电解铁粉的制取.pdf

附总第期 电解铁粉的制取 一 陈兆 钢铁研究总院 污 一 定 北京 摘要阐述了用 电解法制取粉末 冶金用铁粉的原理 条件 特点和工艺流程 关键词电解铁粉制取 在金属粉末生产中 电解法制粉技术占 有一定地位 虽然成本较高 但这种方法生产 的粉末具有优异的物理性能 更适用于制作 磁性材料与日用计算机零件等 而 这些 材料 和零件在成本上只占整个仪器或设备的极小 部分 本文主要介绍粉末冶金用电解铁粉的生 产 避免搅拌振动 合适 的电解槽尺 寸 形 状和极 间距 离 直流 电源 这 些条 件影 响并促进晶核 的生成和 长 大 形成金属粉末粒子 电解法制取粉末的特点 电解制粉的原理和条件 电解制粉的原理 用高 度抛光 的不锈钢作阴极 工业 纯铁 或低碳钢作阳极 它 们的材料 可为黑 色金属 废料 如 轧钢铁鳞 低品位矿 石 钢 铸铁 海 绵铁压块等电解液为氯化物或硫酸盐的水 济液电流通过槽产生离子并被沉 积在阴极 上 由此使靠近 阴极面的金属离子 被耗尽而引起离子 的迁移 从而继续用从阳 极材料获得的金属离子供给电解槽 这样 在 阴极板上就沉积海绵状或 固体状物质而不断 地制造粉末 粉末由弯曲板定时刮取采集 电解制粉的条件 必须具有高的电流密度 稀的金属浓度 不断补充酸及其它添加剂 低温溶液 用 电解法可以获得各种不规则形状或树 枝状的金属粉末 也可以获得不规则 的球状 瘤状 片状和针状的金属粉末 随着制粉条件 的变化 可以制取不 同粒度的金属粉末 利用电解法 生产的纯度高 杂质少 的金 属粉末可以用来制造导电性 能好的磁性 材 料 电子仪器铁蕊等 利用 电解法制取的金属粉末具有高的压 缩性和高的压制性能 电解制粉在粉末冶金 中应用极广 铜 铁 镍 铬 银和铅粉等都可以用电解法制取 另外 金属 盐经 加热熔融后也可以用电 解法来制取高纯度 的树枝状 结晶状粉末 如 铁 镍 钻 锰 银 被和钦的粉末等 难熔 金 属 如担 错 妮等 采用电解法制粉只须在各 自的氯化物 中加 入 或等即 可 由于 由电解法制取 的金属粉末为树枝状 月分未冶金二 月 七 或不规则形状等 因此其表面积大 极 易氧 化 需要及时净化和干操 电解法制粉的工艺流程 电解法制粉的工艺 通常表示为 原料阳极电解采集阴极沉积的金 属粉净化 洗涤 脱水干燥还原退 火粉碎 筛分 混合制品包装 阳极 其材质按所斋金属粉末选取同种的原料 金属经切断或铸造制成 其形 状多为板状其 尺寸一般和阴极相 同或稍大 它随着 电解过 程 的进行而被溶解 其纯度与所需金属粉末 的纯度相 同或高一些 电解 它是本制造方法的主要工序 电解液的组成 为了在阴极上获得金属粉末状或海绵状 的析出 电解液的组成必须满足以下条件 阴极层内的金属离子浓度的减少 化学分极 极化的降低 氢气的发生 在阴极层内所产生的金属中氢氧化 物的沉析 考虑到以上条件的要求 需要降低析 出 金属的离子浓度 多添加不 生成这种离子和 氯离子 的 中性盐 并且尽 可能提高游离酸的 浓度 析出金属离子浓度的降低 使电解液的 电导率及阴极 电流效率降低 析 出的粉末 微 细化 松装密度变小当增加中性盐的添加量 时 电解液的电导率提高 致使阴极 电流效率 降低及析 出粉末微细化游离酸的浓度增 加 除了可以提高溶液的电导率以外 对析 出粉 末的性质影响较小 但当增加过度时 氢气发 生旺盛 在出现 阴极 电流效率降低同时 还促 进阳极的化学溶解 并且 利用 阳极发生纯 化 因此 在 电解液的组成上 即析 出金属离 子 中性盐及游离酸等的浓度上 随对金属粉 末质量和粒度的要求不 同而有一定 的范围 并按金属盐 中性盐及游离酸的种类而不同 除了这些基本组成以外 还使用有机胶体作 为添加剂 但添加量不易控制 电解液的温度 在低温 下离子的活动缓慢 溶液 电导率 降低 阴极层金属离子的浓度减少 而且随着 游离酸造成阳极的化学溶解 所以金属离子 的浓度容易控制 游离酸的浓度也能增加 由 于发生的化学 极化作用增大 溶液 电阻也增 加 所以对析出粉生长的影响比较大 但总的 说来低温对粉末的生成有利 电解液 的搅拌 长时间的连续电解 从阴极产生的氢气 的搅拌及液温 的上升引起了对流 而且消除 了浓度梯度 使离子靠重力下降 这样越下层 的浓 度就越增大 阴极析出的金属粉越下层 越粗 所以这就需要在不使阴极层受到 影响 的情况下进行适 当的强制搅拌 阴极电流密度 阴极 电流密度 越高 阴极层内沉淀金属 离子浓度 的减少越强烈 与此同时 氢离子的 析 出及氧化物 的沉析也变多 所以能获得 良 好的树枝状的发达的海绵状沉淀粉 但因而 也引起 由于两极间电压变高而液温上升 氢 离子及 中性盐的阳离子的 电解 沉积比例 增 加 阴极 电流效率下降 因此 要根据所要求 的金属粉末的质量来选择适当的电流密度 阴极 阴极的选择包括其材质 形 状 尺寸和 表 面粗糙度等 其材质对析出金属粉的纯度影 响甚大 一般要选用与所制粉末不同的材质 这样 可防止 阴极 形 成一 层粘着层并减少腐 蚀 据报导 生产铁粉以选择 一 等材质为 好阴极的形状设计应是能使 电流分布均匀 便于析出粉的采集 阴极的尺寸应根据电解 槽的电流值 电流密度 阳极尺寸和析出物的 采集方法 来定阴极 的表面粗糙 度对 粉末的 粗细有影响 塑总第期 极间距离 阴 阳极间的距离约为 距离 长短的确定应有利于降低电力消耗 并避免 因阴极析出粉末的生长而引起两极短路 电解槽 电解 槽的形状已从简单发展到复杂 机 械化 自动化程度越来越高 在铁槽里衬有橡 皮或塑 料 并用玻璃丝网罩上 直 流电源 为了提高效率 减少电耗 采用低 电压大 电流整流器 如硅整流器 阴极析出金属粉的采取 可以用 滑动棒状的刮刀沿 阴极面刮取 或者用回转阴极 固定刮刀采取法以及阴极 振动抖落法等 粉末采取不及 时易使 阴极变得粗厚 且 表面积增大而使 电流密度降低 因此易发生 阳 阴极短路 粉末的粒度组成决定于采取粉 末周期的长短 采取周期越短 所得微细粉就 越多 粒度分布范围较窄 采取周 期越长 则 所得粗粉就越多 粒度分布范围较宽 净化 脱水 从阴极采取下来的析出粉末中的电解液 必须及时用水清洗 一般有两种方法 使用普通的搅拌型洗净机添加水 搅拌一沉降后将上部澄清液废弃 进行数次 到数十次 适用于小规模生产 使用离心脱水清洗机即用转筒真空 过 滤机和连续式离心脱水方法 适合于大规 模生产 根据需要 可进行中和 处 理 和防氧化处 理 干燥 为了防上氧化 常采用真空干燥 但金属 粉末一般氧化严重 故还需要采用还原处理 还原 退火 可采用粉末冶金还原炉 在氢气 氛下进 行还原和退火 粉碎 过筛和混 合 为了调整粒度 在筛分前进行粉碎 但粉 碎中树枝状晶会损伤 松装密度会变高 锤 击 式粉碎机比较适用 为 了防止发热 氧化应进 行水冷 粉碎后的金属粉末应根据需要进行 筛分与混料 包装 电解粉末由于形 状特殊表面积大而容易 氧化 因此在贮藏和运输中必须保证在非氧 化气氛中进行 包装后必须要密封好 防止潮 湿 由以上的制粉工艺可看 出 电解制粉的 设备和工艺比较简单 又可充分利用废钢铁 其发展前景是可观的 声 创 睁甲 甲 户产 声 洲声 尸叭口 沪 甲 沪 声气口 户甲 沪 声 洲 沪沪 户 户创自自 月 沪 户 沪 户甲户 瑞典赫格纳斯专家将来华举行大型报告会 世界上 最大的铁粉制造商瑞典赫格纳斯公司与我 国粉末冶金界有长期友好合作往来的历史 多年来 曾 进行过多次访问 其中包括专业报告会 研讨会和 学术交 流 鉴于双方发展 的需要 从 年以来 瑞方与我 方积极筹划拟在我国举办一次大型报告会 其主题是赫格纳斯的铁粉 合金钢粉和 粉末冶金材料 制品 生产 技术 应用 市场发展 形势 现已商定 将于年的适当时间先后在北京 上海两地举办同一 内容的报告会 研讨会 为了开好这