【摘要】：在電積鋅產業(yè)中,主要使用的陽極材料是鉛陽極,該種陽極存在著諸多問題,如機械強度低,易變形,陽極易溶解,污染陰極電解鋅質量等。為了解決這些問題,研究者們提出了多種解決方法,如:在鉛陽極中添加其他金屬,形成合金,改善陽極電化學性能;使用鈦基Pb02陽極來替代傳統(tǒng)鉛陽極。這其中,研究較多的主要在鈦基PbO2陽極,雖然鈦基PbO2陽極有著較強的耐蝕性,優(yōu)異的催化活性,優(yōu)良的機械強度等優(yōu)點,但是隨之而來的,其也存在著內應力大易脫落,工序復雜制備成本高等問題,使得其在應用過程中受到很多制約。本文針對鈦基Pb02電極存在的這些問題,首先制備出一種以鋁為內芯,鈦管包覆在外的棒狀鈦包鋁基體,并通過熱處理使鈦鋁之間緊密結合。其次通過添加WC微米改性顆粒,采用脈沖電沉積的方法,直接在基體表面制備了碳化鎢改性Pb02復合陽極材料,制備出棒狀鈦包鋁基改性復合陽極材料。利用金相顯微鏡、掃描電鏡觀察鈦包鋁基體的組成、結構。使用陽極極化曲線,塔菲爾曲線等電化學手段測試各個制備條件對陽極的電化學性能的影響;使用X射線衍射光譜,拉曼光譜,電化學阻抗譜等方法研究了溫度對鍍層殘余應力的影響。通過以上實驗手段,獲得如下結果:通過退火熱處理方式(將棒狀鈦包鋁放入馬弗爐內,隨爐升溫至700℃,隨后保溫1h,隨爐降溫至室溫)得到的棒狀鈦包鋁實現(xiàn)了鈦鋁層的緊密結合,兩層金屬之間由原來的機械結合方式變成了冶金結合方式,其中間層的物質為TiAl3。使用退火處理后的鈦包鋁電沉積制備改性陽極材料時,基體對陽極材料的表面形貌影響不大,但是可以有效降低沉積電位。通過單因素實驗最終確定的優(yōu)化工藝為:Pb(N03)2 濃度:210g/L,NaF 濃度:0.5g/L,Cu(N03)2 濃度:25g/L,WC添加量:40g/L,O-7濃度:0.5g/L平均脈沖電流密度:31.25mA/cm2,脈沖電流占空比:30%,脈沖電流頻率:20 Hz。在此工藝條件下制備的改性陽極材料的析氧電位較低,為3.2139 V,擁有較好的電催化活性;耐蝕性也較好,腐蝕電流密度為4.194×10-6 A/cm2。WC顆粒的加入以及適當?shù)拿}沖工藝條件可以有效的改善鍍層形貌,提高電極耐蝕性和電催化活性。在模擬電積鋅體系中,WC顆粒改性陽極具有更高電流效率。在陽極失效過程的研究中,將改性陽極的電解過程被分為三部分:電解初期,電解穩(wěn)定期,電解末期。電解初期主要伴隨電極表面的腐蝕,電極表面呈現(xiàn)無規(guī)則狀態(tài);電解穩(wěn)定期電極表面形貌穩(wěn)定,大面積分布有方體晶粒;電解末期電極進一步腐蝕,規(guī)則的表面形貌喪失。使用XRD方法測試殘余應力表明:所制備樣品均具有張應力,改變施鍍溫度,電沉積時間可以明顯改變Pb02鍍層的應力大小;WC顆粒的加入并不會明顯改變鍍層的應力狀況。較大的應力會使電極材料的耐蝕性變差。拉曼光譜分析殘余應力發(fā)現(xiàn):測試結果與XRD方法結果一致,并最終確定應力因子為1052.594 MPa/cm-1,無應力光譜位置為X=519.066cm-1。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF813
【圖文】：

１．１鋅冶金概述逡逑鋅是人類最早使用到的金屬之一。早在商周時期，人們最先利用到的青銅器逡逑具就是一種銅鋅錫的合金；金屬鋅被提煉出來，則是在唐代；到了明代，我國的逡逑煉鋅技術取得了長足的發(fā)展，處在世界領先水平。歐洲早期的鋅冶煉技術是由我逡逑國傳入的，直至十九世紀蒸餾法煉鋅技術的出現(xiàn)，歐洲冶鋅技術才有大的發(fā)展。逡逑我國鉛鋅礦眾多儲藏量龐大，大部分集中在云、桂、|怠⑹�、湘、陇、青、辶x廈傻勸爍鍪。ㄗ災吻�。諒T┦。ㄗ災吻┑那π靠蟛卮⒘看锏攪巳艽⒘康模福埃罰ュ義弦隕�。我国开发的铅锌矿自嚧主要为硫化矿，极蓛溨衍O笞試礎＃保福反Υ籩繡義閑托靠籩寫笮托靠笥校矗創(chuàng)�，占全国的ＡP叮叮�。我国矄捐帵锌储藏量舅掦，同时辶x銜夜那π孔試蠢昧懇彩摯曬�。在２００４年的时簼}皇切坎烤痛锏藉義狹隋澹玻擔保雇蚨鄭嫉攪巳蛐坎康模保矗蕹銎溆搖ｅ義

本文編號：2791699