Pierwszenstwo: Opublikowano: 14.IV.1966 51363 KI. 40 c, 5/00 MKP C 22 d %0 UKD BIBLIOTEKA Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Jan Przyluski, mgr inz. Kazimierz Juszczyk Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Urzedu Palenfowtgo Pilrtle) IzttzypBSfBliUl Urtm| Sposób otrzymywania stopów nikiel-cynk w postaci proszku o wysokim stopniu dyspersji Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia stopów nikiel-cynk w postaci proszku o wyso¬ kim stopniu dyspersji. Proszki stopów nikiel-cynk o wysokim stopniu dyspersji stosowane sa w sze¬ regu galeziach przemyslu chemicznego jako kata¬ lizatory oraz jako tworzywo konstrukcyjne do wy¬ robu wysoko aktywnych elektrod stosowanych w ogniwach paliwowych i akumulatorach.Dotychczas stopy tego typu otrzymywane sa na drodze termicznej przez bezposrednie stapianie ni¬ klu z cynkiem w wymaganych proporcjach. Na¬ stepnie stopy takie poddaje sie rozdrobnieniu do¬ wolnymi metodami najczesciej metodami mecha¬ nicznymi lub przy pomocy ultradzwieków. Stoso¬ wane dotychczas metody powoduja czesto zanie¬ czyszczenie otrzymywanych proszków, sa praco¬ chlonne i wymagaja skomplikowanych i kosztow¬ nych urzadzen.Sposób wedlug wynalazku polega na elektroli¬ tycznym wydzielaniu proszków bedacych miesza¬ nina proszku niklu i cynku oraz stopu nikiel-cynk z wodnych roztworów soli prostych i komplekso¬ wych tych metali w obecnosci substancji po- wierzchniowo-czynnych jak i bez nich.Najkorzystniej poddawac elektrolizie mieszaniny zawierajace tlenek cynku, chlorek cynku lub siar¬ czan cynku w ilosci od 0,1 do 0,5 mola, chlorek ni¬ klu lub siarczan niklu w ilosci od 0,1 do 0,5 mola, • glicyne w ilosci od 0,25 do 1 mola, chlorek lub siar¬ czan amonu, potasu lub sodu w ilosciach od 1 do 4 moli. 20 25 Calosc mieszaniny dopelnia sie woda do objeto¬ sci 1 litra. Jest to roztwór katodowy. Jako roztwór anodowy stosuje sie dwumolowe roztwory odpo¬ wiednio chlorku lub siarczanu amonu, potasu lub sodu. Elektrolize prowadzi sie w naczyniu wyko¬ nanym z materialu, który nie reaguje ani z sub- stratami reakcji ani z otrzymanymi w jej wyniku produktami, najkorzystniej w naczyniu szklanym.Przestrzen katodowa od anodowej oddziela sie przegroda pólprzepuszczalna najkorzystniej z ma¬ terialów ceramicznych. Katode wykonuje sie w ksztalcie walca, kuli lub prostopadloscianu ze stali kwasoodpornej, z niklu lub z cynku, a anode z pre¬ tów grafitowych.Elektrolize najkorzystniej prowadzi sie w tempe¬ raturze 20—40°C pradem stalym o gestosci katodo¬ wej od 10 do 50 A/dcm2. W wyniku prowadzonego procesu otrzymuje sie proszek metaliczny o skla¬ dzie od 16 do"45% wagowych niklu a reszte do 100% stanowi cynk. Granulacja proszku uzyskiwa¬ nego ta metoda miesci sie w zakresie od 1 do 100 mikronów, stopien dyspersji oraz zawartosc niklu w proszku mozna zwiekszyc stosujac dodatki orga¬ niczne takie jak pirydyna, jodek czterodB^fcpamo- niowy w ilosci od C.001 do 0,1 mola na iWEEfn. roz¬ tworu poddawanego elektrolizie powinno zawierac sie. w granicach od 3,5 do 8 jednostek pH.Sposób otrzymywania proszków metoda wedlug wynalazku wyjasniono na podanych nizej przykla¬ dach: Przyklad I. Do naczynia reakcyjnego o po¬ jemnosci 3 litry z rozdzielona przestrzenia anodo- 51 3633 wa od katodowej przy pomocy pólprzepuszczalnej przegrody ceramicznej w ksztalcie walca o pojem¬ nosci okolo 1,5 litra zaladowano ,0,0625 mola chlor¬ ku cynku, 0,250 mola chlorku niklu, 3,5 moli chlor¬ ku potasowego, 1 mola glicyny, calosc dopelniono 5 woda destylowana do objetosci 1 litra. Roztwór sluzy jako katolit. Anolitem byl dwumolowy roz¬ twór chlorku potasowego. Elektrolize prowadzono pradem stalym o gestosci katodowej 30 A/dcm- w temperaturze 20—25°C przy pH roztworu od 5 do 10 5,9. Jako katode stosowano pret wykonany ze stali kwasoodpornej, anode stanowilo 10 pretów grafito¬ wych symetrycznie rozmieszczonych w stosunku do katody. W wyniku* przeprowadzonego procesu otrzymano proszek metaliczny o skladzie 41,05% 15 wagowych niklu i 58,90°/o wagowych cynku z wy¬ dajnoscia pradowa 30°/o. Elektrode pokryta prosz¬ kiem wielokrotnie przemywano woda, alkoholem i eterem oraz suszono w temperaturze okolo 100°C, nastepnie proszek usuwano mechanicznie. 2o Przyklad II. Do naczynia reakcyjnego o po¬ jemnosci 3 litry z rozdzielona przestrzenia anodowa od katodowej przy pomocy przegrody ceramicznej w; Ksztalcie walca o pojemnosci okolo 1,5 litra za¬ ladowano 0,0625 mola chlorku cynku, 0,250 mola 25 chlorku niklu, 2 mole chlorku potasowego. 0,875 mola glicyny oraz 0,1 mola pirydyny, calosc dopel¬ niono woda destylowana do objetosci 1 litra. Roz¬ twór ten sluzyl jako katolit. Anolitem byl wodny roztwór dwumolowego chlorku potasowego. Elek- 30 trolize prowadzono pradem stalym o gestosci kato¬ dowej 20 A/dcm2 w temperaturze 20—25°C przy pH roztworu od 5,1 do 6,2 jednostek pH. Jako katode stosowano pret ze stali kwasoodpornej, anode sta¬ nowilo 10 pretów grafitowych symetrycznie rozmie- 35 szczonych w stosunku do katody. W wyniku prze¬ prowadzonego procesu otrzymano proszek meta¬ liczny o skladzie 36,5°/o wagowych niklu i 63,5% wagowych cynku z wydajnoscia pradowa okolo 30°/o. Elektrode pokryta proszkiem wielokrotnie 40 przemywano woda, alkoholem i eterem" oraz suszo¬ no w temperaturze okolo 100°C. Proszek usuwano mechanicznie.Przyklad III. Do naczynia reakcyjnego o po¬ jemnosci 3 litrów z rozdzielona przestrzenia ano- 45 dowa od katodowej przy pomocy przegrody cera¬ micznej w ksztalcie walca o pojemnosci okolo 1,5 litra zaladowano 0,0625 mola chlorku cynku, 0,250 mola chlorku niklu, 2 mole chlorku sodowego, 1 mol glicyny calosc dopelniono woda destylowana 50 do objetosci 1 litra. Hoztwór ten sluzyl jako kato¬ lit. Anolitem byl wodny roztwór dwumolowy chlorku sodowego. Elektrolize prowadzono pradem stalym o gestosci katodowej 30 A/dcm2 w tempera¬ turze 20—25°C przy pH roztworu od 4,2 do 5,5. Ja- 55 ko katode stosowano pret ze stali nierdzewnej, anode stanowilo 10 pretów grafitowych symetrycz¬ nie rozmieszczonych w stosunku do katody. W wy¬ niku przeprowadzonego procesu otrzymano proszek metaliczny o skladzie 40% wagowych niklu, 60% 60 wagowych cynku z wydajnoscia pradowa okolo 40%. Elektrode pokryta proszkiem wielokrotnie przemywano woda, alkoholem i eterem oraz su¬ szono w temperaturze okolo 100°C, a nastepnie me¬ chanicznie usuwano proszek. 65 4 Przyklad IV. Do naczynia reakcyjnego o po¬ jemnosci okolo 3 litry z rozdzielona przestrzenia anodowa od katodowej przy pomocy przegrody ce¬ ramicznej w ksztalcie walca o pojemnosci okolo 1,5 litra zaladowano 0,0625 mola siarczanu cynku, 0,250 mola siarczanu niklu, 1 mol siarczanu pota¬ su, 1 mol glicyny. Calosc dopelniono woda desty¬ lowana do objetosci 1 litra. Roztwór ten sluzyl ja¬ ko katolit. Anolitem byl 1 molowy roztwór siar¬ czanu potasowego. Elektrolize prowadzono pradem stalym o gestosci katodowej 30 A/dcm2 w tempera¬ turze 25—30°C przy pH roztworu od 4,1 do 5. Jako katode stosowano pret wykonany ze stali kwasood¬ pornej. Anode stanowilo 10 pretów grafitowych sy¬ metrycznie rozmieszczonych w stosunku do katody.W wTyniku przeprowadzonego procesu otrzymano proszek metaliczny o skladzie 23°/o wagowe niklu i 77% wagowych cynku z wydajnoscia pradowa okolo 50%. Elektrode pokryta proszkiem, który cze¬ sciowo samorzutnie odpadal od elektrody, wielo¬ krotnie przemywano woda, alkoholem i eterem oraz suszono w temperaturze 100°C a nastepnie proszek usuwano mechanicznie.Gestosc katodowa w kazdym z podanych przy¬ kladów obliczano w stosunku do geometrycznej po¬ wierzchni katody. PL