2Включение в катодный осадок неметаллических примесей.

Производители жаропрочных и специальных сплавов на базе никеля ограничивают содержание в нем водорода – 0,001% масс., кислорода – 0,01% масс, азота – 0,01%. Ограничивается так же содержание серы – 0,001% и углерода -0,015. В катодной меди высших марок ограничено содержание серы 0,005%, кислорода – 0,02- 0,08%. Обследование катодных осадков меди, никеля, кобальта показало, что загрязнение катодного металла указанными примесями напрямую связано с его макро и микроструктурой. В качестве доказательства справедливости этой точки зрения можно привести следующие факты.

Была измерена плотность образцов промышленных никелевых катодов с различной поверхностью (табл.1.1) и сопоставлено газосодержание металла с его плотностью (рис. 1.6).

Таблица1.1 Связь между качеством поверхности никеля и его плотностью

	Характеристика поверхности	Средняя плотность, г/см3	Размер колебаний плотности, г/см3
1.	Гладкая с обеих сторон	8,909	8,88-8,91
2.	Дендриты с одной стороны	8,854	8,79-8,89
3.	Дендриты с обеих сторон	8,736	8,68-8,84
4.	Питтинг с обеих сторон	8,712	8,60-8,83

Рис.1.6. Зависимость между содержанием примесей и плотностью никеля

Как видно рис. 1.6, никель с дефектами макроструктуры действительно более газонасыщен.

Д ополнительное подтверждение возможности включения следов электролита в никель было получено по содержанию хлора в никеле, осажденном из электролитов с варьируемым содержанием ионов хлора (рис. 1.7).

Рис.1.7 зависимость содержания хлора в никеле (с₁) от концентрации ионов хлора в электролите (с₂).

Особенность микроструктуры никеля заключается в том, что осадок построен конусообразными зернами, сечение которых возрастает с увеличением толщины, а количество зерен на единице поверхности уменьшается. Следовательно, межзеренная поверхность уменьшается с ростом толщины, поэтому следует ожидать снижения содержания газов с увеличением толщины осадка. Это положение подтверждается результатами наших измерений содержаний газовых примесей и углерода в никеле разной толщины (рис.1.8).

Рис. 1.8. Зависимость содержания примесей в никеле от толщины осадка.

1.3 Требования к параметрам электролиза

Из вышеизложенного материала следует, что понятие качество катодного металла отражает не только величину среднего содержания примесей в партии поставляемого металла, но и максимальную однородность металла в партии. Косвенным признаком такой однородности является морфология катодных осадков. Как будет видно из дальнейшего материала, содержанием примесей в металле можно управлять путем контроля их содержания в электролите, плотности тока, скорости циркуляции электролита.

Обеспечение получения металла с бездефектной поверхностью необходимо не только для получения чистого металла, но и для создания условий для устойчивой работы электролизеров. Достигается это правильным определением плотности тока, концентрации ионов металла в электролите и скорости его циркуляции. Определение рабочих параметров является необходимым условием, но не достаточным.

Электролиз осуществляется таким образом, что получение металла ведется одновременно в ячейках, число которых в крупных цехах может составлять несколько десятков тысяч, при этом для обеспечения качества металла режимы процесса в каждой ячейке должны быть одинаковыми. Теоретически имеется возможность такого контроля и управления с использованием современных технологий получения, обработки и передачи информации, однако за последнее время имеется только оно сообщение о создании такой системы для электролитического рафинирования меди. На большинстве предприятий проблема решается созданием технологического «резерва», при котором режимы процесса устанавливаются для получения металла более высокого качества, за счет чего компенсируется возможность получения не кондиционного металла.