铅基阳极具有制备简单、价格低廉的优势而被广泛应用于有色金属湿法电沉积领域。随着矿物品位降低,锌电解液中氟、氯浓度逐步增大,导致铅基阳极腐蚀加剧、电锌品质降级。传统铅基阳极无法满足工业应用要求,直接限制了锌冶炼行业的可持...铅基阳极具有制备简单、价格低廉的优势而被广泛应用于有色金属湿法电沉积领域。随着矿物品位降低,锌电解液中氟、氯浓度逐步增大,导致铅基阳极腐蚀加剧、电锌品质降级。传统铅基阳极无法满足工业应用要求,直接限制了锌冶炼行业的可持续发展,铅基阳极在硫酸体系中的稳定性亟待提升。当前,国内外研究者为提升铅基阳极服役稳定性所采取的主要措施有:(1)调控铅合金的金相结构,如优化合金成分、热处理和塑性加工;(2)铅阳极板表面预处理,如喷砂处理、溶液预处理等;(3)优化铅阳极结构,如多孔阳极、夹层阳极和涂层电极等。上述措施大部分以铅或铅合金电极为改进对象,然而,电解过程中铅合金阳极表面覆盖有氧化物膜层,本质上是以金属/氧化物电极形式服役的。因此,上述改进措施仍然无法从根本上解决铅基阳极稳定性差的难题。作为金属/氧化物电极,改善铅基阳极在硫酸体系中稳定性的关键在于同步提升铅基阳极的基底/氧化膜层结合稳定性和氧化膜层内部稳定性。本文归纳了基底的耐腐蚀性能、力学性能、表面预处理三个因素对基底与氧化膜层结合稳定性的影响,以及析氧反应、膜层成分、膜层结构三个因素对氧化膜层内部稳定性的影响,并探讨了这些因素对铅基阳极稳定性的影响机制。开发新型铅基阳极应着眼于同步提升基底/氧化膜层结合稳定性和氧化膜层内部稳定性。设计高结合强度、低化学势差、结合形态稳定的金属/氧化物过渡层,预制成分分布均匀、结构致密的氧化膜层,是制备满足高氟、氯电解体系工业应用要求的新型铅基阳极的关键。基于上述分析,可以预测硫酸体系析氧铅基阳极未来可能的发展方向有:(1)设计三维有序多孔Pb或Pb合金基底,提高基底与氧化膜层的结合强度;(2)构筑梯度氧化物过渡层,即在基底与氧化膜层间构筑Pb-PbO-PbO x -PbO 2过渡层,形成O浓度梯度,抑制析氧反应产生的活性氧向基底扩散;(3)实现氧化物颗粒与基底冶金结合,提高氧化物涂层的服役稳定性。展开更多
文摘铅基阳极具有制备简单、价格低廉的优势而被广泛应用于有色金属湿法电沉积领域。随着矿物品位降低,锌电解液中氟、氯浓度逐步增大,导致铅基阳极腐蚀加剧、电锌品质降级。传统铅基阳极无法满足工业应用要求,直接限制了锌冶炼行业的可持续发展,铅基阳极在硫酸体系中的稳定性亟待提升。当前,国内外研究者为提升铅基阳极服役稳定性所采取的主要措施有:(1)调控铅合金的金相结构,如优化合金成分、热处理和塑性加工;(2)铅阳极板表面预处理,如喷砂处理、溶液预处理等;(3)优化铅阳极结构,如多孔阳极、夹层阳极和涂层电极等。上述措施大部分以铅或铅合金电极为改进对象,然而,电解过程中铅合金阳极表面覆盖有氧化物膜层,本质上是以金属/氧化物电极形式服役的。因此,上述改进措施仍然无法从根本上解决铅基阳极稳定性差的难题。作为金属/氧化物电极,改善铅基阳极在硫酸体系中稳定性的关键在于同步提升铅基阳极的基底/氧化膜层结合稳定性和氧化膜层内部稳定性。本文归纳了基底的耐腐蚀性能、力学性能、表面预处理三个因素对基底与氧化膜层结合稳定性的影响,以及析氧反应、膜层成分、膜层结构三个因素对氧化膜层内部稳定性的影响,并探讨了这些因素对铅基阳极稳定性的影响机制。开发新型铅基阳极应着眼于同步提升基底/氧化膜层结合稳定性和氧化膜层内部稳定性。设计高结合强度、低化学势差、结合形态稳定的金属/氧化物过渡层,预制成分分布均匀、结构致密的氧化膜层,是制备满足高氟、氯电解体系工业应用要求的新型铅基阳极的关键。基于上述分析,可以预测硫酸体系析氧铅基阳极未来可能的发展方向有:(1)设计三维有序多孔Pb或Pb合金基底,提高基底与氧化膜层的结合强度;(2)构筑梯度氧化物过渡层,即在基底与氧化膜层间构筑Pb-PbO-PbO x -PbO 2过渡层,形成O浓度梯度,抑制析氧反应产生的活性氧向基底扩散;(3)实现氧化物颗粒与基底冶金结合,提高氧化物涂层的服役稳定性。
