锌电积用“反三明治”结构铅基复合多孔阳极

为了改进锌电积用铅基多孔阳极的导电率及机械性能,采用反重力渗流技术制备了一种＂反三明治＂结构复合多孔阳极,并对其结构进行优化。研究结果表明：在优化的铸造条件下,中间加强金属板与外层泡沫结合为一个整体;外层泡沫的孔径和厚度对阳极电位有影响,在孔径为1.25~1.43 mm,厚度为3 mm时,阳极电位达到最优值;外层泡沫的孔径和厚度对抗拉强度的影响基本可以忽略,但中间加强金属板的厚度对其影响很大;当中间加强金属板的厚度2 mm为时,复合多孔阳极的抗拉强度达9.3 MPa,是多孔阳极的抗拉强度3倍;优化结构后,复合多孔阳极的导电率为多孔阳极的1.3倍。

电流密度对锌电积用Pb-Ag平板阳极电化学行为的影响(英文)

研究了在不同电流密度下进行长时间极化后Pb-Ag(0.8%(质量分数,w))平板阳极的阳极电位、腐蚀率及阳极钝化膜.同时,也研究了该阳极在ZnSO4-MnSO4-H2SO4电解液中的阴极电流效率和阴极锌品质.阳极钝化膜的表面形貌用扫描电镜(SEM)进行观测.实验结果表明,不管电解液中是否存在Mn2+,电流密度对阳极和阴极的电化学行为都产生了显著的影响.随着电流密度的升高,阳极电位、腐蚀率、阴极电流效率和阳极泥生成量也增加,而阴极锌中的Pb含量则减少.当电流密度从500A·m-2降到200A·m-2时,阳极在ZnSO4-MnSO4-H2SO4电解液中的稳定电位和腐蚀率分别减少64mV和40%.此外,在比较低的电流密度下,阳极电位更容易稳定,阳极表面生成的钝化膜更加致密并与基体结合牢固,这些都有利于降低阳极腐蚀率.为了降低阳极电位、减小阳极腐蚀率及阳极泥生成量并提高阴极电流效率和阳极锌品质,锌电积的理想工作条件是较低的阳极电流密度和较高的阴极电流密度.

Al基体表面熔盐化学法镀Pb工艺

采用熔盐化学法在Al基体表面直接镀制Pb及其合金,并对其工艺条件进行优化。结果表明:熔体过热度对镀层与基体结合力的影响程度较基体浸入时间的大。随着过热度的升高,结合强度先迅速增大,在60℃之后变化不明显。在熔盐过热度为60℃,基体浸入时间2.5 min时,镀层与基体具有较好的结合强度(0.76 MPa)。往熔盐中加入适量的辅盐SnCl2可以促进Pb-Al-Sn三元合金的形成,并将镀层与基体的结合强度提高到2.1 MPa以上。在化学镀之后增加金属浴工序,可修补镀层在化学镀工序中形成的孔洞,在Al表面获得致密无孔、成分可调的Pb基合金镀层。

废旧锂离子电池预处理的绿色放电技术研究

废旧锂离子电池中仍残留一部分电压,需要进行放电处理。当前盐溶液介质放电是主流的放电方法,但缺少对不同盐溶液放电效果系统的评测。本文重点从放电效率和环境影响2个方面对不同盐溶液作为放电介质时的效果进行评测对比,对放电过程中的气态、液态和固态污染物进行定性和定量分析,同时对放电机理进行讨论。研究结果表明:以质量分数为5%的Na2S溶液为放电介质,在放电时间为8 h时,电池残压即可降至0.5 V以下,在放电过程中,S2-在正极失去电子转变为单质硫,同时,在负极析出氢气逐渐消耗废旧锂离子电池的残压;将Na2S溶液作为放电介质时,放电过程产生的渣量少,放电后液引入的其他离子质量分数低,气态产物主要由氮气和水蒸气组成,污染物排放少,放电效率高。

锌电积用Pb-Ag-Ca-Sr四元合金阳极的阳极极化行为

从阳极极化稳定电位、腐蚀速率、阳极极化后表面产物、极化前后的显微组织结构等方面研究Pb-0.3%Ag-0.03%Ca-0.03%Sr四元系合金的阳极极化行为,并与Pb-1%Ag二元合金阳极对比分析。结果表明:当电流密度为50 mA/cm2时,Pb-1%Ag和Pb-0.3%Ag-0.03%Ca-0.03%Sr合金阳极的稳定电极电位分别为1.835 V和1.875 V,腐蚀速率分别为57 mg/(m2.h)和104 mg/(m2.h);Pb-1%Ag阳极电解后表面结构致密,与基体结合紧密,其物相组成为α-PbO2、β-PbO2、PbSO4、Pb和Ag2SO4;Pb-0.3%Ag-0.03%Ca-0.03%Sr阳极电解后表层呈疏松鳞片状,其物相组成为α-PbO2、β-PbO2、PbSO4和PbO1.57。

Nd对锌电积用Pb-Ag合金阳极性能的影响

采用恒流极化、失重法和抗拉强度测试研究不同含量Nd的加入对锌电积用铅银合金阳极主要性能(稳定阳极电位、耐腐蚀性能及力学性能)的影响,并在此基础上采用循环伏安(CV)和计时电位(CP)等电化学手段对恒流极化条件下Nd的作用机理进行研究。结果表明:0.03%Nd(质量分数)加入可以将Pb-Ag合金的抗拉强度提高21.8%;锌电积条件下,铅阳极表面腐蚀膜主要成分为PbO2及PbSO4,Nd加入可以抑制PbSO4的形成,从而明显降低阳极腐蚀速率;由于Nd能降低析氧过电位,且对高阻抗PbSO4的生成具有抑制作用,使得Pb-Ag合金的阳极电位亦有一定程度的下降。Nd对锌电积阳极主要性能均有较大程度的改进作用,是很好的锌电积阳极改性剂,具有较好的工业应用前景。

锌电积新型阳极与电积新工艺研究进展

锌电积长期采用Pb-Ag合金为阳极。该阳极存在析氧过电位高、易腐蚀且污染阴极锌等问题,因此人们研究了各类新型阳极与电积新工艺。综述了铅基多元合金阳极、复合电催化铅基阳极和钛基电催化阳极及Zn-NaClO4联合电解和H扩散阳极电积的研究与应用现状,展望了锌电积新型阳极与电积新工艺的发展方向。

锌电积用Pb/Pb-MnO_2复合电催化阳极的制备及性能

采用复合电镀技术制备Pb/Pb-MnO2复合电催化阳极,研究MnO2微粒晶型与粒径、电极构置、施镀时间和添加剂等对镀层中微粒含量的影响,利用正交实验确定阳极制备的最优条件,运用循环伏安和恒流极化等手段对复合阳极的析氧电催化性能进行评价。结果表明:通过工艺优化,可在氟硼酸盐镀铅体系中实现Pb基体上Pb-MnO2复合镀,获得MnO2微粒含量为1%～10%(质量分数)的复合镀层;模拟工业锌电积过程中,电解初始阶段复合阳极电位相比铅阳极降低约300mV,经过24h电解后,其稳定电位仍比铅阳极低100mV,与工业Pb-Ag(0.6%,质量分数)阳极的稳定电位相当。

渗流铸造法制备的开孔泡沫铝的声学性能

采用反重力渗流铸造法成功制备了开孔泡沫铝材料,对比研究反重力渗流铸造和传统真空渗流法制备的开孔泡沫铝的声学性能。结果表明:两种方法所制备的泡沫铝在高频段的吸声系数均高于低频段的,且在低频段的吸声系数差别不大;在高频段,反重力渗流铸造所得材料的吸声系数明显优于传统真空渗流法所制备材料的,原因是反重力渗流法使泡沫铝中相邻孔洞的连通空间减小;在反重力渗流铸造制备的开孔泡沫铝材料中,造孔粒子粒径与平均吸声系数成反比,孔隙率与平均吸声系数成正比,增大泡沫铝的厚度有利于提高其吸声性能。

铅合金微观结构对其腐蚀行为的影响

铅合金由于在硫酸体系中稳定性好而广泛应用于湿法冶金电沉积工序。铅合金的耐腐蚀性能不仅影响生产成本,还会影响阴极产品质量,因此耐腐蚀性能是评价铅合金优劣的关键因素。简要综述了铅合金的晶粒尺寸,二次相形貌及分布和轧制对其腐蚀行为的影响。总结了具有理想耐腐蚀性能的铅合金的微观结构的特征,并对铅合金晶界工程和微区腐蚀行为研究提出了展望。

合金元素Nd对Pb-Ag阳极在H_2SO_4溶液中电化学行为的影响（英文）

采用循环伏安、线性扫描、电化学阻抗和环境扫描电镜对比研究了Pb-Ag和Pb-Ag-Nd阳极的阳极膜和析氧反应.结果表明,合金元素Nd促进了Pb/PbOn/PbSO4(1≤n<2)膜层的生长.在高极化电位区间(高于1.20V(vs Hg/Hg2SO4/饱和K2SO4溶液)),Nd有利于低价铅的化合物(PbOn,PbSO4)向α-PbO2和β-PbO2转变.此外,环境扫描电镜形貌和线性扫描分析证明Pb-Ag-Nd表面生成的阳极膜较Pb-Ag的阳极膜更厚且更致密.因此,Pb-Ag-Nd阳极表面的阳极膜可以给合金基底提供更好的保护.另一方面,电化学阻抗测试揭示了两种阳极的析氧反应均受中间产物的形成和吸附控制.Nd可以降低阳极膜/电解液界面处中间产物的吸附阻抗且增加中间产物的覆盖率,从而提高析氧反应活性.综上所述,合金元素Nd可提高Pb-Ag阳极的耐腐蚀性,降低阳极电位进而起到节能降耗的作用.

锌电积用Pb-Ag-Bi阳极的电化学行为

制备了一种新型的锌电积用阳极Pb-Ag(0.8%,ω)-Bi(0～5.0%,ω),测试了该三元合金的电化学性能并与工业用Pb-Ag(0.8%,ω)阳极进行了对比.结果表明,阳极过电位随着合金中Bi含量的提高而降低,当Bi含量为1.0%(ω)和5.0%(ω)时,其阳极过电位比Pb-Ag(0.8%,ω)阳极分别低了40～50 mV和60～80 mV.用LSV法检测了阳极表面氧化膜的形成过程,并用XRD和SEM技术分析了膜的成分和形貌.2种阳极的表面氧化膜都主要由α-PbO_2和β-PbO_2组成,但具有不同的结构.与Pb-Ag(0.8%,ω)阳极相比,Pb-Ag(0.8%,ω)-Bi(1.0%,ω)阳极的表面膜结构更加规则、细致,但Pb-Ag(0.8%,ω)-Bi(3.0%,ω)阳极的表面膜又表现出与基体结合不紧密,呈疏松碎片状结构的特点.

Ag和RE含量对Pb-Ag-RE合金阳极电化学性能的影响

采用恒流极化、计时电位、塔菲尔曲线、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对比研究不同Ag和RE含量Pb-Ag-RE合金阳极的析氧行为和腐蚀行为。结果表明:减少Ag含量将导致阳极析氧过电位升高,阳极的腐蚀速率增大。RE的加入有利于促进高阻抗成分Pb SO4、Pb O向α-Pb O2和β-Pb O2转化,进而提高阳极的析氧活性,降低阳极电位。此外,RE可以提高氧化膜的致密度,细化Pb-Ag合金的晶界和枝晶界,减轻合金基底的晶间腐蚀。因此,RE可以有效改善Pb-Ag合金阳极的析氧活性和耐腐蚀性能,微量的RE可以部分取代Pb-Ag阳极中的Ag。

多孔Pb合金阳极在电积制备铜粉中的应用特性

为了降低电积法生产铜粉的能耗,减小阳极腐蚀率,提高阴极铜粉品质,采用反重力渗流技术制备不同合金成分、不同孔径的多孔Pb合金阳极,并与平板阳极在阳极电位、阳极腐蚀率、阳极氧化膜的形貌与组成、阴极铜粉的纯度和形貌等方面进行对比。结果表明:多孔阳极可以降低阳极真实电流密度,从而降低析氧过电位,如孔径1.0-1.25 mm的Pb-Ag多孔阳极的析氧过电位比同样合金成分平板阳极的降低了131 mV,可以显著降低铜粉电积过程的能耗。另外,多孔阳极表面氧化膜由疏松的粉末状变为致密、平整的片状,提高了阳极的耐腐蚀性能,可以降低阴极铜粉中的Pb含量,有利于提升产品品质。

Cu_2ZnSnS_4薄膜的制备及其表征

采用Cu-Zn-Sn三元合金靶,以直流反应磁控溅射原位生长的技术制备Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜材料。采用X线能量色散谱仪、扫描电镜、X线衍射仪、拉曼光谱、紫外可见分光光度计和霍尔效应测试系统对薄膜进行表征。研究结果表明:原位生长的CZTS薄膜的成分呈富铜贫锌,具有均质、致密和平整的形貌,且由贯穿整个薄膜厚度的柱状颗粒组成;薄膜在(112)面呈现出明显的择优取向,均为P型材料且具有器件级载流子浓度;随着溅射功率的升高,薄膜的形貌、结晶性能、电学性质均得到一定程度改善。

Pb-Ag-Nd合金在H_2SO_4溶液脉冲电流极化过程中的电化学行为（英文）

采用计时电位、SEM、XRD、EIS和Tafel等方法对比研究Pb-Ag-Nd合金在160 g/L H2SO4溶液中的脉冲电流极化和恒电流极化过程中的氧化膜和析氧行为。研究结果表明:脉冲电流极化的Pb-Ag-Nd合金表面的氧化膜孔洞更少,膜层更致密。这是由于在脉冲电流极化过程中的低电流阶段析氧反应更缓和,有利于多孔氧化膜的修复,因此低电流阶段可作为氧化膜的"修复期"。Pb-Ag-Nd阳极在脉冲电流极化过程中表现出更低的阳极电位,这与脉冲电流极化过程中阳极更小的传荷阻抗和高过电位区间更小的Tafel斜率相对应。更低的阳极电位可能与其氧化膜中更高的PbO2含量有关,因为PbO2可以促进析氧反应活性位点的生成。

铅基多孔材料的反重力渗流铸造工艺与平均孔径测试

针对铅基多孔材料反重力渗流铸造新工艺,研究填料粒子预热温度、熔体温度、充型压力和填料粒子粒径等工艺参数对渗流成型过程的影响规律,获得孔径可控、结构均匀的铅基多孔阳极的制备技术。同时,针对所制备多孔材料孔径大且孔形不规则问题,提出一种适用于大孔径及孔形不规则的多孔材料平均孔径测试方法。研究结果表明：采用反重力渗流铸造法制备铅基多孔材料的关键是合理选择铸造温度、充型压力和粒子预热温度这3个工艺参数,粒径对制备工艺的影响较小;当铅液的铸造温度为430~490℃,填料粒子的预热温度为240~280℃,充型压力为0.06~0.08 MPa时制备的多孔样品渗流长度长,且孔洞均匀、缺陷少,效果最好。该方法可用于大孔径孔形不规则的多孔材料平均孔径的测量。

基于开放系统理论的现代冶金工程技术人才培养

近年来,随着国家创新驱动发展战略的深入落实和创新带动制造业优化升级战略的不断推进,许多工业领域对具有交叉学科创新能力的高层次工程技术人才,尤其是具有行业领军能力的人才的需求不断增加。特别是作为基础产业并承载强国重任的冶金行业,工程技术人才培养与生产技术岗位需求脱节的矛盾日益凸显。为了更好地抓住新发展阶段、落实新发展理念、融入全新的发展布局,探索工程技术人才培养新路径迫在眉睫。以冶金领域为例,从开放系统理论的视角,深入探讨新时期现代冶金领域工程技术人才的培养路径,建立能够全面激励工程研究生创新精神、培养处理复杂工程实践问题能力的新型工程技术人才培养模型。

热注射法合成Cu_2SnSe_3纳米晶及其光电转换性能

以乙酰丙酮铜、无水氯化亚锡为金属源,Se/OLA悬浊液为硒源,在油胺溶剂中热注射合成了Cu_2SnSe_3纳米晶。采用TEM、XRD、EDS分别对典型纳米晶产物的形貌、物相和组成做了分析表征。通过不同反应温度的条件实验,研究了反应温度对最终产物的影响,探讨了相关规律。采用光电化学池评价了纳米晶的光电转换性能,结果表明Cu_2SnSe_3纳米晶光电转换性能优良,表现出较好的应用前景。

两步烧结法制备镁铝尖晶石及其在Na_3AlF_6-AlF_3-CaF_2-Al_2O_3电解质中的腐蚀（英文）

霍尔-埃鲁特铝电解槽需要一种新型的耐火材料来取代现有的凝固电解质构筑的炉帮。用两步烧结法制备的镁铝尖晶石作为潜在的候选材料,采用阿基米德排水法和扫描电镜研究镁铝尖晶石的致密化和晶粒长大。将所制备的试样在Na_3AlF_6-AlF_3-CaF_2-Al_2O_3电解质中腐蚀以评价其耐蚀性能。结果表明,用两步烧结法可制备高致密度(99.2%)和均匀显微结构的镁铝尖晶石。镁铝尖晶石对Na_3AlF_6-AlF_3-CaF_2-Al_2O_3电解质的腐蚀机理主要是镁铝尖晶石的溶解、氧化铝的形成和氟化物的扩散。两步烧结法制备的镁铝尖晶石具有良好的耐Na_3AlF_6-AlF_3-CaF_2-Al_2O_3电解质腐蚀性能。