АО «Уралэлектромедь», Верхняя Пышма, Россия:

Н. Е. Агарова, ведущий инженер-технолог лаборатории электрохимических производств Исследовательского центра, эл. почта: N.Agarova@elem.ru
Л. М. Яковлева, начальник лаборатории электрохимических производств Исследовательского центра, эл. почта: L.Yakovleva@elem.ru

АО «Уралэлектромедь», Верхняя Пышма, Россия¹; Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия²:
К. Л. Тимофеев, начальник технического отдела инженерно-производственного управления¹, доцент кафедры металлургии², канд. техн. наук

В последние годы ультрадисперсный порошок меди стал одним из перспективных промышленных материалов благодаря его уникальным физическим и химическим свойствам. Например, высокая электропроводность порошка позволяет использовать его в качестве проводящей пасты или экрана для защиты от электромагнитных волн. АО «Уралэлектромедь» является уникальным пред приятием в России с многотоннажным производством медного электролитического порошка. Размер частиц порошков в зависимости от марки варьируется в широком диапазоне — от 5 до 250 мкм. Необходимо получить ультрадисперсный медный порошок со средним размером частиц от 3 до 6 мкм. Проведенный литературный обзор показал возможность получения ультрапорошков химическим способом и электролизом из различных сред. Однако приведенные примеры получения ультрадисперсного порошка меди существенно отличаются от технологии АО «Уралэлектромедь». Поэтому были проведены лабораторные эксперименты по оптимизации существующего режима электролиза и определения влияния концентрации компонентов электролита и катодной плотности тока на процесс получения порошка с высоким содержанием фракции крупностью до 5 мкм. Составлены уравнения регрессии, показавшие преимущественное влияние хлорид-ионов и серной кислоты, с ростом которых содержание требуемой фракции возрастает. Промышленные испытания, кроме измененной стадии электролиза, включали эксперименты по разделению порошка на воздушно-центробежном классификаторе. Определен диапазон оптимальной удельной поверхности и среднего размера частиц исходного (до классификации) порошка. Также определены режимы работы воздушного классификатора для получения требуемого фракционного состава порошка. Удельная поверхность полученных ультрапорошков составила от 4400 до 5600 см²/г.

1. Рыжонков Д. И., Лёвина В. В., Дзидзигури Э. Л. Наноматериалы : учеб. пособие. 2-е изд. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. — 365 с.
2. Pat. 0286164 EP. Process for preparing powders of non-ferrous metals or metal alloys / Bernd Dr. Langner, Artur May, René-Holger Wilde ; appl. 26.03.1998 ; publ. 12.10.1988.
3. Pat. 101279377 CN. Method for preparing spherical superfine copper powder / Li Y., Jun W., Liu H., Zhang Y. et al ; appl. 15.05.2008 ; publ. 08.10.2008.
4. Peng Y., Lee C., Popuri S., Kumar K. Preparation of high-purity ultrafine copper powder in mass-production by chemical reduction method: Taguchi robust design optimization // Materials Science, Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2016. Vol. 55. P. 386–396.
5. Pat. 103388160 СN. A circuit board with a solution of copper waste – electrodeposited copper powder prepared with the use of the method / Li J., Zhang X., Wang K., Lei Y. et al ; appl. 19.10.2013 ; publ. 13.11.2013.
6. Пат. U 1600 KZ. Способ получения ультрадисперсного порошка меди / Баешов К. А., Баешов А., Конурбаев А. Е., Баешова А. К. и др. ; заявл. 29.01.2016 ; опубл. 15.08.2016, Бюл. № 9.
7. Внуков А. А., Рослик И. Г., Чигиринец Е. Э. Оптимизация факторов процесса электролиза с целью получения ультрадисперсного медного электролитического порошка // Инженерия поверхности. Новые порошковые композиционные материалы. Сварка. Часть 1. 2011. С. 87–92.
8. Pat. 2000080408 JP. Production of fine copper powder / Kenzo Hanawa, Kazuaki Takahashi ; appl. 31.08.1998 ; publ. 21.03.2000.
9. Pat. 201726980 TW. Method for producing copper powder, and method for producing conductive paste using the same / Yu Yamashita, Hiroshi Okada ; appl. 22.09.2016 ; publ. 01.08.2017.
10. Demeev B., Dauletbay A., Nauryzbayev M. The effect of organic surface-active additives upon the kinetics of electrodeposition of ultrafine copper powder // Chemical Engineering Transactions. 2016. Vol. 47. P. 211–216.
11. Yue S. X., Su Y. C., Luo Z. B. et al. Influence of surfactant interaction on ultrafine copper powder electrodeposition // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 2019. Vol. 50. P. 856–863.
12. Останина Т. Н., Мурашова И. Б., Кузьмина Е. Е. Динамика роста дендритных осадков свинца на цилиндрическом электроде // Электрохимия. 1996. Т. 32, № 11. С. 1329–1333.
13. Мурашова И. Б., Таушканов П. В., Бурханова Н. Г. Изменение структурных характеристик рыхлого осадка меди при гальваностатическом электролизе // Электрохимия. 1999. Т. 35, № 7. С. 835–840.
14. Мурашова И. Б., Бурханова Н. Г. Расчет структурных изменений дендритного осадка в процессе гальвано статического электролиза // Электрохимия. 2001. Т. 37, № 7. С. 871–877.
15. Ничипоренко О. С., Помосов А. В., Набойченко С. С. Порошки меди и ее сплавов. — М. : Металлургия, 1986. — 204 с.
16. Sundus Abbas Jasim, Sajad Abd Al-Kadhum Mohsin, Abd Al-Kadhum Mohsin. Production of copper powder from ores by elecrodeposition process // Journal of University of Babylon for Engineering Sciences. 2019. Vol. 27, No. 2.
17. Артамонов В. П., Помосов А. В. О влиянии ионов хлора на катодную поляризацию в сернокислых растворах меди // Электрохимия. 1976. № 8. С. 1331–1334.
18. Соколовская Е. Е., Мурашова И. Б., Лебедь А. Б., Осипова М. Л. Определение максимально возможного периода наращивания электролитического медного порошка // Цветные металлы. 2010. № 1. С. 36–39.