سنتز پودر ريزدانه مس به روش الكتروليز با استفاده از طراحي آزمايش فاكتوريل نامنظم

Synthesis of fine particle powder of copper by electrolysis Using irregular factorial design of experiment

يكي از روش هاي توليد پودر مس با خلوص بسيار بالا، رسوب دهي، شيميايي (يا الكتروليز) است. تهيه پودر مس با ابعاد هر چه ريزتر از اهداف اصلي پروژه حاضر بوده است. در توليد اين پودر، پارامترهاي زيادي موثر هستند؛ از جمله اين پارامترها مي توان به دانسيته جريان، غلظت اسيد سولفوريك، غلظت يون مس و غلظت يون كلر اشاره كرد. دامنه پارامترهاي مورد بررسي عبارتند از، دانسيته جريان: 0/25 تا 0/35 آمپر بر سانتيمتر مربع، غلظت اسيد سولفوريك: 140 تا 180 گرم بر ليتر، غلظت يون مس: 2 تا 8 گرم بر ليتر و غلظت يون كلر: 0 تا 60 قسمت در ميليون و پارامترهاي ديگر (دما، مساحت الكترودها، سرعت هم زدن، فاصله آند و كاتد و زبري سطح آند و كاتد) ثابت نگه داشته شد. براي بهينه سازي پارامترهاي از روش طراحي آزمايش هاي فاكتوريل نامنظم (Irregular Factoria ) استفاده و در مجموع 15 تست انجام شد. پودرهاي حاصل با روش هاي پراش اشعه ايكس (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مشخصه يابي شد. بر اساس نتايج بدست آمده و با استفاده از آناليز واريانس و نرم افزارهاي مربوطه، مقدار بهينه پارامترها تعيين شد و مدل رياضي مناسبي ارائه شد. اندازه ذرات پودر آزمايش بهينه 0/68 ميكرون بود كه به پيش بيني مدل (0/71 ميكرون) بسيار نزديك بود.

Chemical precipitation or electrolysis is a method to produce high purity copper powder. Producing fine powder of copper was one of the purposes of this research. Effect of parameters such as current density, sulfuric acid concentration, copper ion concentration and chlorine ion concentration on producing copper powder by this method, were studied in this research. Other parameters such as temperature, electrodes surface area, agitation speed, anode-cathode distance, anode and cathode surface roughness were kept constant while considered parameters were varied as; current density 0/25-0/35 A/cm2, sulfuric acid concentration 140-180 g/L, copper ion concentration 2-8 g/L and chlorine ion concentration 0- 60 ppm. To optimize these parameters, irregular factorial design of experiments was used and 15 tests were carried out. Produced powder was characterized by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM). After surveying the results, optimized parameters were concluded and a mathematical model was presented.