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A1基Pb-PAN复合镀层的电沉积制备和性能研究

作　者: 张冬
导　师: 郭忠诚
学　校: 昆明理工大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: 铅聚苯胺复合镀层电化学性能阳极材料
分类号: TQ153
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

我国金属锌资源丰富,而电积锌是锌湿法冶金提取过程的最后一道精炼工序。目前,锌电积生产过程中普遍使用的是Pb-Ag合金阳极,但存在电流效率低、槽电压高、阴极锌产品质量不高等不足。基于以上问题,本论文以铝为基体,在氟硼酸-聚苯胺(PAN)镀液体系中,用电沉积方法制备出了一种新型的Pb-PAN复合镀层。本论文的研究内容来源于云南省科技创新强省计划项目：有色冶金工业新型节能阳极材料制备的关键技术研究及产业。本论文研究工作主要分为以下三个部分：一、Pb-PAN复合镀层的制备和电化学性能研究。1、工艺参数的确定。通过条件实验考察了电镀工艺条件,如PAN浓度,电流密度,电沉积温度等,对Pb-PAN复合镀层电化学性能的影响,获得了最佳的制备工艺条件及析氧动力学参数。2、采用电化学测试,比较了Pb-PAN复合镀层、纯铅镀层和铅银合金的电催化性能,Pb-PAN复合镀层的电催化性能明显优于纯铅镀层和铅银合金。测试了三种电极材料在酸性及中性腐蚀介质中的耐腐蚀性能,中性介质中Pb-PAN复合镀层的耐腐蚀性能略好于纯铅电极,酸性介质中其耐腐蚀性明显优于纯铅镀层。二、Pb-PAN复合镀层的结构、形貌和物相分析。1、红外光谱分析表明,在Pb-PAN复合镀层中检测出了聚苯胺的特征峰。与无机酸掺杂态PAN的特征峰相比,在复合镀层中PAN的某些峰发生了位移,可能PAN的某些基团与重金属离子发生了作用。2、X射线衍射仪分析表明,Pb-PAN复合镀层中以铅的衍射峰为主,未发现PAN的衍射峰,可能因其含量低,衍射峰被铅的衍射峰所覆盖,或聚苯胺为非晶态所致。3、扫描电镜分析表明,PAN呈絮状,一部分PAN被嵌入到基质金属Pb晶体的颗粒内部,也有一部分被嵌入到了晶界之间,但PAN却出现了明显的团聚。能谱检测证实,任何一点的能谱都含有碳,但氮在有的位置含量高,有的位置含量低,PAN在镀层表面分布不均匀。三、Pb-PAN复合镀层在电积锌中的应用探索。测试了Pb-PAN复合镀层在电积锌应用中的槽电压、电流效率、加速腐蚀寿命等指标,其性能均优于纯铅镀层,但其使用寿命有待进一步提高。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-23
  1.1 概述  9
  1.2 锌电积用铅基阳极材料的研究现状  9-13
    1.2.1 铅及铅基合金阳极  10-11
    1.2.2 复合电催化铅基阳极  11
    1.2.3 钛基阳极  11-12
    1.2.4 其它基体阳极材料  12-13
  1.3 复合镀层的发展及现状  13-16
    1.3.1 复合镀层的发展概况  13-14
    1.3.2 复合镀层的分类  14-15
    1.3.3 复合镀层的形成机理  15-16
  1.4 聚苯胺的性质和应用现状  16-22
    1.4.1 聚苯胺的结构  17
    1.4.2 聚苯胺的聚合  17-19
    1.4.3 聚苯胺的特性  19
    1.4.4 导电聚苯胺的应用  19-21
    1.4.5 电催化材料  21-22
  1.5 研究目的和意义  22-23
第二章实验过程和测试方法  23-31
  2.1 实验材料及设备  23-24
  2.2 工艺流程  24-27
    2.2.1 机械打磨  24
    2.2.2 化学除油  24
    2.2.3 水洗  24
    2.2.4 碱洗  24
    2.2.5 酸洗  24-25
    2.2.6 二次浸锌  25
    2.2.7 化学镀镍磷合金  25-26
    2.2.8 复合镀液的配制  26
    2.2.9 复合镀液的分散  26-27
  2.3 分析方法  27-30
    2.3.1 镀层电沉积速率的测定  27
    2.3.2 镀层外观检验  27
    2.3.3 镀层结合力测定  27-28
    2.3.4 镀层电化学性能的测定  28-29
    2.3.5 镀层的阳极寿命加速试验  29
    2.3.6 X-射线衍射法  29
    2.3.7 扫描电子显微镜(SEM)  29
    2.3.8 红外光谱分析  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 Pb-PAN复合镀层的制备和电化学性能研究  31-51
  3.1 镀液组成及工艺条件  31
  3.2 结果与讨论  31-46
    3.2.1 不同掺杂态PAN对电化学性能的影响  31-35
    3.2.2 PAN质量浓度对电化学性能的影响  35-37
    3.2.3 电流密度对电化学性能的影响  37-40
    3.2.4 电沉积温度对电化学性能的影响  40-43
    3.2.5 电沉积时间对电化学性能的影响  43-46
  3.3 Pb-PAN复合镀层和纯铅镀层、铅银合金的电化学性能研究  46-50
    3.3.1 电催化活性  46-47
    3.3.2 腐蚀性能  47-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章 Pb-PAN复合镀层的形貌、结构和成分分析  51-59
  4.1 红外光谱分析  51-53
  4.2 镀层的宏观分析  53
  4.3 扫描电镜分析  53-56
  4.4 X射线衍射分析  56-58
  4.5 沉积机理探讨  58
  4.6 本章小结  58-59
第五章 Pb-PAN复合镀层在锌电积中的应用探索  59-63
  5.1 复合镀层在锌电积中的应用  59-62
    5.1.1 槽电压的测定  59
    5.1.2 电流效率的测定  59-60
    5.1.3 加速腐蚀寿命的测定  60-61
    5.1.4 阴极锌质量  61-62
  5.2 本章小结  62-63
第六章结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-72
附录A(攻读硕士学位期间发表的论文)  72

A1基Pb-PAN复合镀层的电沉积制备和性能研究

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