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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/34—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
- C25C5/04—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from melts
Abstract
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. -
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 .
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.
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. %
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)
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)
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 |
-
2015
- 2015-10-09 RU RU2015143219A patent/RU2621508C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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)
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 |