锡对改善铅-钢层状复合材料结合界面及其性能的影响

通过引入锡元素作为过渡组元来解决铅-钢界面的结合问题。借助于扫描电镜及能谱仪研究铅-锡-钢层状复合材料的界面形貌及界面处元素分布;通过三点弯曲试验及线性伏安扫描曲线分别研究铅-锡-钢层状复合材料的抗弯强度和电化学性能。结果表明:利用真空热压扩散烧结法可制备界面冶金式结合的铅锡钢层状复合材料;铅-锡-钢层状复合电极与传统二元Pb-1%Ag电极相比,其析氧电位负移80 mV,催化活性提高了8倍,抗弯强度提高了44.1%。

铅/锡/钢层状复合材料的Miedema模型和Toop模型热力学分析

在前期对铅/锡/钢层状复合材料研究为基础,为了从理论上揭示过渡金属Sn在Pb、Fe非混溶体系中所起的作用,文章借助Miedema模型和Toop模型对Pb、Sn、Fe二元及三元合金混合焓进行了计算,并对前期研究过程中铅/锡/钢层状复合材料界面出现的弥散颗粒物进行了理论解释,计算结果表明:过渡金属Sn的引入能够起到降低Pb-Fe非混溶合金体系混合焓,增大混合熵进而达到降低吉布斯自由能的目的。

不同媒介金属层的铅／钢层状复合材料的性能

选取Ⅰ(50%Pb-50%Sn)、Ⅱ(35%Pb-60%Sn-5%Zn)两种合金焊料,采用热浸镀的方法在钢表面覆镀媒介金属,用过渡液相扩散焊接技术将镀膜钢板与铅板进行焊合,制备铅/钢层状复合材料。借助SEM,XRD等手段对样品的界面形貌及生成相进行了测试,使用电化学工作站、四探针法等手段分别对试样的物理及化学性能进行了测试。结果表明:铅/钢层状复合材料的界面结合良好。与传统铅阳极样品比较,优化工艺参数制得的铅/钢层状复合阳极样品的电极电位分别负移120 mV和180 mV,催化活性明显提高。两种铅/钢层状复合材料电阻率下降了28%—40%。