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铜电积用新型铅基合金阳极的制备及性能研究

作　者: 周爱国
导　师: 郭忠诚
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 电积铜铅合金阳极阳极极化循环伏安交流阻抗
分类号: TF811
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来采用浸出→萃取→反萃取→金属制备的湿法炼铜工艺在国内外得到飞速的发展,因此电积铜用阳极也被冶金科研工作者们广泛研究。目前工厂使用的Pb-Ca-Sn阳极由于钙与锡的含量高导致阳极析氧电位升高,耐蚀性差,容易造成电流效率下降。为了提高铅阳极的耐蚀性,电化学性能及机械性能,本实验制备研究了Pb-Cu-Ca-Sn及Pb-Cu-Ca-Sn-Ce两大系列铅合金阳极。对合金金相分析与布氏硬度测试结果表明：单独加入1%的铜或钙时会出现严重的偏析现象,锡能促进铜与钙在铅合金中的分散。在铜含量≤0.3%时,合金的硬度随着铜含量的增加而变大。铈不但能细化晶粒、提高铅合金的硬度,而且可以提高铜在铅合金中的分散性。且铈能促进铜对铅合金晶粒的细化作用。铸造与轧制的Pb-Cu-Ca-Sn系合金的硬度分别为10.33-12.09HB、10.55～12.37 HB,铸造与轧制的Pb-Cu-Ca-Sn-Ce系合金的硬度为10.33～12.09HB、10.55～12.37 HB,铸造与轧制的Pb-Ca-Sn合金的硬度分别为9.26HB、8.95 HB。轧制使合金的硬度增大,当合金中不加铈时,轧制促进合金再结晶,使得合金的硬度增大；当铜(含量≤0.3%)与铈一起加入时,轧制对铅合金起到加工硬化的效果。在CuSO4-H2SO4体系中,45℃、电流密度1000A/m2时的加速腐蚀实验表明：只加铜或钙的中间合金耐蚀性最差,轧制Pb-0.06%Ca-0.1%Cu-0.6%Sn-Ce阳极的耐蚀性最好(腐蚀速率为3.3745gm-2h-1,比轧制的Pb-0.06%Ca-0.6%Sn合金的腐蚀速率小0.6505gm-2h-1)。铸态合金的腐蚀速率随着合金中铜含量的增加而呈线性增大。铈提高了铸态合金的耐蚀性。轧制使Pb-0.06%Ca-Cu-0.6%Sn系列合金的耐蚀性提高了,却使Pb-0.06%Ca-0.6%Sn及同时加0.1%Cu与Ce的合金腐蚀速率增大了。对极化0、1、24h后的铅基合金阳极在45℃、45g/LC2+、180g/L H2804溶液中进行线性扫描、循环伏安曲线、交流阻抗测试。测试结果说明随着铅合金中铜含量的增加,铅合金阳极活性先减小后增大,阳极耐蚀性随着铜含量的增加而明显减弱。所以在合金中添加铜的含量不应超过0.2%。铈与铜对提高铅合金的电化学性能具有协同作用。通过电沉积铜实验得出：铜降低了槽电压(约0.01V),铜含量的变化对槽电压无明显影响,电流效率随着铜含量的增加而变大。铈明显提高了电流效率。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-21
  1.1 铜湿法冶金概况  9-11
  1.2 铜电积基本原理及影响因素  11-13
    1.2.1 铜电积基本原理  11
    1.2.2 影响电铜质量的因素  11-12
    1.2.3 影响电能消耗的因素  12-13
  1.3 铜电沉积主要技术经济指标  13-14
  1.4 铜电积阳极研究现状  14-20
    1.4.1 铅及铅合金阳极  14-17
    1.4.2 铅基涂层阳极  17-18
    1.4.3 钛基涂层阳极  18-19
    1.4.4 铝基复合材料阳极  19
    1.4.5 其它阳极  19-20
  1.5 本课题的研究意义及创新点  20-21
第二章铅合金的制备及力学性能的测试  21-39
  2.1 本实验所用药品及仪器  21-22
  2.2 铅合金的制备  22-24
  2.3 金相试样的制备及硬度测试  24-25
    2.3.1 金相试样的制备  24-25
    2.3.2 合金硬度测试  25
  2.4 实验结果与分析  25-37
    2.4.1 金相组织分析  25-35
    2.4.2 硬度测试结果与分析  35-37
  2.5 本章小结  37-39
第三章铅合金阳极的腐蚀及阳极膜的研究  39-52
  3.1 铅基阳极的腐蚀机理及研究方法  39
  3.2 实验  39-40
    3.2.1 试样的制备  39
    3.2.2 实验条件  39-40
    3.2.3 阳极腐蚀膜组成及结构研究  40
    3.2.4 腐蚀速率的测试  40
  3.3 结果与讨论  40-50
    3.3.1 阳极氧化膜表面形貌及物相组成  40-49
    3.3.2 阳极腐蚀速率  49-50
  3.5 本章小结  50-52
第四章铅基合金电化学行为  52-79
  4.1 电化学测试的基本原理  52-53
    4.1.1 极化曲线  52-53
    4.1.2 循环伏安  53
    4.1.3 交流阻抗  53
  4.2 实验  53-54
    4.2.1 试样的制备  53
    4.2.2 测试方法  53-54
  4.3 结果与讨论  54-77
    4.3.1 铅基合金阳极在CuSO_4-H_2SO_4体系电解液中的阳极化曲线  54-64
    4.3.2 铅基合金阳极在CuSO_4-H_2SO_4体系电解液中的循环伏安图  64-71
    4.3.3 铅合金交流阻抗与时间关系  71-72
    4.3.4 铅合金阳极在CuSO_4-H_2SO_4体系中的交流阻抗  72-77
  4.4 本章小节  77-79
第五章电沉积铜主要技术经济指标  79-82
  5.1 实验  79-80
    5.1.1 电极试样制备  79
    5.1.2 实验仪器及工艺参数  79
    5.1.3 槽电压与电流效率测量  79-80
  5.2 结果与分析  80-81
    5.2.1 槽电压  80
    5.2.2 电流效率  80-81
  5.3 本章小节  81-82
第六章结论与展望  82-84
  6.1 结论  82-83
  6.2 展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-90
附录攻读硕士期间发表的论文及参与研究的课题  90

铜电积用新型铅基合金阳极的制备及性能研究

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