PL230574B1 - Sposob otrzymywania stopow ren-kobalt - Google Patents
Sposob otrzymywania stopow ren-kobaltInfo
- Publication number
- PL230574B1 PL230574B1 PL413729A PL41372915A PL230574B1 PL 230574 B1 PL230574 B1 PL 230574B1 PL 413729 A PL413729 A PL 413729A PL 41372915 A PL41372915 A PL 41372915A PL 230574 B1 PL230574 B1 PL 230574B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- rhenium
- cobalt
- ppm
- solution
- electrolyte
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- ZEWGRSAJWPFTRK-UHFFFAOYSA-N cobalt rhenium Chemical compound [Co].[Re] ZEWGRSAJWPFTRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 47
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 33
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 31
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 24
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 21
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 17
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 8
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 7
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 claims description 6
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910000691 Re alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 2
- KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N Carbamic acid Chemical class NC(O)=O KXDHJXZQYSOELW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical class [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical class [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010014405 Electrocution Diseases 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical class FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGQYCBTWBQPWIC-UHFFFAOYSA-N [Re].[Co].[Ni] Chemical compound [Re].[Co].[Ni] WGQYCBTWBQPWIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKOSHBGJOHQYGM-UHFFFAOYSA-N [Re].[K] Chemical compound [Re].[K] DKOSHBGJOHQYGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- NLXYLZCLIHHPMA-UHFFFAOYSA-K aluminum;trisulfamate Chemical compound [Al+3].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O NLXYLZCLIHHPMA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H dialuminum;trisulfate;hydrate Chemical compound O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O BUACSMWVFUNQET-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- YZVJHCGMTYDKFR-UHFFFAOYSA-L magnesium;disulfamate Chemical compound [Mg+2].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O YZVJHCGMTYDKFR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N nickel rhenium Chemical compound [Ni].[Re] UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N sulfamic acid Chemical class NS(O)(=O)=O IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania stopów ren-kobalt w na drodze elektrowydzielania z roztworów wodnych.
Ren jest metalem trudnotopliwym, stosowanym głównie do produkcji superstopów na bazie niklu i/lub kobaltu, wykorzystywanych do wytwarzania łopatek turbin silników odrzutowych i energetycznych. Metaliczny ren produkuje się bądź przez termiczną redukcję wodorem renianu (VII) amonu (metalurgia proszkowa), bądź chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD - chemical vapor deposition). Metody otrzymywania renu przy użyciu elektrowydzielania również nie znalazły większego zastosowania, głównie ze względu na niską wydajność procesu i niewystarczającą jakość osadów katodowych.
Możliwe jest otrzymywanie renu w postaci stopów z innymi metalami wchodzącymi w skład superstopów, najczęściej niklem lub kobaltem. Stopy takie najczęściej otrzymuje się, podobnie jak sam ren, z wykorzystaniem metalurgii proszkowej poprzez wygrzewanie silnie sprasowanych kształtek w atmosferze redukującej (tlenków i innych związków zawierających metale stopu) lub obojętnej (metale wchodzące w skład stopu). Źródłem renu jest najczęściej renian (VII) amonu lub potasu, czy renian (VII) metalu wchodzącego w skład stopu, znacznie rzadziej proszek metalicznego renu, z uwagi na jego bardzo wysoka cenę.
Znany ze zgłoszenia nr P-403 588 sposób otrzymywania sferycznego proszku stopowego Re-Co o wysokiej zawartości renu i od 4 do 13% wagowych kobaltu charakteryzuje się tym, że surowiec wyjściowy stanowi wysokiej czystości proszek stopowy otrzymany z redukcji w postaci renianu (VII) kobaltu (ll) - Co(ReO4)2, który poddawany jest procesowi rozpylania plazmowego w atmosferze obojętno-redukcyjnej, a proszek wstępny podawany jest w osi prostopadłej do osi płomienia plazmowego, zaś do kolumny reakcyjnej poza argonem doprowadzany jest gaz redukcyjny.
Wytwarzanie stopu renu z kobaltem i/lub niklem, chromem, czy tytanem o zawartości 50% Re i 30% innego metalu stopowego opisano w patencie nr US 6 749 803. Sposób polegał na wygrzewaniu proszków metalicznych renu z metalem/metalami wchodzącymi w skład otrzymywanego proszku stopowego.
Opis patentowy nr PL 211 592 ujawnia otrzymywanie proszku stopowego ren-nikiel z renianu (VII) niklu (ll). Sposób ten polega na wyżarzaniu renianu (VII) niklu (ll) w odmianach Ni(ReO4)2, Ni(ReO4)2 · 2H2O i Ni(ReO4)2 · 4H2O w atmosferze czystego wodoru lub w atmosferze zdysocjowanego amoniaku, czyli w mieszaninie H2 + N2 o podstawowym składzie 75% obj. H2 + 25% obj. N2. Podczas wyżarzania w temperaturach od 800 do 1100°C renian (VII) niklu (ll) redukowano wodorem. Stopy renu mogą być otrzymywane, podobnie jak superstopy, metodą hutniczą, tak jak opisano to w patencie nr EP 0 878 556, gdzie stop o składzie 30-70% Re i 30-70% Fe, Co i/lub Ni otrzymywano przez stopienie składników stopowych. Znane są również metody osadzania bezprądowego stopów renu. W patencie nr US 6 899 926 opisano sposób wytwarzania w warunkach bezprądowych powłok stopowych, zawierających metal trudnotopliwy np. Re, Mo, W oraz pierwiastek stopowy, taki jak Co, Ni, Fe, Cr, z wykorzystaniem stopionych soli chlorku lub fluoru.
Metody te, podobnie jak otrzymywanie metalicznego renu, wymagają bądź stosowania wysokiej temperatury, bądź drogiej i skomplikowanej aparatury. Otrzymywane w procesie elektrodowym metaliczne i jednorodne osady katodowe stanowią doskonały materiał na stopy wstępne, zaprawy w procesach komponowania stopów specjalnych, czy superstopów zawierających ren. Nikiel, jak i kobalt są najczęściej głównymi składnikami superstopów, a jednocześnie mają charakterystyczną cechę „indukowania”, współosadzania metali z grupy trudnotopliwych, takich jak ren, molibden, czy wolfram.
Znany z opisów patentowych nr US 7 368 048, nr JP 3 904 197 i nr JP 3 942 437 sposób wytwarzania powłok ze stopów renu, stosowanych jako powłoki odporne na korozję i wysokie temperatury, polegał na zastosowaniu elektrolitu zawierającego jony renianowe (VII) metalu stopowego wybranego z grupy Ni, Co, Fe oraz Cr, Li i Na. W elektrolitach tych jako czynnik kompleksujący stosowano kwasy organiczne z grupy kwasów karboksylowych (np. kwas cytrynowy) lub aminokarboksylowyc h, z zastosowaniem tej metody uzyskiwano powłoki galwaniczne o odpowiedniej jakości, zawierające 66-98% atomowych renu, w postaci cienkich folii o grubości od 10 do 30 pm, przy gęstości prądu równej 10 A/dm2.
W zgłoszeniu patentowym nr US 3 668 083 przedstawiono sposób elektrowydzielania renu i jego stopów w postaci powłok, charakteryzujących się niskimi naprężeniami wewnętrznymi, z kąpieli zawierającej jony renianowe (VII) oraz siarczan (VI) niklu i/lub kobaltu z dodatkami jednego lub więcej związPL 230 574 B1 ków chemicznych, tj. siarczanu (VI) magnezu, amidosulfonianu magnezu, siarczanu (VI) glinu lub amidosulfonianu glinu. Kąpiel ta zawierała również sól metalu alkalicznego i siarczan (VI) amonu, sulfaminiany oraz chlorany (VII). Stopy renu otrzymywano przy gęstości prądu 2-30 A/dm2 w temperaturze 2095°C.
W opisie patentowym nr US 8 691 678 ujawniono sposób otrzymywania galwanicznych stopów niklowo-kobaltowych z renem o zwiększonej wytrzymałości na naprężenia i pełzanie. Stopy tak uzyskane oprócz bazowego niklu zawierały również Re w ilości 0,1-15%, 5-55% Co i/lub Fe oraz 100-300 ppm S.
W patencie nr US 6 695 960 opisano sposób wytwarzania proszku stopu zawierającego obok Re, Ni i/lub Co i/lub Fe również Cr, Al i Y.
Elektrochemiczne stopy renu w przytoczonych publikacjach najczęściej są wytwarzane jako stopy dwuskładnikowe z niklem, rzadziej z kobaltem, albo jako stopy trój- lub wieloskładnikowe na bazie niklu lub niklowo-kobaltowe. W opisanych technologiach otrzymywania renu i jego stopów, czynnikami zapewniającymi otrzymanie dobrych jakościowo powłok są dodatki do elektrolitu soli przewodzących, związków kompleksujących, soli stabilizujących procesy zachodzące w strefach przyelektrodowych czy jonów amidosulfonowych, powodujących tworzenie osadów drobnokrystalicznych, charakteryzujących się dużą plastycznością i małymi naprężeniami. Dotychczas znane i opisane technologie elektrochemicznego otrzymywania renu i jego stopów odnoszą się jedynie do otrzymywania powłok galwanicznych, najczęściej na podłożu z miedzi lub złota czy platyny, a nie do masowej produkcji stopów renu.
Znany jest wprawdzie z opisu patentowego nr PL 216 443 sposób otrzymywania homogenicznych stopów renu z niklem, który polega na elektrowydzielaniu z roztworów wodnych, jednak bez użycia czynnika kompleksującego. Stosowana tam kąpiel zawierała siarczan (VI) niklu (ll), siarczan (VI) sodu, kwas borowy i jony renianowe (VII) dostarczane w postaci renianu (VII) amonu. Patent ten dotyczył jedynie otrzymywania stopów dwuskładnikowych renu z niklem, który nie zawierał kobaltu.
Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania stopów ren-kobalt na drodze elektrowydzielania z roztworów wodnych.
Sposób charakteryzuje się tym, w pierwszym etapie przygotowania elektrolitu do wodnego roztworu siarczanu (VI) kobaltu (ll) zawierającego 30-50 g/dm3 Co, korzystnie 45 g/dm3 Co i podgrzanego do temperatury 30-90°C dodaje się kolejno: wodny roztwór renianu (VII) kobaltu (ll) o zawartości 1-30 g/dm3 Re, korzystnie 15 g/dm3 Re, w takiej ilości aby stosunek molowy kobaltu do renu był większy niż 2,5 i mniejszy niż 10, siarczan (VI) amonu i/lub wodorotlenek amonu w takiej ilości, aby stosunek molowy jonów amonowych do renu był równy 0,5 bądź większy, korzystnie 1,0, kwas borowy w ilości 10-45 g/dm3, korzystnie 25 g/dm3, siarczan (VI) sodu w ilości 10-120 g na każdy 1 dm3 roztworu, korzystnie 15 g na 1 dm3 roztworu oraz wodny roztwór węglanu sodu o stężeniu 2-160 g/dm3 i/lub 20-40% wodnego roztworu wodorotlenku sodu, aż do uzyskania pH elektrolitu na poziomie 1,8-2,5, a w drugim etapie prowadzi się, z wykorzystaniem tego elektrolitu, proces elektrowydzielania stopu w elektrolizerze przepływowym z przepływem laminarnym, wyposażonym w ułożone równolegle względem siebie, w układzie naprzemiennym, stałowymiarowe katody i anody o identycznej powierzchni czynnej, wykonane z miedzi, niklu, kobaltu lub platyny, korzystnie z niklu, w temperaturze nie przekraczającej 90°C, korzystnie 50°C, przy katodowej gęstości prądu wynoszącej 0,5-15,0 A/dm2, korzystnie 2,0 A/dm2, tak aby pH elektrolitu nie obniżyło się poniżej 1,6 z równoczesnym utrzymaniem stężenia kobaltu i renu na poziomie, odpowiednio, powyżej 25 g/dm3 i 3 g/dm3.
W przedstawionych warunkach otrzymuje się osad stopowy Re-Co, charakteryzujący się metaliczną strukturą i stabilnym składem, z wysoką wydajnością prądową wynoszącą > 98%, przy jednostkowym zużyciu energii elektrycznej w granicach 1,6-2,5 kWh/kg stopu. Szybkość elektrowydzielania stopów mieści się w zakresie od 0,1 do 15 g/A dm3. Otrzymane stopowe osady katodowe zawierają 1080% wagowych renu i są w postaci jednorodnego osadu stopowego ren-kobalt o charakterze roztworu stałego, bądź jednorodnego proszku stopu o stabilnym składzie. Sposób według wynalazku umożliwia otrzymywanie stopów Re-Co zawierających poniżej 1000 ppm zanieczyszczeń metalicznych (Cr, Zn, Al, Mg, Mn, Cu, Pb, Fe, Bi, Ca, As, W, Ni, Na, K).
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
W pierwszym etapie do wodnego roztworu siarczanu (VI) kobaltu (ll) podgrzanego do temperatury 60°C dodano wodny roztwór renianu (VII) kobaltu (ll) oraz siarczanu (VI) amonu w ilości 8,0 g/dm3, kwas borowy w ilości od 25 g/dm3 i siarczan (VI) sodu w ilości od 15 g/dm3 roztworu. W tak otrzymanym
PL 230 574 B1 roztworze stężenie kobaltu wynosiło 46,2 g/dm3 Co i renu 11,9 g/dm3 Re, a pH roztworu skorygowano poprzez dodatek wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 160 g/dm3 do wartości 2,5.
W drugim etapie tak przygotowany elektrolit umieszczono w elektrolizerze przepływowym o parametrach: wysokość x szerokość x głębokość = 15 cm x 10 cm x 2 cm z przepływem laminarnym, zapewniającym stabilizację pH strefy katodowej oraz wynoszeniem nadmiaru jonów wodorowych na zewnątrz elektrolizera. Elektrody, katody z niklu, anody DSA, były ułożone w elektrolizerze równolegle względem siebie w układzie naprzemiennym. Powierzchnia czynna elektrod wynosiła 0,28 dm2. Proces elektowydzielania prowadzono w temperaturze 50°C, przy katodowej gęstości prądu wynoszącej 1,5 A/dm2 i pH roztworu w granicach 2,2-2,6,korygując je poprzez dodatek wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 160 g/dm3. Liniowa prędkość przepływu elektrolitu wynosiła 3,0 cm/min, a gęstość objętościowa ładunku elektrycznego wynosiła równa 3,0 Ah/dm3.
W wyniku procesu trwającego 2 godziny otrzymano osad katodowy stopu ren-kobalt błyszczący, metaliczny, drobnokrystaliczny, bez spękań i dendrytów, o zawartości 26,9% wagowych renu oraz 73,1% wagowych kobaltu i zanieczyszczeniach metalicznych poniżej 100 ppm (Cr = 4 ppm, Zn = 7 ppm, Al = 3 ppm, Mg < 3 ppm, Mn < 3 ppm, Cu = 3 ppm, Pb < 5 ppm, Fe = 3 ppm, Bi < 1 ppm, Ca = 4 ppm, As < 1 ppm, Na = 8 ppm, K < 5 ppm). Wydajność prądowa wydzielania tego stopu wynosiła 97,2%, przy jednostkowym zużyciu energii elektrycznej wynoszącym 2,21 kWh/kg stopu.
P r z y k ł a d II
W pierwszym etapie do wodnego roztworu siarczanu (VI) kobaltu (ll) podgrzanego do temperatury 75°C dodano wodny roztwór renianu (VII) kobaltu (ll) oraz siarczanu (VI) amonu w ilości 12,0 g/dm3, kwas borowy w ilości od 25 g/dm3 i siarczan (VI) sodu w ilości od 15 g/dm3 roztworu. W tak otrzymanym roztworze stężenie kobaltu wynosiło 40,8 g/dm3 Co i renu 14,0 g/dm3 Re, a pH roztworu skorygowano poprzez dodatek wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 160 g/dm3 do wartości 2,0.
W drugim etapie tak przygotowany elektrolit umieszczono w elektrolizerze przepływowym, o parametrach: wysokość x szerokość x głębokość = 15 cm x 10 cm x 2 cm z przepływem laminarnym, zapewniającym stabilizację pH strefy katodowej oraz wynoszeniem nadmiaru jonów wodorowych na zewnątrz elektrolizera. Elektrody, katody z niklu, anody DSA, były ułożone w elektrolizerze równolegle względem siebie w układzie naprzemiennym. Powierzchnia czynna elektrod wynosiła 0,28 dm2. Proces elektowydzielania prowadzono w temperaturze 50°C, przy katodowej gęstości prądu wynoszącej 1,5 A/dm2 i pH roztworu w granicach 1,8-2,0, korygując je poprzez dodatek wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 160 g/dm3. Liniowa prędkość przepływu elektrolitu wynosiła 3,0 cm/min, a gęstość objętościowa ładunku elektrycznego była równa 3,0 Ah/dm3.
W wyniku procesu trwającego 2 godziny otrzymano osad katodowy stopu ren-kobalt w postaci metalicznego proszku, o zawartości 43,9% wagowych renu oraz 56,1% wagowych kobaltu i zanieczyszczeniach metalicznych poniżej 100 ppm (Cr = 3 ppm, Zn = 8 ppm, Al = 4 ppm, Mg < 3 ppm, Mn < 3 ppm, Cu = 3 ppm, Pb < 3 ppm, Fe = 2 ppm, Bi < 1 ppm, Ca = 4 ppm, As < 1 ppm, Na = 10 ppm, K < 5 ppm). Wydajność prądowa wydzielania tego stopu wynosiła 98,2%, przy jednostkowym zużyciu energii elektrycznej wynoszącym 2,01 kWh/kg stopu.
P r z y k ł a d III
W pierwszym etapie do wodnego roztworu siarczanu (VI) kobaltu (ll) podgrzanego do temperatury 50°C dodano wodny roztwór renianu (VII) kobaltu (ll) oraz siarczanu (VI) amonu w ilości 6,0 g/dm3, kwas borowy w ilości od 20 g/dm3 i siarczan (VI) sodu w ilości od 15 g/dm3 roztworu, W tak otrzymanym roztworze stężenie kobaltu wynosiło 44,4 g/dm3 Co i renu 14,4 g/dm3 Re, a pH roztworu skorygowano poprzez dodatek wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 160 g/dm3 do wartości 2,4.
W drugim etapie tak przygotowany elektrolit umieszczono w elektrolizerze przepływowym o parametrach: wysokość x szerokość x głębokość = 15 cm x 10 cm x 2 cm z przepływem laminarnym, zapewniającym stabilizację pH strefy katodowej oraz wynoszeniem nadmiaru jonów wodorowych na zewnątrz elektrolizera. Elektrody wykonane z niklu były ułożone w elektrolizerze równolegle względem siebie w układzie naprzemiennym. Powierzchnia czynna elektrod wynosiła 0,28 dm2. Proces elektowydzielania prowadzono w temperaturze 50°C, przy katodowej gęstości prądu wynoszącej 2,0 A/dm2 i pH roztworu w granicach 1,9-2,6, korygując je poprzez dodatek wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 160 g/dm3. W roztworze utrzymywano stężenia kobaltu i renu odpowiednio na poziomie 36,0 g/dm3 i 8,5 g/dm3 zapewniającym stabilne warunki elektrowydzielania. Liniowa prędkość przepływu elektrolitu wynosiła 3,0 cm/min, a gęstość objętościowa ładunku elektrycznego była równa 5,0Ah/dm3.
PL 230 574 B1
W wyniku procesu trwającego 24 godziny otrzymano osad katodowy stopu ren-kobalt w postaci metalicznego proszku, o zawartości 47,3% wagowych renu oraz 52,7% wagowych kobaltu i zanieczyszczeniach metalicznych poniżej 100 ppm (Cr = 8 ppm, Zn = 9 ppm, Al. = 5 ppm, Mg < 3 ppm, Mn < 3 ppm, Cu = 9 ppm, Pb < 5 ppm, Fe = 8 ppm, Bi < 1 ppm, Ca = 9 ppm, As < 1 ppm, Na = 15 ppm, K < 5 ppm). Wydajność prądowa wydzielania tego stopu wynosiła 98,9%, przy jednostkowym zużyciu energii elektrycznej wynoszącym 1,90 kWh/kg stopu.
P r z y k ł a d IV
W pierwszym etapie do wodnego roztworu siarczanu (VI) kobaltu (ll) podgrzanego do temperatury 60°C dodano wodny roztwór renianu (VII) kobaltu (ll) oraz wodorotlenku amonu w ilości 5,0 g/dm3, kwas borowy w ilości od 25 g/dm3 i siarczan (VI) sodu w ilości od 15 g/dm3 roztworu. W tak otrzymanym roztworze stężenie kobaltu wynosiło 48,1 g/dm3 Co i renu 15,2 g/dm3 Re, a pH roztworu skorygowano poprzez dodatek wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 20 g/dm3 do wartości 2,5.
W drugim etapie tak przygotowany elektrolit umieszczono w elektrolizerze przepływowym o parametrach: wysokość x szerokość x głębokość = 15 cm x 10 cm x 2 cm z przepływem laminarnym, zapewniającym stabilizację pH strefy katodowej oraz wynoszeniem nadmiaru jonów wodorowych na zewnątrz elektrolizera. Elektrody, katody z miedzi, anody DSA, były ułożone w elektrolizerze równolegle względem siebie w układzie naprzemiennym. Powierzchnia czynna elektrod wynosiła 0,28 dm2. Proces elektowydzielania prowadzono w temperaturze 55°C, przy katodowej gęstości prądu wynoszącej 10 A/dm2 i pH roztworu w granicach 1,7-2,6, korygując je poprzez dodatek wodnego roztworu węglanu sodu o stężeniu 160 g/dm3. W roztworze utrzymywano stężenia kobaltu i renu odpowiednio na poziomie zapewniającym stabilne warunki elektrowydzielania powyżej 35 g/dm3 Co i 3 g/dm3 Re. Liniowa prędkość przepływu elektrolitu wynosiła 30 cm/min, a gęstość objętościowa ładunku elektrycznego była równa 3,0 Ah/dm3.
W wyniku procesu trwającego 2 godziny otrzymano osad katodowy stopu ren-kobalt w postaci metalicznego proszku, o zawartości 61,1% wagowych renu oraz 38,9% wagowych kobaltu i zanieczyszczeniach metalicznych poniżej 100 ppm (Cr = 11 ppm, Zn = 9 ppm, Al = 7 ppm, Mg < 5 ppm, Mn < 3 ppm, Cu = 11 ppm, Pb < 5 ppm, Fe = 7 ppm, Bi < 1 ppm, Ca = 6 ppm, As < 1 ppm, Na = 12 ppm, K < 5 ppm). Wydajność prądowa wydzielania tego stopu wynosiła 98,8%, przy jednostkowym zużyciu energii elektrycznej wynoszącym 2,5 kWh/kg stopu.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Sposób otrzymywania stopów ren-kobalt na drodze elektrowydzielania z roztworów wodnych, znamienny tym, że w pierwszym etapie przygotowania elektrolitu do wodnego roztworu siarczanu (VI) kobaltu (ll) zawierającego 30-50 g/dm3 Co, korzystnie 45 g/dm3 Co i podgrzanego do temperatury 30-90°C dodaje się kolejno: wodny roztwór renianu (VII) kobaltu (ll) o zawartości 1-30 g/dm3 Re, korzystnie 15 g/dm3 Re, w takiej ilości, aby stosunek molowy kobaltu do renu był większy niż 2,5 i mniejszy niż 10, siarczan (VI) amonu i/lub wodorotlenek amonu, w takiej ilości, aby stosunek molowy jonów amonowych do renu był równy 0,5, bądź większy, korzystnie 1,0, kwas borowy w ilości 10-45 g/dm3, korzystnie 25 g/dm3, siarczan (VI) sodu w ilości 10-120 g na każdy 1 dm3 roztworu, korzystnie 15 g na 1 dm3 roztworu oraz wodny roztwór węglanu sodu o stężeniu 2-160 g/dm3 i/lub 20-40% wodnego roztworu wodorotlenku sodu, aż do uzyskania pH elektrolitu na poziomie 1,8-2,5, po czym w drugim etapie prowadzi się, z wykorzystaniem tego elektrolitu, proces elektrowydzielania stopu w elektrolizerze przepływowym z przepływem laminarnym, wyposażonym w ułożone równolegle względem siebie, w układzie naprzemiennym, stałowymiarowe katody i anody o identycznej powierzchni czynnej, wykonane z miedzi, niklu, kobaltu lub platyny, korzystnie z niklu, w temperaturze nie przekraczającej 90°C, korzystnie 50°C, przy katodowej gęstości prądu wynoszącej 0,5-15,0 A/dm2, korzystnie 2,0 A/dm2, tak aby pH elektrolitu nie obniżyło się poniżej 1,6 z równoczesnym utrzymaniem stężenia kobaltu i renu na poziomie, odpowiednio, powyżej 25 g/dm3 i 3 g/dm3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413729A PL230574B1 (pl) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Sposob otrzymywania stopow ren-kobalt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL413729A PL230574B1 (pl) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Sposob otrzymywania stopow ren-kobalt |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL413729A1 PL413729A1 (pl) | 2016-06-20 |
| PL230574B1 true PL230574B1 (pl) | 2018-11-30 |
Family
ID=56120792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL413729A PL230574B1 (pl) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | Sposob otrzymywania stopow ren-kobalt |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL230574B1 (pl) |
-
2015
- 2015-08-28 PL PL413729A patent/PL230574B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL413729A1 (pl) | 2016-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Naor et al. | Electrodeposition of rhenium–nickel alloys from aqueous solutions | |
| Sharma et al. | Electrowinning of cobalt from sulphate solutions | |
| US3444058A (en) | Electrodeposition of refractory metals | |
| JP2017519103A (ja) | 移動する金属ストリップのメッキ法およびそれにより製造された被覆金属ストリップ | |
| Haftbaradaran et al. | Electrodeposition and characterization of metallic molybdenum from aqueous electrolytes containing high acetate concentrations | |
| Schlesinger | Electroless and electrodeposition of silver | |
| JP2012504192A (ja) | 合金被覆装置及びメタライディング方法 | |
| CN101815814B (zh) | 不使用有毒金属或类似金属由电铸获得黄色金合金沉积物的方法 | |
| CN113463148A (zh) | 一种在钛或钛合金基材表面电镀金的方法 | |
| US3232853A (en) | Corrosion resistant chromide coating | |
| JP2017137551A (ja) | 溶融塩電解による金属チタン箔の製造方法 | |
| CN103806044A (zh) | 氯铱酸铯-氯化物熔盐体系中电解制备铱涂层的方法 | |
| PL230574B1 (pl) | Sposob otrzymywania stopow ren-kobalt | |
| Wu et al. | Characterization of electroplated platinum–iridium alloys on the nickel-base single crystal superalloy | |
| PL230575B1 (pl) | Sposob otrzymywania stopow ren-kobalt | |
| Gurbanova et al. | Electrodeposition of Ni-Mo alloys from ammonium electrolytes | |
| JPS59100280A (ja) | 水素発生用陰極 | |
| TWI525225B (zh) | 鍍鉬電解質及形成含鉬鍍層方法 | |
| PL230576B1 (pl) | Sposob otrzymywania stopow trojskladnikowych ren-kobalt- -molibden | |
| US3024177A (en) | Corrosion resistant coating | |
| PL229596B1 (pl) | Sposób otrzymywania stopów trójskładnikowych ren-kobalt-molibden | |
| RU2124072C1 (ru) | Электролит для электрохимического осаждения функциональных покрытий никель - бор | |
| JP7575445B2 (ja) | チタンめっき用電解質及びチタンめっき用電解質を用いたチタンめっき部材の製造方法 | |
| JP2021095638A (ja) | 電気アルミニウムめっき液、及び、それを用いたアルミニウム被膜の製造方法、並びにアルミニウム箔の製造方法 | |
| Sknar et al. | ELECTROCHEMICAL DISCHARGE OF NICKEL WITH LOW INTERNAL STRESSES |