RU2621508C2 - Electrochemical method for holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders production in halide melts - Google Patents

Electrochemical method for holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders production in halide melts Download PDF

Info

Publication number
RU2621508C2
RU2621508C2 RU2015143219A RU2015143219A RU2621508C2 RU 2621508 C2 RU2621508 C2 RU 2621508C2 RU 2015143219 A RU2015143219 A RU 2015143219A RU 2015143219 A RU2015143219 A RU 2015143219A RU 2621508 C2 RU2621508 C2 RU 2621508C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
holmium
nickel
electrolysis
chloride
intermetallic compounds
Prior art date
Application number
RU2015143219A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015143219A (en
Inventor
Хасби Билялович Кушхов
Ранетта Артуровна Карданова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ)
Priority to RU2015143219A priority Critical patent/RU2621508C2/en
Publication of RU2015143219A publication Critical patent/RU2015143219A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2621508C2 publication Critical patent/RU2621508C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C28/00Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/34Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C5/00Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
    • C25C5/04Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from melts

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to electrochemical production of holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders, which can be used as catalysts in chemical and petrochemical industries, hydrogen energy for reversible sorption of hydrogen, as well as for magnetic material creation. Electrolysis of a molten mixture containing potassium chloride, sodium chloride, holmium (III) chloride and nickel (II) chloride is performed in a quartz cell on a tungsten electrode at a temperature of 973°K and a current density of 0.5÷1.9 A/cm2.
EFFECT: decreased temperature of electrolysis and obtaining of nickel and holmium intermetallic compounds nanopowders.
6 dwg, 3 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к электрохимическому получению ультрадисперсных порошков интерметаллидов гольмия и никеля в галогенидных расплавах и может быть использовано в качестве катализаторов в химической и нефтехимической промышленности, в водородной энергетике для обратимого сорбирования водорода, а также для создания магнитных материалов.The invention relates to the electrochemical production of ultrafine powders of holmium and nickel intermetallic compounds in halide melts and can be used as catalysts in the chemical and petrochemical industry, in hydrogen energy for reversible sorption of hydrogen, as well as for the creation of magnetic materials.

Известен способ получения интерметаллидов гольмия и никеля путем диффузионного насыщения никелевого электрода ионами гольмия в расплаве в KCl-HoCl3 [Qiqin Y. Electrochemistry of deposition of rare earth metals and their alloys in molten salts. Proceedings of 6th International Symposium on Molten Salt Chemisry and Technology. Shanghai, China, Okt. 2001, p. 383-390].A known method of producing holmium and nickel intermetallic compounds by diffusion saturation of a nickel electrode with holmium ions in a melt in KCl-HoCl 3 [Qiqin Y. Electrochemistry of deposition of rare earth metals and their alloys in molten salts. Proceedings of 6th International Symposium on Molten Salt Chemisry and Technology. Shanghai, China, Okt. 2001, p. 383-390].

Известен также способ получения, Su YZ, Yang QQ, Liu GK. Electroreduction of Ho3+ on nickel catode in molten KCI-HoCl3 // J. Rare Eartns, 2000. - V. 18. - N 1. P. 34-38] при температуре 1093°C.Also known is a production method, Su YZ, Yang QQ, Liu GK. Electroreduction of Ho 3+ on nickel catode in molten KCI-HoCl 3 // J. Rare Eartns, 2000. - V. 18. - N 1. P. 34-38] at a temperature of 1093 ° C.

Недостатком приведенных аналогов является высокая температура процесса, а также невозможность получения наноразмерных порошков, т.к. данным способом получают только диффузионные покрытия.The disadvantage of these analogues is the high temperature of the process, as well as the inability to obtain nanosized powders, because this method receive only diffusion coatings.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ получения интерметаллидов гольмия и никеля диффузионным насыщением металлического никеля гольмием в расплаве KCl-NaCl (Самоделкина О.В. Восстановление хлоридов празеодима, неодима, тербия и гольмия в ионных расплавах: Дис. … канд. хим. наук: 02.00.05. Екатеринбург, 2004, 127 с. РГБ ОД, 61: 04-2/562). Этим способом можно получить только диффузионные покрытия.The closest to the claimed technical solution in terms of technical nature and the technical result achieved is a method for producing holmium and nickel intermetallic compounds by diffusion saturation of metallic nickel with holmium in a KCl-NaCl melt (Samodelkina O.V. Reduction of praseodymium, neodymium, terbium and holmium chlorides in ionic melts: Dis ... Candidate of Chemical Sciences: 02.00.05. Ekaterinburg, 2004, 127 pp. RSL OD, 61: 04-2 / 562). In this way, only diffusion coatings can be obtained.

Сущность диффузионного насыщения электроположительного металла электроотрицательным РЗМ из расплава заключается в следующем: электроположительный металл (никель) находится в расплаве соли щелочного металла с добавкой соли РЗМ (HoCl3) в контакте с металлическим щелочным металлом. При этом создается короткозамкнутый гальванический элемент, в котором натрий является анодом, а никель - катодом. Насыщение проводилось в температурном интервале 1073-1173 K в течение 20 минут.The essence of the diffusion saturation of an electropositive metal with an electronegative REM from the melt is as follows: the electropositive metal (nickel) is in the melt of an alkali metal salt with the addition of a rare earth metal (HoCl 3 ) in contact with a metal alkali metal. This creates a short-circuited galvanic cell in which sodium is the anode and nickel is the cathode. Saturation was carried out in the temperature range 1073–1173 K for 20 minutes.

Недостатком прототипа является невозможность получения ультрадисперсных порошков интерметаллидов гольмия и никеля. Также недостатком данного способа является ограничение скорости протекания процесса диффузии гольмия на поверхность металлического никеля.The disadvantage of the prototype is the inability to obtain ultrafine powders of intermetallic holmium and nickel. Another disadvantage of this method is the limitation of the rate of the process of diffusion of holmium on the surface of metallic nickel.

Задачей изобретения является получение наноразмерных порошков интерметаллидов гольмия и никеля в галогенидных расплавах, снижение температуры проведения электролиза и снижение энергозатрат.The objective of the invention is to obtain nanosized powders of holmium and nickel intermetallic compounds in halide melts, lowering the temperature of electrolysis and reducing energy consumption.

Поставленная задача решена следующим образом.The problem is solved as follows.

Электрохимический высокотемпературный синтез интерметаллидов гольмия и никеля в гальваностатическом режиме проводят в расплаве KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 при следующем соотношении компонентов, мол. %:Electrochemical high-temperature synthesis of holmium and nickel intermetallic compounds in galvanostatic mode is carried out in a KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 melt in the following ratio of components, mol. %:

HoCl3 - 0,5-3,0;HoCl 3 - 0.5-3.0;

NiCl2 - 0,5-2,5;NiCl 2 - 0.5-2.5;

остальное эквимольная смесь KCl и NaCl.the rest is an equimolar mixture of KCl and NaCl.

Электролиз проводят в высокотемпературной кварцевой ячейке в атмосфере инертного газа - аргона при температуре 973 K. Катодом служил вольфрамовый стержень высокой чистоты диаметром 3 мм. Анодом и одновременно контейнером для расплава служил стеклоуглеродный тигель.The electrolysis is carried out in a high-temperature quartz cell in an inert gas - argon atmosphere at a temperature of 973 K. A high-purity tungsten rod with a diameter of 3 mm served as the cathode. A glass-carbon crucible served as the anode and at the same time a container for the melt.

Электрохимический синтез интерметаллидов гольмия и никеля проводят в гальваностатическом режиме в расплаве KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 следующим образом: вначале подготавливают используемые соли. Хлориды кали и натрия перекристаллизовывают, тщательно сушат в процессе вакуумирования при ступенчатом нагревании до 573-423 K и переплавляют при температурах плавления этих солей. Затем проводят сушку хлорида никеля в атмосфере четыреххлористого углерода, постепенно увеличивая температуру до 673 К. Источником ионов гольмия является безводный хлорид гольмия (III) (99,99%). Источником никеля служит безводный хлорид никеля (II). Взвешивания безводных хлоридов проводят в перчаточном боксе MbraunLabStar.The electrochemical synthesis of holmium and nickel intermetallic compounds is carried out in the galvanostatic mode in the KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 melt as follows: first, the salts used are prepared. Potassium and sodium chlorides are recrystallized, dried thoroughly in the process of evacuation by stepwise heating to 573-423 K and melted at the melting points of these salts. Then, nickel chloride is dried in an atmosphere of carbon tetrachloride, gradually increasing the temperature to 673 K. The source of holmium ions is anhydrous holmium (III) chloride (99.99%). Nickel is anhydrous nickel (II) chloride. Weights of anhydrous chlorides are carried out in the MbraunLabStar glove box.

Далее проводят электролиз расплавленной смеси KCl-NaCl, содержащей хлорид гольмия (III) - 0,5÷3,0 мол. % и хлорид никеля (II) - 0,5÷2,5 мол. % при плотности тока 0,5÷1,9 A/см2.Next, electrolysis of the molten mixture of KCl-NaCl containing holmium (III) chloride is carried out - 0.5 ÷ 3.0 mol. % and nickel (II) chloride - 0.5 ÷ 2.5 mol. % at a current density of 0.5 ÷ 1.9 A / cm 2 .

На вольфрамовом электроде образуется металло-солевая «груша» (фиг. 1).On the tungsten electrode, a metal-salt "pear" is formed (Fig. 1).

Выщелачивание катодного осадка осуществляют в горячей дистиллированной воде, что позволяет отделить целевой продукт от солевой фазы. После многократной промывки в дистиллированной воде осадок сушат в вакуумном сушильном шкафу при температурах 373-423 К.Leaching of the cathode deposit is carried out in hot distilled water, which allows you to separate the target product from the salt phase. After repeated washing in distilled water, the precipitate is dried in a vacuum oven at temperatures of 373-423 K.

В зависимости от состава электролизной ванны и параметров электролиза образуется смесь фаз металлического никеля, гольмия и интерметаллидов HoNi, HoNi5, HoNi3.Depending on the composition of the electrolysis bath and the electrolysis parameters, a mixture of phases of metallic nickel, holmium and intermetallic compounds HoNi, HoNi 5 , HoNi 3 is formed .

На фиг. 2 представлена рентгенограмма продукта гальваностатического электролиза (фазовый состав катодного осадка), полученная из расплава KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 на вольфрамовом электроде. C (HoCl3)=2,5 мол. %, С(NiCl2)=0,5 мол. %. ik=1,2 A/см2. T=973 K. S=2,43 см2. Стандартные линии: 1 - HoNi, 2 - HoNi5, 3 - HoNi3.In FIG. Figure 2 shows the X-ray diffraction pattern of the galvanostatic electrolysis product (phase composition of the cathode deposit) obtained from the KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 melt on a tungsten electrode. C (HoCl 3 ) = 2.5 mol. %, C (NiCl 2 ) = 0.5 mol. % i k = 1.2 A / cm 2 . T = 973 K. S = 2.43 cm 2 . Standard lines: 1 - HoNi, 2 - HoNi 5 , 3 - HoNi 3 .

Для определения оптимальных концентраций HoCl3 и NiCl2 необходимо учитывать, что вначале происходит выделение более электроположительного компонента - никеля.To determine the optimal concentrations of HoCl 3 and NiCl 2, it is necessary to take into account that, in the beginning, a more electropositive component, nickel, is released.

Электрохимическое восстановление ионов гольмия начинается по мере выработки хлорида никеля. Оптимальная концентрация хлорида никеля составляет порядка 0,5 мол. %. При более высоких концентрациях хлорида никеля осадок содержит металлический никель. Изучена зависимость состава катодных осадков от содержания хлорида никеля, хлорида гольмия и их соотношения в расплаве KCl-NaCl (1:1) (таблица 1).The electrochemical reduction of holmium ions begins as nickel chloride is produced. The optimal concentration of Nickel chloride is about 0.5 mol. % At higher nickel chloride concentrations, the precipitate contains metallic nickel. The dependence of the composition of the cathode deposits on the content of nickel chloride, holmium chloride and their ratio in the KCl-NaCl melt (1: 1) was studied (table 1).

В таблице 1 представлена зависимость фазового состава и размера частиц продуктов гальваностатического электролиза от состава электролизной ванны KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2. Продолжительность электролиза 60 мин. T=973 K, S=2,43 см2, i=1,2 A/см2.Table 1 presents the dependence of the phase composition and particle size of the products of galvanostatic electrolysis on the composition of the electrolysis bath KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 . The duration of electrolysis is 60 minutes T = 973 K, S = 2.43 cm 2 , i = 1.2 A / cm 2 .

Figure 00000001
Figure 00000001

Содержание интерметаллидов увеличивается как при увеличении концентрации хлорида гольмия в расплаве, так и при увеличении соотношения концентраций хлоридов гольмия и никеля (фиг. 3). Когда соотношение концентраций [HoCl3]:[NiCl2]=1:1, в катодном осадке превалирует фаза металлического никеля. С увеличением этого соотношения доля металлического никеля уменьшается, а содержание интерметаллидов HoNi, HoNi3, HoNi5 возрастает. При условии [HoCl3]:[NiCl2] больше 5 в катодном осадке фаза металлического никеля не обнаруживается, а образуется смесь фаз интерметаллидов. Причем фаза с большим содержанием гольмия превалирует.The content of intermetallic compounds increases both with an increase in the concentration of holmium chloride in the melt, and with an increase in the ratio of concentrations of holmium chloride and nickel (Fig. 3). When the concentration ratio of [HoCl 3 ]: [NiCl 2 ] = 1: 1, the phase of metallic nickel prevails in the cathode deposit. With an increase in this ratio, the proportion of metallic nickel decreases, and the content of intermetallic compounds HoNi, HoNi 3 , HoNi 5 increases. Provided that [HoCl 3 ]: [NiCl 2 ] is greater than 5, no metallic nickel phase is detected in the cathode deposit, but a mixture of intermetallic phases is formed. Moreover, the phase with a high content of holmium prevails.

На фиг. 3 представлена зависимость состава продуктов гальваностатического электролиза от соотношения компонентов электролизной ванны KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2: 1 - HoNi, 2 - HoNi5, 3 - HoNi3, 4 - Ni.In FIG. Figure 3 shows the dependence of the composition of the products of galvanostatic electrolysis on the ratio of the components of the electrolysis bath KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 : 1 - HoNi, 2 - HoNi 5 , 3 - HoNi 3 , 4 - Ni.

Была проведена серия экспериментов в гальваностатическом режиме при различных начальных плотностях тока (0,5÷2,0) А/см2 в электролизной ванне оптимального состава KCl-NaCl-NiCl2 (0,5 мол. %)-HoCl3 (2,5 мол. %) (таблица 2).A series of experiments was conducted in the galvanostatic mode at various initial current densities (0.5 ÷ 2.0) A / cm 2 in an electrolysis bath of the optimal composition KCl-NaCl-NiCl 2 (0.5 mol.%) - HoCl 3 (2, 5 mol%) (table 2).

При начальной плотности тока 0,5 A/см2 в катодном осадке превалирует фаза металлического никеля и фазы интерметаллидов с большим содержанием никеля. С увеличением начальной плотности тока содержание никеля в катодном осадке уменьшается, а содержание гольмия возрастает.At an initial current density of 0.5 A / cm 2 in the cathode deposit, the phase of metallic nickel and the phase of intermetallic compounds with a high nickel content prevail. With an increase in the initial current density, the nickel content in the cathode deposit decreases, and the holmium content increases.

При начальной плотности тока 1,2 A/см2 фаза металлического никеля в катодном осадке отсутствует, а из фаз интерметаллидов в большем количестве содержатся фазы с большим содержанием гольмия.At an initial current density of 1.2 A / cm 2, there is no phase of metallic nickel in the cathode deposit, and phases with a high holmium content are contained in a greater amount of intermetallic phases.

При еще большей плотности тока (~2,0 A/см2) в катодном осадке уже появляется фаза металлического гольмия.At an even higher current density (~ 2.0 A / cm 2 ), a phase of metallic holmium already appears in the cathode deposit.

Figure 00000002
Figure 00000002

В таблице 2 представлена зависимость фазового состава и размера частиц продуктов гальваностатического электролиза в расплаве KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 от плотности тока. Продолжительность электролиза 60 мин. С(HoCl3)=2,5 мол. %, С(NiCl2)=0,5 мол. %.Table 2 shows the dependence of the phase composition and particle size of the products of galvanostatic electrolysis in the KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 melt on the current density. The duration of electrolysis is 60 minutes C (HoCl 3 ) = 2.5 mol. %, C (NiCl 2 ) = 0.5 mol. %

В таблице 3 представлена зависимость фазового состава продуктов гальваностатического электролиза в расплаве KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 от температуры проведения синтеза. Продолжительность электролиза 60 мин. С(HoCl3)=2,5 мол. %, С(NiCl2)=0,5 мол. %Table 3 presents the dependence of the phase composition of the products of galvanostatic electrolysis in the KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 melt on the synthesis temperature. The duration of electrolysis is 60 minutes C (HoCl 3 ) = 2.5 mol. %, C (NiCl 2 ) = 0.5 mol. %

Figure 00000003
Figure 00000003

На фиг. 4 представлен результат дисперсионного анализа порошков интерметаллидов гольмия и никеля, полученных гальваностатическим электролизом расплава (KCl-NaCl)эвт.-HoCl3-NiCl2 в соотношении 5:1 при плотности тока 1,2 А/см2 и температуре 973 K.In FIG. Figure 4 presents the result of a variance analysis of powders of holmium and nickel intermetallic compounds obtained by galvanostatic electrolysis of the melt (KCl-NaCl) eut. -HoCl 3 -NiCl 2 in a ratio of 5: 1 at a current density of 1.2 A / cm 2 and a temperature of 973 K.

Проведено изучение структуры, морфологии и элементного состава полученных образцов (количественный и качественный) на сканирующем растровом электронном микроскопе VEGA3 LMH. Полученные снимки подтверждают процесс совместного электровыделения гольмия и никеля (фиг. 5, 6).The structure, morphology, and elemental composition of the obtained samples (quantitative and qualitative) were studied on a VEGA3 LMH scanning scanning electron microscope. The obtained images confirm the process of joint electrowinning of holmium and nickel (Fig. 5, 6).

На фиг. 5 представлена карта образца, полученная на сканирующем растровом электронном микроскопе VEGA3 TESCAN. Фазовый состав: HoNi, HoNi5, HoNi3.In FIG. 5 is a sample map obtained using a VEGA3 TESCAN scanning scanning electron microscope. Phase composition: HoNi, HoNi 5 , HoNi 3 .

На фиг. 6 показано фото продукта гальваностатического электролиза (KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2), полученное на сканирующем растровом электронном микроскопе VEGA3 TESCAN.In FIG. Figure 6 shows a photo of the product of galvanostatic electrolysis (KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 ) obtained on a VEGA3 TESCAN scanning scanning electron microscope.

Пример 1Example 1

Высокотемпературный электрохимический синтез интерметаллидов гольмия и никеля осуществляют в расплавленной смеси KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 при следующем соотношении компонентов, мол. %: HoCl3 - 0,5; NiCl2 - 0,5; остальное эквимольная смесь KCl и NaCl.High-temperature electrochemical synthesis of holmium and nickel intermetallides is carried out in a molten mixture of KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 in the following ratio of components, mol. %: HoCl 3 - 0.5; NiCl 2 - 0.5; the rest is an equimolar mixture of KCl and NaCl.

Катодом служит вольфрамовый стержень диаметром 3 мм, площадью 2,43 см2. Анодом и одновременно контейнером при гальваностатическом режиме электролиза служит стеклоуглеродный тигель. Электролиз проводился при температуре 973 K. Начальная плотность катодного тока 1,2 A/см2. Продолжительность электролиза 60 мин, после чего выливается расплав и извлекают упавшую на алундовую подложку металло-солевую «грушу». Выщелачивание катодного осадка в горячей дистиллированной воде позволяло отделить целевой продукт от солевой фазы. После многократной промывки в дистиллированной воде осадок сушили в вакуумном сушильном шкафу при температурах 373-423 K. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из интерметаллидов Ni, HoNi, HoNi5, HoNi3. По данным анализа гранулометрического состава объемная доля частиц целевого продукта до 100 нм составляет 22%.The cathode is a tungsten rod with a diameter of 3 mm, an area of 2.43 cm 2 . A glass-carbon crucible serves as an anode and at the same time a container under the galvanostatic electrolysis mode. The electrolysis was carried out at a temperature of 973 K. The initial density of the cathode current was 1.2 A / cm 2 . The electrolysis lasts 60 minutes, after which the melt is poured out and the metal-salt “pear” that has fallen on the alundum substrate is removed. Leaching of the cathode deposit in hot distilled water made it possible to separate the target product from the salt phase. After repeated washing in distilled water, the precipitate was dried in a vacuum oven at temperatures of 373-423 K. According to x-ray phase analysis, the cathode precipitate consists of intermetallic compounds Ni, HoNi, HoNi 5 , HoNi 3 . According to the analysis of particle size distribution, the volume fraction of particles of the target product up to 100 nm is 22%.

Пример 2Example 2

Высокотемпературный электрохимический синтез интерметаллидов гольмия и никеля осуществляют в расплавленной смеси KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 при следующем соотношении компонентов, мол. %: HoCl3 - 2,5; NiCl2 - 0,5; остальное эквимольная смесь KCl и NaCl.High-temperature electrochemical synthesis of holmium and nickel intermetallides is carried out in a molten mixture of KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 in the following ratio of components, mol. %: HoCl 3 - 2.5; NiCl 2 - 0.5; the rest is an equimolar mixture of KCl and NaCl.

Катодом служит вольфрамовый стержень диаметром 3 мм, площадью 2,43 см2. Анодом и одновременно контейнером при гальваностатическом режиме электролиза служит стеклоуглеродный тигель. Электролиз проводился при температуре 973 K. Начальная плотность катодного тока 1,2 A/см2. Продолжительность электролиза 60 мин, после чего выливается расплав и извлекают упавшую на алундовую подложку металло-солевую «грушу». Выщелачивание катодного осадка в горячей дистиллированной воде позволяло отделить целевой продукт от солевой фазы. После многократной промывки в дистиллированной воде осадок сушили в вакуумном сушильном шкафу при температурах 373-423 K. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из интерметаллидов HoNi, HoNi5, HoNi3. По данным анализа гранулометрического состава объемная доля частиц целевого продукта до 100 нм составляет 69%.The cathode is a tungsten rod with a diameter of 3 mm, an area of 2.43 cm 2 . A glass-carbon crucible serves as an anode and at the same time a container under the galvanostatic electrolysis mode. The electrolysis was carried out at a temperature of 973 K. The initial density of the cathode current was 1.2 A / cm 2 . The electrolysis lasts 60 minutes, after which the melt is poured out and the metal-salt “pear” that has fallen on the alundum substrate is removed. Leaching of the cathode deposit in hot distilled water made it possible to separate the target product from the salt phase. After repeated washing in distilled water, the precipitate was dried in a vacuum oven at temperatures of 373-423 K. According to x-ray phase analysis, the cathode precipitate consists of intermetallic compounds HoNi, HoNi 5 , HoNi 3 . According to the analysis of particle size distribution, the volume fraction of particles of the target product up to 100 nm is 69%.

Пример 3Example 3

Высокотемпературный электрохимический синтез интерметаллидов гольмия и никеля осуществляют в расплавленной смеси KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 при следующем соотношении компонентов, мол. %: HoCl3 - 2,5; NiCl2 - 0,5; остальное эквимольная смесь KCl и NaCl.High-temperature electrochemical synthesis of holmium and nickel intermetallides is carried out in a molten mixture of KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 in the following ratio of components, mol. %: HoCl 3 - 2.5; NiCl 2 - 0.5; the rest is an equimolar mixture of KCl and NaCl.

Катодом служил вольфрамовый стержень диаметром 3 мм, площадью 2,43 см2. Анодом и одновременно контейнером при гальваностатическом режиме электролиза служил стеклоуглеродный тигель. Электролиз проводился при температуре 973 K. Начальная плотность катодного тока 0,5 A/см2. Продолжительность электролиза 60 мин, после чего выливается расплав и извлекают упавшую на алундовую подложку металло-солевую «грушу». Выщелачивание катодного осадка в горячей дистиллированной воде позволяло отделить целевой продукт от солевой фазы. После многократной промывки в дистиллированной воде осадок сушили в вакуумном сушильном шкафу при температурах 373-423 К. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из Ni, HoNi5, HoNi, HoNi3, HoNi2. По данным анализа гранулометрического состава объемная доля частиц целевого продукта до 100 нм составляет 34%.A tungsten rod with a diameter of 3 mm and an area of 2.43 cm 2 served as a cathode. A glass-carbon crucible served as the anode and at the same time a container under the galvanostatic electrolysis mode. The electrolysis was carried out at a temperature of 973 K. The initial density of the cathode current of 0.5 A / cm 2 . The electrolysis lasts 60 minutes, after which the melt is poured out and the metal-salt “pear” that has fallen on the alundum substrate is removed. Leaching of the cathode deposit in hot distilled water made it possible to separate the target product from the salt phase. After repeated washing in distilled water, the precipitate was dried in a vacuum oven at temperatures of 373-423 K. According to x-ray phase analysis, the cathode precipitate consists of Ni, HoNi 5 , HoNi, HoNi 3 , HoNi 2 . According to the analysis of particle size distribution, the volume fraction of particles of the target product up to 100 nm is 34%.

Пример 4Example 4

Высокотемпературный электрохимический синтез интерметаллидов гольмия и никеля осуществляют в расплавленной смеси KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 при следующем соотношении компонентов, мол. %: HoCl3 - 2,5; NiCl2 - 0,5; остальное эквимольная смесь KCl и NaCl.High-temperature electrochemical synthesis of holmium and nickel intermetallides is carried out in a molten mixture of KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 in the following ratio of components, mol. %: HoCl 3 - 2.5; NiCl 2 - 0.5; the rest is an equimolar mixture of KCl and NaCl.

Катодом служил вольфрамовый стержень диаметром 3 мм, площадью 2,43 см2. Анодом и одновременно контейнером при гальваностатическом режиме электролиза служил стеклоуглеродный тигель. Электролиз проводился при температуре 973 K. Начальная плотность катодного тока 1,9 A/см2. Продолжительность электролиза 60 мин, после чего выливается расплав и извлекают упавшую на алундовую подложку металло-солевую «грушу». Выщелачивание катодного осадка в горячей дистиллированной воде позволяло отделить целевой продукт от солевой фазы. После многократной промывки в дистиллированной воде осадок сушили в вакуумном сушильном шкафу при температурах 373-423 K. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из Ho, Ni, HoNi5, Ho2Ni17. По данным анализа гранулометрического состава объемная доля частиц целевого продукта до 100 нм составляет 79%.A tungsten rod with a diameter of 3 mm and an area of 2.43 cm 2 served as a cathode. A glass-carbon crucible served as the anode and at the same time a container under the galvanostatic electrolysis mode. The electrolysis was carried out at a temperature of 973 K. The initial cathodic current density of 1.9 A / cm 2 . The electrolysis lasts 60 minutes, after which the melt is poured out and the metal-salt “pear” that has fallen on the alundum substrate is removed. Leaching of the cathode deposit in hot distilled water made it possible to separate the target product from the salt phase. After repeated washing in distilled water, the precipitate was dried in a vacuum oven at temperatures of 373-423 K. According to x-ray phase analysis, the cathode precipitate consists of Ho, Ni, HoNi 5 , Ho 2 Ni 17 . According to the analysis of particle size distribution, the volume fraction of particles of the target product up to 100 nm is 79%.

Пример 5Example 5

Высокотемпературный электрохимический синтез интерметаллидов гольмия и никеля осуществляют в расплавленной смеси KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 при следующем соотношении компонентов, мол. %: HoCl3 - 2,5; NiCl2 - 0,5; остальное эквимольная смесь KCl и NaCl.High-temperature electrochemical synthesis of holmium and nickel intermetallides is carried out in a molten mixture of KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 in the following ratio of components, mol. %: HoCl 3 - 2.5; NiCl 2 - 0.5; the rest is an equimolar mixture of KCl and NaCl.

Катодом служил вольфрамовый стержень диаметром 3 мм, площадью 2,43 см2. Анодом и одновременно контейнером при гальваностатическом режиме электролиза служил стеклоуглеродный тигель. Электролиз проводился при температуре 1073 K. Начальная плотность катодного тока 1,2 А/см2. Продолжительность электролиза 60 мин, после чего выливается расплав и извлекают упавшую на алундовую подложку металло-солевую «грушу». Выщелачивание катодного осадка в горячей дистиллированной воде позволяло отделить целевой продукт от солевой фазы. После многократной промывки в дистиллированной воде осадок сушили в вакуумном сушильном шкафу при температурах 373-423 K. По данным рентгенофазового анализа катодный осадок состоит из HoNi, HoNi2. Анализ гранулометрического состава показал, что при температуре 1073 K не образуются наноразмерные порошки интерметаллидов гольмия и никеля.A tungsten rod with a diameter of 3 mm and an area of 2.43 cm 2 served as a cathode. A glass-carbon crucible served as the anode and at the same time a container under the galvanostatic electrolysis mode. The electrolysis was carried out at a temperature of 1073 K. The initial density of the cathode current of 1.2 A / cm 2 . The electrolysis lasts 60 minutes, after which the melt is poured out and the metal-salt “pear” that has fallen on the alundum substrate is removed. Leaching of the cathode deposit in hot distilled water made it possible to separate the target product from the salt phase. After repeated washing in distilled water, the precipitate was dried in a vacuum oven at temperatures of 373-423 K. According to x-ray phase analysis, the cathode precipitate consists of HoNi, HoNi 2 . An analysis of the particle size distribution showed that, at a temperature of 1073 K, nanosized powders of holmium and nickel intermetallic compounds are not formed.

Технический результат: получение наноразмерных порошков интерметаллидов гольмия и никеля из расплава KCl-NaCl-HoCl3-NiCl2 на вольфрамовом электроде.EFFECT: obtaining nanosized powders of holmium and nickel intermetallic compounds from KCl-NaCl-HoCl 3 -NiCl 2 melt on a tungsten electrode.

Claims (3)

Способ электрохимического получения наноразмерных порошков интерметаллидов гольмия и никеля, включающий электролиз расплавленной смеси, содержащей хлорид калия, хлорид натрия и хлорид гольмия (III), в атмосфере очищенного и осушенного аргона в высокотемпературной кварцевой ячейке, отличающийся тем, что расплавленная смесь хлорида калия, хлорида натрия и хлорида гольмия (III) дополнительно содержит хлорид никеля (II), при следующем соотношении компонентов, мол.%:A method for the electrochemical preparation of nanosized powders of holmium and nickel intermetallic compounds, comprising electrolysis of a molten mixture containing potassium chloride, sodium chloride and holmium (III) chloride in an atmosphere of purified and dried argon in a high-temperature quartz cell, characterized in that the molten mixture of potassium chloride, sodium chloride and holmium (III) chloride additionally contains nickel (II) chloride, in the following ratio of components, mol.%: HoCl3 HoCl 3 0,5÷3,00.5 ÷ 3.0 NiCl2 NiCl 2 0,5÷2,50.5 ÷ 2.5 эквимольная смесь KCl и NaCl equimolar mixture of KCl and NaCl остальноеrest
при этом электролиз проводят при температуре 973 K и плотности тока от 0,5 до 1,9 А/см2 с использованием вольфрамового электрода.the electrolysis is carried out at a temperature of 973 K and a current density of from 0.5 to 1.9 A / cm 2 using a tungsten electrode.
RU2015143219A 2015-10-09 2015-10-09 Electrochemical method for holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders production in halide melts RU2621508C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143219A RU2621508C2 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Electrochemical method for holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders production in halide melts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143219A RU2621508C2 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Electrochemical method for holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders production in halide melts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015143219A RU2015143219A (en) 2017-04-13
RU2621508C2 true RU2621508C2 (en) 2017-06-06

Family

ID=58641725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015143219A RU2621508C2 (en) 2015-10-09 2015-10-09 Electrochemical method for holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders production in halide melts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2621508C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002040748A1 (en) * 2000-11-15 2002-05-23 Cambridge University Technical Services Limited Intermetallic compounds
WO2002040725A2 (en) * 2000-11-15 2002-05-23 Cambridge University Technical Services Limited Metal and alloy powders and powder fabrication
RU2423557C2 (en) * 2009-03-18 2011-07-10 Учреждение Российской академии наук Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН Procedure for production of high and nano dispersed powder of metals or alloys
RU2514237C1 (en) * 2013-01-09 2014-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing ultrafine powder of yttrium and cobalt intermetallic compounds
RU2535104C1 (en) * 2013-05-21 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") METHOD OF SYNTHESIS OF NdNi5 INTERMETALLIC COMPOUND POWDER IN MOLTEN SALTS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002040748A1 (en) * 2000-11-15 2002-05-23 Cambridge University Technical Services Limited Intermetallic compounds
WO2002040725A2 (en) * 2000-11-15 2002-05-23 Cambridge University Technical Services Limited Metal and alloy powders and powder fabrication
RU2423557C2 (en) * 2009-03-18 2011-07-10 Учреждение Российской академии наук Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН Procedure for production of high and nano dispersed powder of metals or alloys
RU2514237C1 (en) * 2013-01-09 2014-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing ultrafine powder of yttrium and cobalt intermetallic compounds
RU2535104C1 (en) * 2013-05-21 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") METHOD OF SYNTHESIS OF NdNi5 INTERMETALLIC COMPOUND POWDER IN MOLTEN SALTS

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
САМОДЕЛКИНА О.В. Восстановление хлоридов празеодима, неодима, тербия и гольмия в ионных расплавах. Авто диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. Екатеринбург, Уральский государственный технический университет, 2002, с.1-18. *
САМОДЕЛКИНА О.В. Восстановление хлоридов празеодима, неодима, тербия и гольмия в ионных расплавах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. Екатеринбург, Уральский государственный технический университет, 2002, с.1-18. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015143219A (en) 2017-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tang et al. AlCl3-aided extraction of praseodymium from Pr6O11 in LiCl–KCl eutectic melts
De Yan et al. Extraction of europium and electrodeposition of Al–Li–Eu alloy from Eu2O3 assisted by AlCl3 in LiCl–KCl melt
ES2774075T3 (en) Production procedure of an aluminum alloy and scandium
Nikolaev et al. Electrowinning of Aluminum and Scandium from KF-AlF3-Sc2O3 Melts for the Synthesis of Al-Sc Master Alloys
Song et al. Equilibrium between titanium ions and high-purity titanium electrorefining in a NaCl-KCl melt
ZHANG et al. Preparation of Mg–Li—La alloys by electrolysis in molten salt
Cvetković et al. Study of Nd deposition onto W and Mo cathodes from molten oxide-fluoride electrolyte
Wei et al. Preparing different phases of Mg-Li-Sm alloys by molten salt electrolysis in LiCl-KCl-MgCl2-SmCl3 melts
Haarberg et al. Electrodeposition of iron from molten mixed chloride/fluoride electrolytes
Liu et al. Processing Al-Sc alloys at liquid aluminum cathode in KF-AlF3 molten salt
Tian et al. Rapid electrodeposition of Ti on a liquid Zn cathode from a consumable casting TiC0. 5O0. 5 anode
Han et al. Electrochemical formation of Mg–Li–Sm alloys by codeposition from LiCl–KCl–MgCl 2–SmCl 3 molten salts
JP6095374B2 (en) A method for producing titanium.
RU2621508C2 (en) Electrochemical method for holmium and nickel intermetallic compounds nanopowders production in halide melts
Bilgiç et al. A system design for large scale production of elemental boron by electrochemical deposition
Li et al. The Electrochemical Co-reduction of Mg-Al-Y Alloys in the LiCl-NaCl-MgCl 2-AlF 3-YCl 3 Melts
Zhang et al. Electrodeposition of magnesium–lithium–dysprosium ternary alloys with controlled components from dysprosium oxide assisted by magnesium chloride in molten chlorides
Kushkhov et al. Electrochemical synthesis of CeB6 nanotubes
Fortin et al. Electrodeposition of adherent titanium coatings on induction heated cathodes in fused salts
US2892763A (en) Production of pure elemental silicon
Ene et al. Role of free F− anions in the electrorefining of titanium in molten alkali halide mixtures
Takeda et al. Influence of B-Containing Compound on Electrodeposition of Mo and W in Molten Fluoride-Oxide Electrolyte
Katasho et al. Electrochemical Formation of Elemental Boron in LiCl–KCl–KBF4 at 723 K
Huang et al. Study on the Cathodic Behavior of Impurities in the Process of Aluminum Extraction by Soluble Anode Electrolysis
Kuznetsov Electrochemical Synthesis of Nanomaterials in Molten Salts

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181010