Vestnik of Don State Technical University Vestnik of Don State Technical University Вестник Донского государственного технического университета 1992-5980 6622 10.12737/12597 Машиностроение и машиноведение MACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCE Машиностроение и машиноведение Impact of the vibrocathode on the patterns and properties of electrolytic copper powders Закономерности получения электролитических порошков меди на виброкатоде и исследование их свойств Науменко Александр Александрович Naumenko Aleksandr Александрович Sashajalempi@gmail.com Корчагина Марина Валерьевна Korchagina Marina Валерьевна ms.korchaginamv@mail.ru Липкин Валерий Михайлович Lipkin Valeriy Михайлович syan199165@gmail.com 30 09 2015 30 09 2015 15 3 41 46 https://naukaru.ru/en/nauka/article/6622/view

Описываются методы получения ультрадисперсных порошков меди из отходов травления печатных плат. Приводятся режимы получения медного порошка в анодно- синтезируемом хлоридно-аммониевом электролите с применением виброкатода, позволяющие интенсифицировать процесс по сравнению с аналогичным на стационарном катоде за счет уменьшения диффузионного слоя. Производительность получения медного порошка в предлагаемых условиях составляет 0,25 г/(см2·ч), средний размер частиц 3-4 мкм. Отмечается высокая производительность процесса по сравнению с применением сульфатных электролитов, положительное влияние формы и размеров получаемого порошка меди на процессы легирования материалов на основе железа. Рассматриваются свойства антифрикционных материалов, легированных полученным катодным порошком меди в сравнении с материалами легированными порошком меди ПМС-1. Наблюдается эффект улучшения эксплуатационных свойств образцов, легированных порошком меди, полученным из медно-аммиачного раствора.

Methods for obtaining ultrafine copper powders from the etching waste of the printed circuit boards are described. Modes of obtaining copper powder in the anode-synthesized chlorideammonium electrolyte using vibrocathode that allows intensifying the process as compared to the similar one at the stationary cathode by reducing diffusion layer are described. The productivity of copper powder obtaining in the offered terms is 0.25 g/(cm2·h), mean particle size is 3-4 microns. High efficiency of the process compared with the use of sulphate electrolytes, and a positive effect of the shape and size of the obtained copper powder on the processes of alloying Fe-based materials are reported. Properties of the antifriction materials doped with the obtained cathode copper powder in comparison with the materials alloyed with the PMS-1copper powder are considered. The effect of the working properties improvement of the samples doped with copper powder obtained from a copper-ammonium solution is observed.

ультрадисперсные порошки наноразмерные порошки электролиз виброкатод утилизация металлосодержащих отходов. ultrafine powders nanosized powders electrolysis vibrocathode metallic waste reclamation

Введение. В настоящее время разработан большой арсенал методов получения ультрадисперсных и наноразмерныхпорошков, обладающих заданными физико-химическими свойствами [1–5]. Особую актуальность приобретает поисквысокопроизводительных, простых, доступных, экологически безопасных способов. Одним из возможных подходов крешению данной проблемы может служить использование методов электрохимического синтеза порошков из медно-аммиачных растворов травления печатных плат и анодно-синтезируемых хлоридно-аммониевых электролитов сприменением виброэлектрода [6]. Существенным достоинством этих методов является высокая производительность.Виброэлектрод представляет собой «Ш-образный» сердечник с электрическими обмотками, к которому присоединен рифленый катод [7]. Частота колебаний постоянна и равна 100 Гц, а амплитуда ~2 мм. Существенным достоинством этихметодов является высокая производительность, которая способствует возможности утилизации большого классаметаллсодержащих отходов

Способ получения медного порошка электролизом из сульфатных электролитов и устройство для его осуществления : патент 2022717 Рос. Федерация : B 22 F 9/16, B 22 F 9/18, B 22 F 9/02 / Баимбетов Б.С. [и др.] 5021033/02; заявл. 03.07.1991; опубл. 15.11.1994. Бюл. № 16. - 3 с. Baimbetov, B.S., et al. Sposob polucheniya mednogo poroshka elektrolizom iz sul´fatnykh elektrolitov i ustroystvo dlya ego sushchestvleniya: patent 2022717 Ros. Federatsiya: B 22 F 9/16, B 22 F 9/18, B 22 F 9/02. [Technique for electrolyzing copper powder from sulphate electrolytes and device for its implementation.] RF atent no. 2022717, 1994 (in Russian). W. He, Characterization of ultrafine copper powder prepared by novel electrodeposition method / W. He, X.C. Duan, L. Zhu. - J. Centr. South Univ. Technol. 16 (2009) 708-712. He, W., Duan, X.C., Zhu, L. Characterization of ultrafine copper powder prepared by novel electrodeposition method. J. Centr. South Univ. Technol., 2009, vol. 16, pp. 708-712. R.K. Nekouei, F. Rashchi, A.A. Amadeh, Using design of experiments in synthesis of ultra-fine copper particles by electrolysis, Powder Technol. 237 (2013) 165-171. Nekouei, R.K., Rashchi, F., Amadeh, A.A. Using design of experiments in synthesis of ultra-fine copper particles by electrolysis. Powder Technol. 2013, vol. 237, pp. 165-171. M.G. Pavlovic, Lj. Pavlovic, V.Maksimovic, N. Nikolic, K. Popov, haracterization and morphology of copper powder particles as a function of different electrolytic regimes, Int. J. Electrochem. Sci. 5 (2010) 1862-1878. Pavlovic, M.G., Pavlovic, Lj., Maksimovic, V., Nikolic, N., Popov, K. Characterization and morphology of copper powder particles as a function of different electrolytic regimes. Int. J. Electrochem. Sci., 2010, vol. 5, pp. 1862-1878. M.Y.Wang, Z.Wang, Z.C. Guo, Preparation of electrolytic copper powders with high current efficiency enhanced by super gravity field and its mechanism, Trans. Nonferrous Met. Soc. China 20 (2010) 1154-1160. Wang, M.Y., Wang, Z., Guo, Z.C. Preparation of electrolytic copper powders with high current efficiency enhanced by super gravity field and its mechanism. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2010, vol. 20, pp. 1154-1160. Рыбалко, Е. А. Электрохимическое получение ультрадисперсных многокомпонентных порошков в процессах утилизации медьсодержащих материалов : автореф. дис. … канд. техн. наук / Е. А. Рыбалко. - Новочеркасск, 2013. - 16с. Rybalko, Е.А. Elektrokhimicheskoe poluchenie ul´tradispersnykh mnogokomponentnykh poroshkov v protsessakh utilizatsii med´soderzhashchikh materialov : avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. [Electrochemical production of ultrafine multicomponent powders in the process of copper materials recycling: Cand.Sci. (Eng.) diss., author’s abstract.] Novocherkassk, 2013, 16 p. (in Russian). А.с. 219301 СССР, МПК В 06b Излучатель низкочастотных колебаний в жидкую среду / А.В.Бондаренко, - № 1089144/26-10; заявл. 09.07.66; опубл. 30.05.68, Бюл. № 18. - 4 с. : ил. Bondarenko, A.V. Izluchatel´ nizkochastotnykh kolebaniy v zhidkuyu sredu . [Emitter of low-frequency oscillations in the liquid medium.] USSR Author’s Certificate no. 1089144/26-10, 1968 (in Russian). Дорофеев, Ю. Г. Получение медных порошков из аммиакатных электролитов и их свойства / Ю. Г. Дорофеев [и др.] // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2012. - № 3. - С. 3-7. Dorofeyev, Yu.G., et al. Poluchenie mednykh poroshkov iz ammiakatnykh elektrolitov i ikh svoystva. [Copper powder production from ammoniate electrolytes and their properties.] Izvestia: Powder Metallurgy and Functional Coatings, 2012, no. 3, pp. 3-7 (in Russian). Горленко, А. О. Триботехнические испытания подшипников скольжения / А. О. Горленко, М. Л. Клюшников // Наука и производство : сб. трудов Международной научно-практической конференции - Брянск.- 2009. - ч. 2. - С. 22-23. Gorlenko, A.O., Klyushnikov, M.L. Tribotekhnicheskie ispytaniya podshipnikov skol´zheniya. [Tribological tests of plain bearings.] Nauka i proizvodstvo: sb. trudov Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. [Science and Industry: Proc. Int.Sie.-Pract. Conf.] Bryansk, 2009, part 2, pp. 22-23 (in Russian).