论文部分内容阅读
铅及铅合金在硫酸溶液中稳定性好,因而有色金属的湿法冶金电沉积工业普遍采用铅合金作为不溶阳极。然而铅合金同时存在密度大、易蠕变、析氧过电位高、耐腐蚀性能不理想等问题。针对上述问题国内外先后开发了涂层阳极、新型铅合金阳极及多孔阳极,虽然取得了一定效果,但仍不能完全满足工业应用的要求。本课题针对上述问题,开发了以金属Al为芯的Al/Pb-Ag-RE夹层平板阳极。开发了夹层平板阳极的实验室制备工艺,优化了夹层阳极合金层的成分,在此基础上开展了锌电积的实验室模拟实验以评估Al/Pb-Ag-RE夹层平板阳极的性能。主要研究结果如下：(1)开发了夹层平板阳极的制备工艺及设备,成功制备了Al/Pb-Ag-RE夹层平板阳极。针对RE易氧化烧损的问题,对Pb-Ag-RE合金铸造设备进行了改进,优化了合金铸造工艺参数。结果表明最佳合金熔炼条件为：熔炼温度650℃C,熔炼时间2.5h,惰性氩气气压0.8MPa,搅拌桨转速250r/min。结合熔盐化学镀铅技术和反重力铸造技术制备出了夹层平板阳极,A1芯与Pb合金层形成了良好的冶金结合,阳极屈服强度与抗拉强度分别提高了77.39%和57.18%,质量减少了约11%。(2)研究了Ag含量及RE含量对Pb-Ag-RE合金电化学性能的影响,进而优化了夹层平板阳极合金层中Ag含量和RE含量。夹层平板阳极的合金层优化成分为Pb-Ag0.4wt.%-RE0.02wt.%,此时阳极的析氧活性最高,72h恒流极化(500A/m2)后稳定阳极电位为1.365V (vs. Hg/Hg2SO4/sat. K2SO4),表面氧化膜层致密,基底腐蚀均匀,晶间腐蚀少,腐蚀速率较理想,其平均腐蚀速率为2.569g/m2·h。(3)开展了Al/Pb-Ag-RE结构夹层平板阳极的实验室锌电积模拟试验。结果表明：Al/Pb-Ag-RE夹层平板阳极相较Pb-Ag-RE平板阳极槽电压低30mV左右,吨锌能耗降低53.41kWh/t-Zn。不足的是,由于熔盐化学镀铅过程中引入了Cl元素,加快了阳极的腐蚀,提高了阳极泥与阴极Zn中的Pb含量。综上所述,Al/Pb-Ag-RE夹层平板阳极可以改善Pb-Ag-RE阳极的机械性能,导电性能和析氧过电位。然而,由于夹层平板阳极制备过程中Cl离子的引入,夹层平板阳极的腐蚀速率相对较高,还需要进一步优化夹层平板阳极的制备工艺。