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铅基阳极材料在电镀、电解等湿法冶金领域应用广泛。但是,电场作用下阳极材料的内应力变化容易导致阳极疏松多孔,易于脱落,严重影响溶液成分和阴极产品的质量。因此,弄清氧化膜内应力的形成及性能演变对节能降耗、设计高性能铅基阳极材料具有重要的理论和实际意义。本论文以湿法冶金涉及较多的含硫酸根离子、铬离子或氯离子溶液为电解液,以工业应用较广泛的“平板”铅基阳极为研究对象,开展了阳极表面腐蚀过程性能的研究。结合SEM、XRD、拉曼光谱、Mott-Schottky曲线以及电化学测试等检测技术,对不同溶液中电解后的铅基阳极氧化膜的内应力及性能进行研究,取得如下结果:(1)通过溶液pH值对铅阳极氧化膜的内应力形成及性能的研究表明:含SO42-溶液中,铅阳极膜主要由Pb、PbO、PbS04、Pb304组成;随着溶液pH值的增大,氧化膜的耐腐蚀性先减小后增大。当溶液pH=1和pH=5时,电位-0.4V~0.7V范围内,阳极表现为n型半导体;电位在0.7V~1.2V范围内,阳极表现为p型半导体;溶液pH=3时,阳极处于绝缘状态;溶液pH=7时,阳极表现为n型半导体;溶液pH对氧化膜内应力影响较小。含铬离子溶液中,氧化膜的成分主要是基体铅和PbO;溶液pH=5时,氧化膜存在明显的裂纹;组成PbO、Pb304和PbCr04对氧化膜的内应力影响较大;随着溶液pH值的增大,氧化膜的耐腐蚀性先增强后减弱;当溶液pH=5时,氧化膜的耐腐蚀性最强,此时铅基体易被氧化成PbCr04;溶液pH=1时,电位在-0.4V~-0.2V范围,阳极呈n型半导体;而电位在-0.2~1.2V范围时,阳极呈p型半导体;当溶液pH=3、5、7时,电位在-0.4V~0.7V范围内,阳极表现为n型半导体;电位在0.7V~1.2V范围内,阳极表现为p型半导体。含Cl-溶液中,氧化膜的成分主要是基体铅、Pb(OH)Cl和PbCl2,随着溶液pH值的增加,氧化膜的形貌由絮状→针状→块状转变;氧化膜应力变化集中在Pb(OH)Cl应力变化,当溶液pH=5时,氧化膜中σPb(OH)Cl达到最大;当溶液pH=1、7时氧化膜的耐腐蚀性大于pH=3、5;氧化膜呈n型半导体性质。(2)通过电解电流密度对铅阳极氧化膜的内应力形成及性能的研究表明:含SO42-溶液中,当电流密度较小时,氧化膜主要成分包括基体铅和PbOn(1<n<2)。随着电解密度的增加,阳极膜中逐渐有Pb508和2PbO2·PbS04形成,氧化膜的疏松程度降低,其耐腐蚀降低,基体铅易被氧化为PbS04;电流密度对氧化膜应力影响较小;当电位在0V~0.6V时,氧化膜呈n型半导体特性;当电位在0.6V~1.2V之间时,氧化膜呈p型半导体特性。含铬离子溶液中,氧化膜腐蚀产物主要是Pb和PbO·PbCr04,氧化膜致密度随着电流密度的增加逐渐趋于平整;氧化膜的耐腐蚀性随着电流密度的增加呈现降低的趋势,当电流密度为0.4A/cm2时,氧化膜的耐腐蚀性最低;PbCr04影响氧化膜内应力的改变;当电位在-0.4V~1.0V范围内,氧化膜呈n型半导体特性,而当电位控制在1.0V~1.2V之间,氧化膜呈p型半导体特性。含Cl-溶液中,氧化膜主要包括PbCl2和Pb(OH)Cl,氧化膜随着电流密度的增加逐渐由粒状向块状生长,氧化膜致密度下降。电流密度对氧化膜内应力影响较小。阳极呈n型半导体性质,当电流密度为0.2 A/cm2和0.3 A/cm2时,氧化膜各有两个施主状态,电位在-0.4V~0V范围内,阳极电容受PbO控制,电位在0V~1.2V之间,阳极电容受PbCl2控制。(3)通过氧化时间对铅阳极氧化膜的内应力形成及性能的研究表明:含SO42-、铬离子或Cl-溶液中,氧化初期的阳极表面主要为铅衍射峰;随着氧化时间的增加,基体铅的衍射峰减弱,当氧化时间超过10min时,PbS04、PbCr04和Pb(OH)Cl的衍射峰逐渐增强。含S042-溶液中,随着氧化时间的增加,阳极膜的耐腐蚀性先增强后减弱,当氧化时间为20min时,阳极膜的耐腐蚀性最差。PbO由压应力向拉应力转变;PbS04压应力不断增加;当氧化时间为5min和20min时,阳极半导体内各有两种施主状态,即在电位-0.4V~0.1V范围内,阳极电容受PbO控制;电位在0.1V~1.2V之间,阳极电容受Pb02控制。含铬离子溶液中,氧化初期,PbO、PbCr04呈拉应力;随着氧化时间增加,PbCr04向压应力转变,且阳极膜的耐腐蚀性呈增强的趋势,导电性先减弱后增强。当氧化时间为20min时,氧化膜的耐腐蚀性最强;铅阳极膜的半导体型为n型。含Cl-溶液中,由于Pb(OH)Cl的作用,使得PbO拉应力增大显著。随着氧化时间的增加,阳极膜的耐腐蚀性先增强后减弱;铅阳极膜的半导体型为n型,在氧化初期,阳极有两种施主状态,即电位在-0.4~0V范围内,阳极膜内的电容响应受PbO控制,而电位在0V~1.2V之间,阳极膜内电容响应受Pb02控制。