RU2684295C1 - Method and device with a rotating magnet for electrochemical metallisation of magnetic powders - Google Patents
Method and device with a rotating magnet for electrochemical metallisation of magnetic powders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684295C1 RU2684295C1 RU2018105852A RU2018105852A RU2684295C1 RU 2684295 C1 RU2684295 C1 RU 2684295C1 RU 2018105852 A RU2018105852 A RU 2018105852A RU 2018105852 A RU2018105852 A RU 2018105852A RU 2684295 C1 RU2684295 C1 RU 2684295C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- rotating
- magnet
- cathode
- cascade
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000011370 conductive nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
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
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к устройствам для электрохимической металлизации порошков, применение которых включает, но не ограничивается изготовлением катализаторов, магнитных припоев, пигментов, наполнителей магнитных электропроводных эластомеров, магнитных порошков для записывающих устройств, порошков как компонентов для пиротехнических составов, создании многослойных порошковых сплавов.The invention relates to powder metallurgy, in particular, to devices for electrochemical metallization of powders, the use of which includes, but is not limited to the manufacture of catalysts, magnetic solders, pigments, fillers of magnetic conductive elastomers, magnetic powders for recording devices, powders as components for pyrotechnic compositions, creation multilayer powder alloys.
Известны различные способы и варианты аппаратурного оформления процесса проведения электрохимической металлизации магнитных порошков. Описан процесс для электрометаллизации тонких частиц посредством суспензирования проводящих частиц в электролите, содержащем ионы осаждаемого металла. Электрометаллизация осуществляется посредством пропускания постоянного тока через суспензии проводящих порошков размером от 0,1-10 мкм, в которых частицы, перемещаемые потоком циркулирующей жидкости, входят в соприкосновение с катодом, но не достигают анода. Поток жидкости может создаваться как ротором, так и насосом. Катод - пластина, с которой соприкасаются металлизируемые частицы (патент US 4908106, МПК C25D 7/00, 13.04.1990). Недостатком является аномально низкое время контакта частиц с катодом вследствие большой неопределенности столкновения частиц с катодом.There are various methods and hardware options for the process of electrochemical metallization of magnetic powders. A process is described for the electrometallization of fine particles by suspending conductive particles in an electrolyte containing ions of a deposited metal. Electrometallization is carried out by passing a direct current through suspensions of conductive powders ranging in size from 0.1-10 microns, in which particles moved by the flow of circulating liquid come into contact with the cathode, but do not reach the anode. Fluid flow can be generated by both the rotor and the pump. The cathode is a plate with which metallized particles come into contact (patent US 4908106, IPC C25D 7/00, 04/13/1990). The disadvantage is the abnormally low contact time of particles with the cathode due to the large uncertainty of the collision of particles with the cathode.
Известен способ электролитического капсулирования проводящих сыпучих порошковых материалов никелем или другими металлами в автоматизированном центрифужном аппарате. Частицы скользят по поверхности катода и выводятся из зоны металлизации (патент US 5565079, МПК C25D 1/00, 15.10.1996). Недостатком метода является низкая вероятность контакта частиц с катодом.A known method of electrolytic encapsulation of conductive bulk powder materials with nickel or other metals in an automated centrifuge. Particles slide along the surface of the cathode and are removed from the metallization zone (patent US 5565079, IPC
Известен способ электрометаллизации поверхностей порошковых материалов вне зависимости от размера частиц и с высокой скоростью процесса, который имеет циклический характер и состоит, как минимум, из 3-х независимых стадий в каждом цикле работы: перемешивание, седиментация, электрометаллизация. Стадия перемешивания начинается сразу после электроосаждения, причем проводится с достаточной интенсивностью, чтобы диспергировать частицы и разорвать связи, которые сформировались в седиментационном слое посредством нарастания металлической оболочки во время электроосаждения (патент US 6010610, МПК C25D 7/00, 04.01.2000). Способ является достаточно простым, однако, как указывают авторы, велика вероятность образования агрегатов порошков во время металлизации в неподвижном слое, что впоследствии требует проводить стадию диспергирования.A known method of electrometallization of the surfaces of powder materials, regardless of particle size and with a high speed of the process, which is cyclical in nature and consists of at least 3 independent stages in each cycle of work: mixing, sedimentation, electrometallization. The mixing step begins immediately after electrodeposition, and is carried out with sufficient intensity to disperse the particles and break the bonds that formed in the sedimentation layer by increasing the metal shell during electrodeposition (patent US 6010610, IPC C25D 7/00, 04.01.2000). The method is quite simple, however, as the authors indicate, the formation of powder aggregates during metallization in a fixed layer is very likely, which subsequently requires a dispersion step.
Для предотвращения слипания частиц при электрометаллизации порошковых материалов известен способ, осуществляемый в контейнере с псевдоожиженным слоем, который создается с помощью вибрации (патент US 6254757, МПК C25D 7/00, 03.07.2001). Недостатком является снижение вероятности контакта частиц с катодом в режиме псевдоожиженного слоя.To prevent particles from sticking together during electrometallization of powder materials, a method is known that is carried out in a fluidized bed container that is created by vibration (US Pat. No. 6,254,757, IPC C25D 7/00, 07/03/2001). The disadvantage is the reduced likelihood of contact of the particles with the cathode in the fluidized bed mode.
Известен способ и аппарат для проведения электролитической обработки порошковых материалов, в частности, ультратонких порошков с размерами частиц в нано-области или в области долей микрона при планетарном вращении проточной электролитической ячейки. Планетарное вращение ячейки создает ценробежную силу, под действием которой порошковый материал собирается и непрерывно перемешивается, что делает электрометаллизацию однородной. Массив электродов и система с роликовым контактом позволяют приложить электрический потенциал только на те электроды, которые находятся в контакте с обрабатываемым порошковым материалом (патент US 2002179430, МПК C25D 17/00, 05.12.2002). Способ обеспечивает и прижатие порошка к катоду и перемешивание порошка, однако аппаратурное оформление очень сложное, и процесс металлизации протекает в периодическом режиме.A known method and apparatus for carrying out electrolytic processing of powder materials, in particular, ultrafine powders with particle sizes in the nano-region or in the region of micron fractions during planetary rotation of a flowing electrolytic cell. The planetary rotation of the cell creates a centrifugal force, under the action of which the powder material is collected and continuously mixed, which makes electrometallization uniform. An array of electrodes and a system with a roller contact make it possible to apply electric potential only to those electrodes that are in contact with the powder material being processed (patent US 2002179430, IPC C25D 17/00, 05/05/2002). The method provides both pressing the powder to the cathode and mixing the powder, however, the hardware design is very complicated, and the metallization process proceeds in a batch mode.
Известен способ обработки электропроводящих наночастиц посредством использования электрохимической ячейки для динамической переработки. Способ реализуется посредством простой конструкции при перемешивании мешалкой частиц суспензии (патент US 2009145772, МПК C02F 1/461, 11.06.2009). Существенным недостатком является малая степень металлизации частиц и высокая степень нанесения покрытия на катод.A known method of processing electrically conductive nanoparticles by using an electrochemical cell for dynamic processing. The method is implemented through a simple design with stirring the particles of the suspension (US patent 2009145772, IPC
Известен способ и аппарат (патент US 2003038034, МПК C25D 5/00, 17.02.2003), взятый нами за прототип, для микрокапсулирования и электроосаждения покрытий на порошки ферромагнитных и магнитомягких материалов с размерами частиц в доли микрона или в нано-области. Аппарат является непрерывно функционирующей вращающейся проточной системой, включающей вертикальную вращающуюся ячейку. Ячейка включает кольцевой электрод, расположенный на стенке сосуда ячейки. Вращающаяся ячейка в общем виде представляет собой тороидальный магнит или кольцевой массив магнитов (перманентных магнитов или электромагнитных катушек), расположенных внутри кольцевого катода в сосуде для переменного выставления частиц порошка на лицевую часть катодного кольца и электроосаждения на данные частицы с последующей переориентацией в результате следующего выставления. Недостатком является сложная конструкция, связанная с вращением катода.A known method and apparatus (patent US 2003038034, IPC
Задачей настоящего изобретения является разработка простого эффективного способа и устройства для электрохимической металлизации магнитных порошков с целью повышения скорости и равномерности нанесения металлического покрытия на частицах порошка для защиты их поверхности от коррозии, и улучшения их электропроводящих свойств.The present invention is to develop a simple effective method and device for electrochemical metallization of magnetic powders in order to increase the speed and uniformity of the deposition of a metal coating on the powder particles to protect their surface from corrosion, and improve their conductive properties.
Поставленная задача достигается тем, что способ электрохимической металлизации магнитных порошков, включающий загрузку порошка в емкость электролизера, заполнение емкости электролитом и перемешивание посредством воздействия магнитного поля, создаваемого магнитом или каскадом магнитов с обеспечением нанесения покрытия на частицы порошка, отличающийся тем, что после загрузки порошка в емкость электролизера, под которым размещен вращающийся магнит или каскад вращающихся магнитов, вводят катод таким образом, чтобы порошок соприкасался с его оголенной частью, после чего включают вращающийся магнит или каскад вращающихся магнитов с обеспечением электрического контакта между катодом и массой частиц, а также между отдельными частицами, заполняют емкость электролитом, вводят в верхний слой электролита анод, выполненный из осаждаемого материала или графита, включают источник тока и осуществляют перемешивание посредством вращающегося магнитного поля, созданного вращающимся в разных плоскостях магнитом или каскадом магнитов, таким образом, что обеспечивает удерживание частиц порошка вблизи катода с одновременным вращением каждой частицы, причем для создания магнитного поля используют постоянный магнит или электромагнит. Для реализации указанного способа предложено устройство для электрохимической металлизации магнитного порошка, содержащее емкость из неэлектропроводного материала для размещения в ней порошка и электролита, магнит или каскад магнитов, катод, анод и источник тока, отличающийся тем, что катод, выполненный в виде графитового стержня и содержащий, изолированную от контакта с раствором часть и оголенную часть на нижнем конце для обеспечения контакта с порошком, размещен в емкости из неэлектропроводного материала, анод из осаждаемого металла или графита выполнен с возможностью введения его в верхний слой электролита, при этом под дном емкости из неэлектропроводного материала размещен вращающийся магнит или каскад вращающихся магнитов, выполненные с возможностью вращения в разных плоскостях, причем анод выполнен в виде цилиндра, пластины, стержня или щетки.The problem is achieved in that the method of electrochemical metallization of magnetic powders, including loading the powder into the electrolytic tank, filling the container with electrolyte and mixing by means of a magnetic field created by a magnet or a cascade of magnets to ensure coating of the powder particles, characterized in that after loading the powder into the capacity of the electrolyzer, under which a rotating magnet or a cascade of rotating magnets is placed, introduce the cathode so that the powder is in contact I with its bare part, after which they include a rotating magnet or a cascade of rotating magnets to ensure electrical contact between the cathode and the mass of particles, as well as between the individual particles, fill the container with electrolyte, introduce an anode made of deposited material or graphite into the upper layer of the electrolyte, include the current source and carry out mixing by means of a rotating magnetic field created by a magnet rotating in different planes or a cascade of magnets, in such a way that it provides retention powder particles near the cathode with the simultaneous rotation of each particle, and to create a magnetic field using a permanent magnet or electromagnet. To implement this method, a device for electrochemical metallization of a magnetic powder is proposed, comprising a container of non-conductive material for placing powder and electrolyte in it, a magnet or cascade of magnets, a cathode, anode and a current source, characterized in that the cathode is made in the form of a graphite rod and contains the part isolated from contact with the solution and the bare part at the lower end to ensure contact with the powder is placed in a container of non-conductive material, the anode is from a deposited metal and or graphite configured to introducing it into the top layer of the electrolyte, while under the bottom of the container from non-conductive material disposed a rotating magnet or a cascade of rotating magnets are rotatable in different planes, wherein the anode is formed as a cylinder, a plate, a rod or brush.
На Фиг. 1 приведена схема устройства, где 1 - емкость из неэлектропроводного материала, 2 -электролит, 3 - катод, 4 - изоляционное покрытие катода от контакта с раствором, 5 -. вращающийся магнит, 6 - анод.In FIG. 1 is a diagram of the device, where 1 is a capacitance of non-conductive material, 2 is an electrolyte, 3 is a cathode, 4 is an insulating coating of the cathode from contact with the solution, 5 is. rotating magnet, 6 - anode.
Предназначенный для металлизации магнитный порошок помещают в емкость, устанавливаемую на столик, вводят катод до контакта с порошком, включают систему вращающихся магнитов, в емкость заливают раствор электролита, в верхний слой электролита опускают анод и включают источник тока.The magnetic powder intended for metallization is placed in a container mounted on a table, a cathode is introduced before contact with the powder, a system of rotating magnets is turned on, an electrolyte solution is poured into the container, the anode is lowered into the upper electrolyte layer and a current source is turned on.
Вращающееся магнитное поле, создаваемое вращающимся магнитом (системой вращающихся магнитов), создает тесный контакт порошка с катодом, обеспечивает непрерывное перемешивание массы порошка вблизи катода и, что особенно важно, одновременно заставляет индивидуальные частицы порошка вращаться, оставаясь в электрическом контакте друг с другом, в результате чего электрохимическое осаждение металла происходит на непрерывно вращающиеся частицы, чем обеспечивается равномерность и непрерывность покрытия и при этом не происходит осаждения покрытия на катод (Фиг. 1).A rotating magnetic field created by a rotating magnet (a system of rotating magnets) creates a close contact of the powder with the cathode, provides continuous mixing of the powder mass near the cathode and, which is especially important, simultaneously causes the individual powder particles to rotate, remaining in electrical contact with each other, as a result whereby the electrochemical deposition of metal occurs on continuously rotating particles, thereby ensuring uniformity and continuity of the coating and no deposition occurs coating on the cathode (Fig. 1).
Достоинствами предлагаемого устройства является простота конструкции, интенсивность перемешивания, легкость контроля, а также возможность его автоматизации.The advantages of the proposed device is the simplicity of design, the intensity of mixing, ease of control, as well as the possibility of its automation.
Техническим результатом является значительное улучшение электропроводящих свойств металлизируемого порошка за счет равномерности покрытия. Известно, что мелкодисперсные порошки металлов, в частности порошки железа, подвержены коррозии и, как следствие, демонстрируют значительно более низкую способность проводить электрический ток, что делает необходимой защиту поверхности с помощью другого металла с более низким сопротивлением и высокой коррозионной стойкостью.The technical result is a significant improvement in the electrically conductive properties of the metallized powder due to the uniformity of the coating. It is known that finely divided metal powders, in particular iron powders, are susceptible to corrosion and, as a result, exhibit a significantly lower ability to conduct electric current, which makes it necessary to protect the surface with another metal with lower resistance and high corrosion resistance.
Для иллюстрации эффективности электрохимической металлизации согласно предлагаемому изобретению были проведены эксперименты по нанесению меди и никеля на порошок карбонильного железа марки Р-10 со сферическими частицами размером 3-8 мкм с последующим измерением значений активного сопротивления R у исходного вещества и продуктов металлизации при разных давлениях. Измерения проводились на установке в виде цилиндра с поршнем, который создает давление на порошок с разным усилием. При этом при каждой нагрузке измеряется электрическое сопротивление. Установка создана на основе Омметра марки МСР "BR 2820" LCR METER как описано в статье «Влияние высоковольтной обработки порошковых композиций состава Fe-Ti-С и Fe-Ti-В-С на изменение их электрического сопротивления» О.Н. Сизоненко, Э.И. Тафтай, Н.С. Присташ, А.Д. Зайченко, А.С. Торпаков // Электрические контакты и электроды. Сер.: Композиционные, слоистые и градиентные материалы и покрытия. - 2014. - 2014. - С. 129-133.To illustrate the effectiveness of electrochemical metallization according to the invention, experiments were carried out on the deposition of copper and nickel on carbonyl iron powder of grade P-10 with spherical particles 3-8 μm in size, followed by measurement of the resistance values R of the starting material and metallization products at different pressures. The measurements were carried out on the installation in the form of a cylinder with a piston, which creates pressure on the powder with different forces. In this case, at each load, the electrical resistance is measured. The installation was created on the basis of the MCP "BR 2820" LCR METER ohmmeter as described in the article "The effect of high-voltage treatment of powder compositions of Fe-Ti-C and Fe-Ti-B-C composition on the change in their electrical resistance" Sizonenko, E.I. Taftay, N.S. Pristash, A.D. Zaichenko, A.S. Torpakov // Electrical contacts and electrodes. Ser .: Composite, layered and gradient materials and coatings. - 2014 .-- 2014 .-- S. 129-133.
На основании полученных данных были рассчитаны значения удельного сопротивления ρ по формуле:Based on the data obtained, the values of resistivity ρ were calculated by the formula:
где Where
S - площадь сечения оправы, содержащей порошковый образецS is the cross-sectional area of the frame containing the powder sample
l - расстояние между контактамиl - distance between contacts
Проведены сравнительные измерения способности проводить электрический ток у порошков необработанного карбонильного железа, порошка карбонильного железа с медным покрытием, а также никелированного карбонильного железа с медным подслоем. Результаты экспериментов приведены ниже на графиках зависимости удельного сопротивления порошковых образцов ρ от силы давления Fдавл. (Фиг. 2) и в таблице1. На графике 1 приведены кривые зависимости изменения электрического сопротивления от давления сжатия порошка при измерении, где:Comparative measurements of the ability to conduct electric current in powders of untreated carbonyl iron, powder of carbonyl iron with a copper coating, and nickel-plated carbonyl iron with a copper sublayer are carried out. The experimental results are shown below in the plots of the specific resistance of powder samples ρ versus pressure force F pressure. (Fig. 2) and in table 1. Figure 1 shows the curves of the change in electrical resistance on the compression pressure of the powder during measurement, where:
(1) необработанный порошок карбонильного железа (частицы сферические, 3-8 мкм),(1) untreated carbonyl iron powder (spherical particles, 3-8 μm),
(2) медненный порошок карбонильного железа (1% Cu) в режиме вращения магнита,(2) a slow carbonyl iron powder (1% Cu) in a magnet rotation mode,
(3) порошок карбонильного железа с двухслойным медно-никелевым покрытием (1% Cu, 2,5% Ni) в режиме вращения магнита,(3) carbonyl iron powder with a two-layer copper-nickel coating (1% Cu, 2.5% Ni) in the rotation mode of the magnet,
(4) порошок карбонильного железа с двухслойным медно-никелевым покрытием (0,5% Cu, 0,5% Ni) покрытого в режиме механической мешалки.(4) carbonyl iron powder with a two-layer copper-nickel coating (0.5% Cu, 0.5% Ni) coated in a mechanical stirrer mode.
Для количественного сравнения электрического сопротивления различных порошков было выбрано среднее давление 7.5 кгс/см2, при котором получается минимальный разброс данных при измерении сопротивления, приведенных в таблице 1.For a quantitative comparison of the electrical resistance of various powders, an average pressure of 7.5 kgf / cm 2 was chosen, at which a minimum scatter of the data is obtained when measuring the resistance shown in Table 1.
Индекс K - индекс изменения удельного сопротивления, отражающий улучшение качества металлизированного порошка относительно исходного материала и рассчитываемый по формуле:Index K is the index of change in resistivity, reflecting the improvement in the quality of metallized powder relative to the starting material and calculated by the formula:
К=lg (ρ0/ρ), гдеK = log (ρ 0 / ρ), where
ρ0 и ρ - удельные сопротивления исходного материала и продукта металлизации соответственно.ρ 0 and ρ are the resistivities of the starting material and the metallization product, respectively.
Загрузка порошка зависит от количества вращающихся магнитов в каскаде и размера емкости электолизера. В приведенных примерах использовали электролизер емкостью 500 мл. Степень удаления анода от металлизируемого порошка варьируется в зависимости от специфики анодного процесса и агрессивности веществ, образующихся на аноде.Powder loading depends on the number of rotating magnets in the cascade and the size of the capacity of the electrolyzer. In the above examples, an electrolyzer with a capacity of 500 ml was used. The degree of removal of the anode from the metallized powder varies depending on the specifics of the anode process and the aggressiveness of the substances formed on the anode.
Порядок проведения экспериментов по металлизации изложен в примерах 1-3. Пример 1 - сравнительные данные без вращения магнита. Примеры 2, 3 - с вращением магнитаThe order of the metallization experiments is described in examples 1-3. Example 1 - comparative data without rotation of the magnet. Examples 2, 3 - with the rotation of the magnet
Пример 1. Меднение и никелирование в режиме стационарного магнита (сравнительный пример).Example 1. Copper plating and nickel plating in the stationary magnet mode (comparative example).
В емкость (1) объемом 500 мл загружают 50 г порошка железа (7) (частицы сферические со средним размером 3-8 мкм) и заливают электролит (2), представляющий собой раствор 5 г хлорида аммония 1 г этилендиаминтетрауксусной кислоты и 0,75 г полиэтиленоксида в 200 мл дистиллированной воды (рН ≈7). В верхний слой электролита опускают медный анод, выполненный в виде щетки (6). Емкость устанавливают в установку со стационарно установленным под дном магнитом (7), в емкости устанавливают катод (3), таким образом, чтобы порошковый материал (7) соприкасался с его оголенной частью. Проводится процесс меднения без вращения магнита. Перемешивание железного порошка проводят механической мешалкой, погруженной в порошок, со скоростью вращения 120 об/мин в течение 90 мин. Степень осаждения меди 0,5% от массы железного порошка.In a container (1) with a volume of 500 ml, 50 g of iron powder (7) is loaded (spherical particles with an average size of 3-8 μm) and the electrolyte (2) is added, which is a solution of 5 g of ammonium chloride 1 g of ethylenediaminetetraacetic acid and 0.75 g polyethylene oxide in 200 ml of distilled water (pH ≈7). A copper anode made in the form of a brush (6) is lowered into the upper electrolyte layer. The container is installed in the installation with a magnet (7) permanently mounted under the bottom, a cathode (3) is installed in the container, so that the powder material (7) is in contact with its exposed part. The process of copper plating is carried out without rotation of the magnet. Mixing of the iron powder is carried out with a mechanical stirrer immersed in the powder with a rotation speed of 120 rpm for 90 minutes The degree of deposition of copper is 0.5% by weight of iron powder.
На второй стадии ведут процесс никелирования. В емкость заливают 300 мл электролита (2), представляющего собой насыщенный раствор хлорида никеля в этиленгликоле, в верхний слой электролита опускают графитовый анод, выполненный в виде стержня с сечением 1 см2, подают ток на электролизер и включают погруженную в порошок стеклянную механическую мешалка (скорость вращения 120 об/мин). Процесс ведут в течение 38 минут при плотности тока 10,0 А/дм2 (из расчета на размер пятна). После окончания процесса порошок выгружают, промывают дистиллированной водой и спиртом и сушат при 50°С.The second stage is the process of nickel plating. 300 ml of electrolyte (2), which is a saturated solution of nickel chloride in ethylene glycol, is poured into a container, a graphite anode made in the form of a rod with a cross section of 1 cm 2 is lowered into the upper electrolyte layer, a current is supplied to the electrolyzer, and a glass mechanical stirrer immersed in powder is turned on ( rotation speed 120 rpm). The process is conducted for 38 minutes at a current density of 10.0 A / dm 2 (based on spot size). After the end of the process, the powder is unloaded, washed with distilled water and alcohol, and dried at 50 ° C.
Степень осаждения - 0,5% никеля от массы исходного порошка карбонильного железа.The degree of precipitation is 0.5% nickel by weight of the starting carbonyl iron powder.
Наблюдается локальная агрегация (слипание) частиц порошка.Local aggregation (sticking) of powder particles is observed.
Пример 2. Меднение в режиме вращающегося магнита.Example 2. Copper in the mode of a rotating magnet.
В емкость электолизера (1) объемом 500 мл загружают 50 г порошка железа (7) (частицы сферические со средним размером 3-8 мкм), под дном которой расположен магнит (5) с электроприводом. В емкости устанавливают катод (3) таким образом, чтобы порошковый материал соприкасался с его оголенной частью, и включают вращающийся магнит (скорость вращения магнита в данном исполнении равна 60 об/мин и не ограничивается данным значением). В емкость заливают электролит (2), представляющий собой раствор 5 г хлорида аммония 1 г этилендиаминтетрауксусной кислоты и 0,75 г полиэтиленоксида в 200 мл дистиллированной воды (рН ≈7), в верхний слой электролита опускают медный анод, выполненный в виде щетки (6) и подают ток на электролизер. Процесс ведут в течение 90 минут при среднем значении плотности тока 9,0 А/дм2 (из расчета на размер пятна). В ходе металлизации медь анода растворяется в электролите и наносится на поверхность металлизируемого порошка. После окончания процесса порошок выгружают, промывают дистиллированной водой и спиртом и сушат при 50°С.50 g of iron powder (7) (spherical particles with an average size of 3-8 μm) are loaded into the capacity of the electrolyzer (1) with a volume of 500 ml (under the bottom of which there is an electric magnet (5). The cathode (3) is installed in the container so that the powder material comes into contact with its exposed part and a rotating magnet is turned on (the rotation speed of the magnet in this design is 60 rpm and is not limited to this value). An electrolyte (2) is poured into the container, which is a solution of 5 g of ammonium chloride 1 g of ethylenediaminetetraacetic acid and 0.75 g of polyethylene oxide in 200 ml of distilled water (pH ≈ 7), a copper anode made in the form of a brush is lowered into the upper layer of the electrolyte (6 ) and apply current to the electrolyzer. The process is conducted for 90 minutes with an average current density of 9.0 A / dm 2 (based on spot size). During metallization, the copper of the anode dissolves in the electrolyte and is applied to the surface of the metallized powder. After the end of the process, the powder is unloaded, washed with distilled water and alcohol, and dried at 50 ° C.
Степень осаждения - 1% меди от массы исходного порошка карбонильного железа.The degree of precipitation is 1% copper by weight of the initial carbonyl iron powder.
Пример 3. Никелирование в режиме вращающегося магнита.Example 3. Nickel plating in a rotating magnet mode.
В емкость (1) объемом 500 мл загружают все количество порошка железа (7), подвергшегося меднению в примере 2. В емкости устанавливают катод (3), таким образом, чтобы порошковый материал соприкасался с его оголенной частью и включают вращающийся магнит (5) (скорость вращения магнита в данном исполнении равна 60 об/мин и не ограничивается данным значением). В емкость заливают 300 мл электролита (2), представляющего собой насыщенный раствор хлорида никеля в этиленгликоле, в верхний слой электролита опускают графитовый анод, выполненный в виде стержня с сечением 1 см2 и подают ток на электролизер. Процесс ведут в течение 38 минут при плотности тока 10,0 А/дм2 (из расчета на размер пятна). После окончания процесса порошок выгружют, промывают дистиллированной водой и спиртом и сушат при 50°С.The entire amount of iron powder (7) that has been copper-plated in Example 2 is loaded into a 500 ml container (1); the cathode (3) is installed in the container so that the powder material comes into contact with its bare part and a rotating magnet (5) is turned on ( the magnet rotation speed in this design is 60 rpm and is not limited to this value). 300 ml of electrolyte (2), which is a saturated solution of nickel chloride in ethylene glycol, is poured into a container; a graphite anode made in the form of a rod with a cross section of 1 cm 2 is lowered into the upper electrolyte layer and a current is applied to the electrolyzer. The process is conducted for 38 minutes at a current density of 10.0 A / dm 2 (based on spot size). After the end of the process, the powder is unloaded, washed with distilled water and alcohol, and dried at 50 ° C.
Степень осаждения - 2,5% никеля от массы исходного порошка карбонильного железа.The degree of precipitation is 2.5% nickel by weight of the starting carbonyl iron powder.
Из результатов, представленных в таблице 1 следует, что порошок, полученный на установке в режиме перемешивания порошка магнитным полем при вращении магнитов, демонстрирует лучшие результаты по электропроводности в сравнении с порошком, полученным без вращения магнитов. Реализация предложенного способа по сравнению со сравнительным, осуществляемым без перемешивания магнитным полем, позволяет увеличить коэффициент К с 4,75 (оп. 1) до 5,95 (оп. 3) при проведении меднения-никелирования порошкового материала и с 4,75 (оп. 1) при проведении меднения-никелирования до 5,58(оп. 2) при проведении только меднения.From the results presented in table 1, it follows that the powder obtained in the installation in the mode of mixing the powder with a magnetic field during the rotation of the magnets, shows the best results in electrical conductivity in comparison with the powder obtained without rotation of the magnets. The implementation of the proposed method in comparison with the comparative, carried out without stirring a magnetic field, allows you to increase the coefficient K from 4.75 (op. 1) to 5.95 (op. 3) when conducting copper-nickel plating of powder material and from 4.75 (op . 1) when carrying out copper-nickel plating up to 5.58 (op. 2) when carrying out only copper plating.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105852A RU2684295C1 (en) | 2018-02-16 | 2018-02-16 | Method and device with a rotating magnet for electrochemical metallisation of magnetic powders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105852A RU2684295C1 (en) | 2018-02-16 | 2018-02-16 | Method and device with a rotating magnet for electrochemical metallisation of magnetic powders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2684295C1 true RU2684295C1 (en) | 2019-04-05 |
Family
ID=66089866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018105852A RU2684295C1 (en) | 2018-02-16 | 2018-02-16 | Method and device with a rotating magnet for electrochemical metallisation of magnetic powders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2684295C1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1183296A1 (en) * | 1982-06-23 | 1985-10-07 | Московский станкоинструментальный институт | Device for electrochemical deposition of metal on powder |
SU1673649A1 (en) * | 1989-05-31 | 1991-08-30 | Институт сверхтвердых материалов АН УССР | Electrochemical plating apparatus |
US5603815A (en) * | 1994-10-04 | 1997-02-18 | Lashmore; David S. | Electrochemical fluidized bed coating of powders |
WO1997041279A1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-06 | Materials Innovation Inc. | Electrochemical fluidized bed coating of powders |
WO1999040241A2 (en) * | 1998-02-04 | 1999-08-12 | Pay Yih | Method for electroplating metal coating(s) on particulates at high coating speed with high current density |
US6890412B2 (en) * | 2001-08-27 | 2005-05-10 | Surfect Technologies, Inc. | Electrodeposition apparatus and method using magnetic assistance and rotary cathode for ferrous and magnetic particles |
RU2486990C1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-07-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Device to apply coats on powders |
RU139352U1 (en) * | 2013-11-20 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | DEVICE FOR COATING POWDER MATERIALS |
-
2018
- 2018-02-16 RU RU2018105852A patent/RU2684295C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1183296A1 (en) * | 1982-06-23 | 1985-10-07 | Московский станкоинструментальный институт | Device for electrochemical deposition of metal on powder |
SU1673649A1 (en) * | 1989-05-31 | 1991-08-30 | Институт сверхтвердых материалов АН УССР | Electrochemical plating apparatus |
US5603815A (en) * | 1994-10-04 | 1997-02-18 | Lashmore; David S. | Electrochemical fluidized bed coating of powders |
WO1997041279A1 (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-06 | Materials Innovation Inc. | Electrochemical fluidized bed coating of powders |
WO1999040241A2 (en) * | 1998-02-04 | 1999-08-12 | Pay Yih | Method for electroplating metal coating(s) on particulates at high coating speed with high current density |
US6890412B2 (en) * | 2001-08-27 | 2005-05-10 | Surfect Technologies, Inc. | Electrodeposition apparatus and method using magnetic assistance and rotary cathode for ferrous and magnetic particles |
RU2486990C1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-07-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Device to apply coats on powders |
RU139352U1 (en) * | 2013-11-20 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | DEVICE FOR COATING POWDER MATERIALS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Łosiewicz et al. | Composite layers in Ni–P system containing TiO2 and PTFE | |
Bazzard et al. | Nickel-chromium alloys by Codeposition: Part I—Codeposition of chromium particles in a nickel matrix | |
Zhou et al. | Characteristics investigation of Ni-diamond composite electrodeposition | |
CA2239483A1 (en) | Coating particles in a centrifugal bed | |
CN110475913A (en) | Electro-plating method and device | |
KR20170031210A (en) | Silver-coated copper powder, and conductive paste, conductive coating material and conductive sheet each of which uses same | |
PL212865B1 (en) | Method of obtaining copper powders and nano-powders from industrial electrolytes, also the waste ones | |
JP6938986B2 (en) | Particle shape evaluation method | |
Foster et al. | A study of the mechanism of formation of electrodeposited composite coatings | |
Shahriari et al. | Electrophoretic deposition of 3YSZ coating on AZ91D using an aluminum interlayer | |
RU2684295C1 (en) | Method and device with a rotating magnet for electrochemical metallisation of magnetic powders | |
JP6120289B2 (en) | Adhesive body between conductive polymer-metal composite and substrate, method for forming the same, and method for producing conductive polymer-metal composite dispersion | |
Mourshed et al. | Using electrical conductivity to determine particle sedimentation status of carbon-based slurry electrodes in electrochemical energy storage systems | |
Troelstra | Applying coatings by electrophoresis | |
JPS61183498A (en) | How to homogeneously mix powders into polymer layers | |
JPH01156497A (en) | Method forming superconductive article by electrodeposition method | |
Bakhtiiarov et al. | Electroconducting filling particles with magnetoresistance | |
Gál et al. | Transfer of Charge in a Particulate Iron-Electrolyte System | |
Zhong et al. | Comparison of corrosion and oxygen evolution behaviors between cast and rolled Pb–Ag–Nd anodes | |
US10443144B2 (en) | Method for electrodeposition on a conductive particulate substrate | |
JP6537130B2 (en) | Method of manufacturing plated composite material | |
BE1002555A3 (en) | Method for producing, through electrolytic or electro less depositionmethods, a composite with a metal matrix and with microcapsules enclosedtherein and the composite obtained | |
JPH0982323A (en) | Nickel hydroxide for battery and alkaline battery using it | |
CN112643027B (en) | A method for coating graphene on the surface of high-curvature copper powder by electroplating | |
Sadeghi et al. | Co‐deposition behavior of alumina nanoparticles and properties of Ni‐Al2O3 nanocomposite coatings |