarte, metaliczne i jednorodne osady katodowe stanowią doskonały materiał na stopy wstępne, zaprawy w procesach komponowania stopów specjalnych, czy nadstopów zawierających ren.Low-temperature electro-precipitation of rhenium and rhenium alloys with the use of non-toxic aqueous solutions, with low energy consumption, may be an alternative to the existing methods. The dense, metallic and homogeneous cathode deposits obtained in the cathode process are an excellent material for initial alloys, mortars in the processes of special alloys or rhenium-containing superalloys.

Znany z opisu patentowego US 7368048 sposób wytwarzania powłok ze stopów renu, stosowanych jako powłoki odporne na wysokie temperatury, polega na zastosowaniu elektrolitu zawierającego jony renianu(VII) metalu stopowego wybranego z grupy Ni, Co, Fe oraz Cr(III), Li i Na, a także kwas organiczny wybrany z grupy kwasów karboksylowych lub aminokarboksylowych (np. kwas cytrynowy), stosowany jako czynnik kompleksujący. Sposób ten pozwala uzyskać odpowiedniej jakości 2 powłoki galwaniczne o grubości od 10 do 30 μm, przy zastosowaniu gęstości prądu równej 10 A/dm .The method of producing rhenium alloy coatings used as high temperature resistant coatings known from US Patent No. 7,368,048 consists in the use of an electrolyte containing rhenium (VII) ions of an alloy metal selected from the group of Ni, Co, Fe and Cr (III), Li and Na and also an organic acid selected from the group of carboxylic or amino carboxylic acids (e.g. citric acid) used as a complexing agent. This method makes it possible to obtain 2 galvanic coatings with a thickness of 10 to 30 μm of appropriate quality, using a current density of 10 A / dm.

W opisie patentowym nr US 3668083 przedstawiono sposób elektrowydzieIania renu i jego stopów, w postaci powłok charakteryzujących się niskimi naprężeniami wewnętrznymi, z kąpieli renowej z dodatkami jednego lub więcej związków chemicznych wybranych z grupy następujących soli: siarczanu(VI) magnezu, amidosulfonianu magnezu, siarczanu(VI) glinu i amidosulfonianu glinu.Patent description No. US 3,668,083 describes a method of electroplating rhenium and its alloys in the form of coatings characterized by low internal stresses from a rhenium bath with the addition of one or more chemical compounds selected from the group of the following salts: magnesium sulphate, magnesium sulphonate, sulphate ( VI) aluminum and aluminum sulphamate.

W opisanych technologiach otrzymywania renu i jego stopów czynnikami zapewniającymi otrzymywanie dobrych jakościowo powłok były dodatki do elektrolitu soli przewodzących, związków kompleksujących, soli stabilizujących procesy zachodzące w strefach przyelektrodowych, czy jonów amidosulfonowych powodujących otrzymywanie osadów drobnokrystalicznych, charakteryzujących się dużą plastycznością i małymi naprężeniami. Technologie te odnoszą się jedynie do otrzymywania cienkich powłok a nie do masowej produkcji stopów renu.In the described technologies for obtaining rhenium and its alloys, the factors ensuring the production of good-quality coatings were the additives to the electrolyte of conductive salts, complexing compounds, salts stabilizing the processes occurring in the electrode zones, or amidosulfonic ions, which result in the production of fine crystalline deposits, characterized by high plasticity and low stresses. These technologies relate only to obtaining thin coatings and not to mass production of rhenium alloys.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania stopów ren-nikiel na drodze elektrowydzielania z roztworów wodnych.The essence of the invention is a method of obtaining rhenium-nickel alloys by electrecipitation from aqueous solutions.

Zgodny z wynalazkiem sposób otrzymywania stopów elektrolitycznych ren-nikiel polega na zastosowaniu siarczanowej niklowej kąpieli elektrolitycznej, składającej się z siarczanu(VI) niklu(ll), siarczanu(VI) sodu i kwasu borowego.The inventive method for obtaining ren-nickel electrolytic alloys consists in the use of a nickel sulphate electrolyte bath consisting of nickel (II) sulphate, sodium sulphate and boric acid.

Do siarczanowej niklowej kąpieli elektrolitycznej, stosowanej do produkcji niklu katodowego, wprowadza się ren w postaci jonów renianowych(VII), korzystnie jako renian(VII) amonu w ilości od 2 3 do 100 g/dm3, i następnie w temperaturze z zakresu od 10 do 80°C, korzystnie w temperaturze 55°C, prowadzi się proces elektrowydzieIania stopu ren-nikiel na umieszczonej centralnie w elektrolizerze katodzie. Po obu jej stronach umieszcza się nieroztwarzalne anody, korzystnie tytanowe, pokryte tlen2 kami metali. Katodowa gęstość prądu wynosi < 5A/dm , zaś pH kąpieli wynosi od 1 do 8.To sulphate nickel electrolytic bath used to produce nickel cathode is introduced rhenium in the form of ions renianowych (VII), preferably as renian (VII) ammonium chloride in an amount of from 2 3 to 100 g / dm 3, and then at a temperature in the range of 10 up to 80 ° C, preferably at 55 ° C, the rhenium-nickel alloy electrodeposition process is carried out on a cathode located centrally in the electrolyser. On both sides of the anode is placed nieroztwarzalne, preferably titanium covered with oxygen two metal arms. The cathodic current density is <5A / dm and the pH of the bath is from 1 to 8.

Laminarny przepływ elektrolitu prowadzi się z prędkością liniową od 1 do 5 cm/min dla gęstości 3 objętościowej ładunku elektrycznego wynoszącej od 1 do 5 Ah/dm3. Proces zatem jest prowadzony w warunkach stabilizacji pH strefy przykatodowej.The laminar electrolyte flow is carried out at a linear speed of 1 to 5 cm / min for a 3- volume electric charge density of 1 to 5 Ah / dm 3 . Therefore, the process is carried out under the conditions of pH stabilization in the near-cathode zone.

W przedstawionych warunkach otrzymuje się osad stopowy ren-nikiel, charakteryzujący się zwartą, metaliczną, gładką i jednolitą strukturą, z wysoką wydajnością prądową wynoszącą > 95%, przy jednostkowym zużyciu energii elektrycznej w granicach 2,0 + 2,5 kWh/kg stopu.Under the presented conditions, a rhenium-nickel alloy deposit is obtained, characterized by a compact, metallic, smooth and uniform structure, with a high current efficiency of> 95%, with a specific electricity consumption of 2.0 + 2.5 kWh / kg of alloy.

Otrzymane stopowe osady katodowe po 48 godzinach procesu elektrowydzielania mają grubość >1,5 mm i następującą zawartość głównych składników:The obtained cathode alloy deposits after 48 hours of the electroplating process have a thickness of> 1.5 mm and the following content of the main components:

Re - ok. 20 + 80% wagowych (ok. 7 + 56% atomowych),Re - approx. 20 + 80% by weight (approx. 7 + 56 atomic%),

Ni - ok. 20 + 80% wagowych (ok. 44 + 93% atomowych).Ni - about 20 + 80% by weight (about 44 + 93 atomic%).

PL 216 443 B1PL 216 443 B1

Korzystnym skutkiem przedstawionego wynalazku jest otrzymywanie zwartego, jednorodnego osadu stopowego ren-nikiel, o charakterze roztworu stałego i zawartości do 80% wagowych renu. Może on znaleźć zastosowanie do wytwarzania stopów specjalnych.The advantageous effect of the present invention is to obtain a dense, homogeneous rhenium-nickel alloy deposit having the nature of a solid solution and containing up to 80% by weight of rhenium. It can be used for the production of special alloys.

Sposób według wynalazku ilustruje poniższy przykład.The method according to the invention is illustrated by the following example.

P r z y k ł a dP r z k ł a d

Proces elektrowydzielania stopu ren-nikiel prowadzono w elektrolizerze przepływowym, w którym elektrolit podaje się od dołu elektrolizera, a odprowadza się przelewem umieszczonym w jego górnej części. Przepływ elektrolitu miał charakter laminarny, równoległy do powierzchni katody i anod, co skutkowało stabilizacją pH strefy katodowej oraz wynoszeniem nadmiaru jonów wodorowych na 3 zewnątrz elektrolizera. Stosowano elektrolit niklowo-renowy zawierający 13,6 g/dm3 renu w formie 33 renianu(VII) amonu, 47,8 g/dm3 niklu w formie siarczanu(VI) niklu(ll), kwas borowy w ilości 10,0 g /dm3 3 oraz 80,0 g/dm3 siarczanu(VI) sodu. Proces prowadzono w temperaturze 55°C przy katodowej gęsto2 ści prądu 1,5 A/dm i pH elektrolitu w granicach 2,4 + 3,6. Liniowa prędkość przepływu elektrolitu wy3 nosiła 3,0 cm/min, a gęstość objętościowa ładunku elektrycznego była równa 3,0 Ah/dm3. W wyniku procesu trwającego 48 godzin otrzymano osad katodowy stopu ren-nikiel, błyszczący, metaliczny, drobnokrystaliczny, bez spękań i dendrytów, o grubości ok. 1,5 mm i zawartości 46,1% wagowych renu (21,4% atomowych) oraz 53,5% wagowych niklu (78,6% atomowych). Wydajność prądowa wydzielania tego stopu wynosiła 99,9%, przy jednostkowym zużyciu energii elektrycznej wynoszącym 2,13 kWh/kg stopu.The process of electrolysis of the rhenium-nickel alloy was carried out in a flow-through electrolyser, in which the electrolyte is fed from the bottom of the electrolyser, and is discharged through an overflow located in its upper part. Electrolyte flow was laminar and parallel to the surface of the cathode and the anode, resulting in stabilization of the pH of the cathode zone and the excess hydrogen ions wynoszeniem 3 outside the cell. A nickel-rhenium electrolyte containing 13.6 g / dm 3 of rhenium in the form of 33 ammonium rhenium (VII), 47.8 g / dm 3 of nickel in the form of nickel (VI) sulphate (II), boric acid in the amount of 10.0 g / dm 3 3 and 80.0 g / dm 3 sodium sulphate. The process was conducted at 55 ° C with a cathodic current COMPONENTS densely 2 1.5 A / dm and the pH of the electrolyte in the range of 2.4 + 3.6. Flow velocity of electrolyte 3 O bore 3.0 cm / min and the bulk density of electric charge is equal to 3.0 Ah / dm 3. As a result of the 48-hour process, the cathode sediment of the rhenium-nickel alloy, shiny, metallic, fine-crystalline, without cracks and dendrites, with a thickness of about 1.5 mm and a content of 46.1% by weight of rhenium (21.4 atomic%) and 53 .5 wt.% Nickel (78.6 atom%). The current separation efficiency of this alloy was 99.9%, with a specific electric energy consumption of 2.13 kWh / kg of alloy.

Claims (1)

Sposób otrzymywania homogenicznych stopów ren-nikiel na drodze elektrowydzielania z roztworów wodnych, znamienny tym, że do siarczanowej niklowej kąpieli elektrolitycznej stosowanej do produkcji niklu katodowego, zawierającej siarczan(VI) niklu(ll), siarczan(VI) sodu i kwas borowy, 3 wprowadza się jony renu w postaci renianu(VII) amonu w ilości od 2 do 100 g/dm3, i następnie w temperaturze z przedziału od 10 do 80°C, korzystnie 55°C, prowadzi się proces elektrowydzieIania stopu ren-nikiel na umieszczonej centralnie w elektrolizerze katodzie, po obu stronach której rozmieszczone są nieroztwarzalne anody, korzystnie tytanowe, pokryte tlenkami metali, przy czym katodową gęstość 2 prądu dobiera się jako < 5 A/dm przy pH kąpieli wynoszącym od 1 do 8, z tym że laminarny przepływ elektrolitu ma zakres prędkości liniowej od 1 do 5 cm/min dla gęstości objętościowej ładunku elek3 trycznego wynoszącej od 1 do 5 Ah/dm3.The method of obtaining homogeneous rhenium-nickel alloys by electro-separation from aqueous solutions, characterized by introducing into the nickel sulphate electrolyte bath used for the production of cathode nickel, containing nickel sulphate (II), sodium sulphate (VI) and boric acid, 3 rhenium ions in the form of ammonium rhenium (VII) in an amount of 2 to 100 g / dm 3 , and then at a temperature in the range of 10 to 80 ° C, preferably 55 ° C, the electroplating process of the rhenium-nickel alloy is carried out on the centrally located in the cathode electrolyser, on both sides of which are disposed non-dissolving anodes, preferably titanium, coated with metal oxides, the cathodic current density 2 being selected as <5 A / dm at a bath pH ranging from 1 to 8, but the laminar electrolyte flow has linear velocity range of 1 to 5 cm / min for the bulk density of electric loads 3 trycznego of 1 to 5 Ah / dm 3.
PL397508A 2011-12-27 2011-12-27 Method for obtaining rhenium-nickel alloys PL216443B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL397508A PL216443B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Method for obtaining rhenium-nickel alloys
ES12460097.4T ES2477328T3 (en) 2011-12-27 2012-12-27 Method of preparation of rhenium-nickel alloys
EP12460097.4A EP2610371B1 (en) 2011-12-27 2012-12-27 Method of preparing rhenium - nickel alloys
PL12460097T PL2610371T3 (en) 2011-12-27 2012-12-27 Method of preparing rhenium - nickel alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL397508A PL216443B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Method for obtaining rhenium-nickel alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL397508A1 PL397508A1 (en) 2013-03-18
PL216443B1 true PL216443B1 (en) 2014-04-30

Family

ID=47603183

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL397508A PL216443B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Method for obtaining rhenium-nickel alloys
PL12460097T PL2610371T3 (en) 2011-12-27 2012-12-27 Method of preparing rhenium - nickel alloys

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL12460097T PL2610371T3 (en) 2011-12-27 2012-12-27 Method of preparing rhenium - nickel alloys

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2610371B1 (en)
ES (1) ES2477328T3 (en)
PL (2) PL216443B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1771763A1 (en) 1967-07-03
FR2770277A1 (en) * 1997-10-29 1999-04-30 Framatome Sa METHOD FOR REPAIR BY LINERING A TUBE AND USE OF THE METHOD
US7368048B2 (en) 2002-01-18 2008-05-06 Japan Science And Technology Agency Method for forming Re alloy coating film having high-Re-content through electroplating

Also Published As

Publication number Publication date
PL397508A1 (en) 2013-03-18
EP2610371B1 (en) 2014-05-14
ES2477328T3 (en) 2014-07-16
PL2610371T3 (en) 2014-08-29
EP2610371A1 (en) 2013-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gu et al. Electrodeposition of alloys and compounds from high-temperature molten salts
Zhou et al. Pulse electroplating of Ni-WP coating and its anti-corrosion performance
CN101994128A (en) Method for preparing Al-Ti alloy or plated Al-Ti alloy by low-temperature electrolytic deposition of ionic liquid
Shriram et al. Electrodeposition of nanocrystalline nickel—A brief review
Zemanová et al. Ni-W alloy coatings deposited from a citrate electrolyte
CN102392278B (en) Al-Ni alloy electroplating method in low-temperature salt melting system
CN102337570B (en) Method for co-depositing Al-Mn alloy plating layer in ionic liquid system
CN103382564A (en) Super-hydrophobic cobalt plating of metal surface and preparation method for super-hydrophobic cobalt plating
JP2023058499A (en) Compositionally modulated zinc-iron multilayer coating
EP2877615B1 (en) Electrodeposition process of nickel-cobalt coatings with dendritic structure
CN110760906A (en) Nano zinc-cobalt alloy coating based on double-pulse electrodeposition and preparation method thereof
Tian Ionic liquids as green electrolytes for Aluminum and Aluminum-alloy production
CN103436921A (en) Method for forming aluminum-manganese-titanium alloy through electrodeposition of ionic liquid
Nenastina et al. Galvanochemical formation of functional coatings by the cobalt tungsten zirconium alloys
PL216443B1 (en) Method for obtaining rhenium-nickel alloys
CN104611735A (en) Carbon nanotube composite chromium plating solution and electroplating method
CN108360028B (en) Ni/ZrO preparation by using double pulses2Method for preparing binary gradient functional material
TW201213623A (en) Nickel pH adjustment method and apparatus
Ghosh Electrodeposition of Cu, Sn and Cu-Sn alloy from choline chloride ionic liquid
CN101914791B (en) Method for electroplating corrosion resistant aluminum-manganese alloy layer
EP3412799A1 (en) Compositionally modulated zinc-iron multilayered coatings
Jain et al. Acid Zinc Plating Process: A review and experiment of the effect of various bath parameters and additives (ie brighteners, carriers, levelers) on throwing power
RU2132889C1 (en) Process of preparation of electrolyte for deposition of metal nickel ( versions )
Vysotskaya et al. SELECTION OF SURFACTANT MIXTURE IN ACIDIC CADMIUM-FREE ELECTROLYTES
Skibińska et al. Electrocatalytical properties of palladium-decorated cobalt coatings obtained by electrodeposition and galvanic displacment