钛基二氧化铅是重要的电极材料

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1、为了适应公司新战略的发展,保障停车场安保新项目的正常、顺利开展,特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划钛基二氧化铅是重要的电极材料钛镀二氧化铅阳极二氧化铅电极具有耐化学腐蚀性强、氧超电位高、在水溶液里电解时氧化能力强、可通过电流密度大,适合在各种析氧体系条件下的使用。目前已广泛应用于电镀、湿法冶金、废水处理、阴极防腐等领域。二氧化铅电极作为贱金属阳极使它较传统的贵金属电极具有特别突出的价格优势。优越性能1.析氧电位高、氧化能力强2.能在高电流密度下使用,电流效率高,使用寿命长3.耐腐蚀性好:在强酸H2S04或HN03中有较高的稳定性4.钛基二氧化铅电极较传统的石墨电极更容易机械加工、

2、强度更高,耐腐蚀性更强;寿命长、能耗低,不像石墨电极在使用过程中会膨胀脱落,不存在阴极沉积金属产物中碳含量升高的风险。5.与传统的铅阳极相比,钛基二氧化铅电极的优势在于:强度更大,重量更轻:使用过程中不易变形,可维持相对固定的极间距,降低槽压节省电能,同时电极工作更加稳定避免了频繁维护对客户造成的经济损失,降低工人劳动强度耐腐蚀性强、寿命长,使用过程中二氧化铅溶解速度低,对阴极产品的污染小。二氧化铅电极同铅阳极腐蚀机理不同。铅阳极在硫酸体系中使用时,表面生成一层氧化铅薄膜,可减缓阳极的腐蚀。但是生成的这层膜层比较松散,尤其在含有少量氯离子的电解液中使用,膜层更容易被击穿、冲刷脱落;深层裸漏出来

3、的铅表面继续氧化生成氧化膜,再被击穿,如此循环,加速阳极的腐蚀。而二氧化铅电极在工作时始终是氧化铅涂层发生电化学腐蚀,故能保持较低的阳极腐蚀速率,因此阳极寿命相对较长。6.相较传统的MMO电极、钛镀铂电极,性能接近、价格更便宜,初期投入少,维护方便。应用领域1.湿法冶金行业中存在氯酸盐体系电解、硫酸盐体系电解、氯酸盐硫酸盐混合体系电解等几种作业环境。二氧化铅电极适用于:在硫酸体系中,电解制备镍、钴、铜、锌、锰、锡等多种有色金属。在含少量氯离子的硫酸体系中,电解冶炼有色金属。2.在铬酸等强酸性溶液中镀铬,镀硬铬,钢铁工业中制造无锡薄钢板用。3.电解制造过铬酸,高氯酸盐和过碘酸盐等无机化合物。4.

4、电解氧化法净化废水,使化学耗氧量和生物需氧量达到排放标准。5.酸性性溶液中电解氧化合成有机化合物。6.电解制造臭氧时,用来替换昂贵的铂阳极。陕西易莱德生产的太镀二氧化铅阳极优势:1.采用扩张钛网做基材,重量轻,强度大。网为基体的二氧化铅电极可以降低电解液流动阻力,提高电流效率,尤其在高电流密度下可以有效防止电极过热。3.采用新配方烧结过渡底层,改善了电极导电性能,增加了镀层与基材的结合力,有效防止基材钝化,降低了槽压,延长了电极寿命。4.采用参杂、复合镀等技术,有限降低了镀层的内应力,防止镀层在使用过程中脱落,提高了电极使用的稳定性和使用寿命。陕西易莱德新材料科技有限公司位于西安市高新技术产业

5、开发区,是以钛阳极及其它金属电极、有色金属材料及其深加工产品为主的集研究、开发、生产和销售为一体的高新技术企业。公司有一支强有力的、多年从事电极研制开发的、具有丰富经验的专业技术队伍,多年来公司与西安交通大学在技术上强强联合采用新技术、新工艺、使产品更加具有市场竞争能力。其中金属阳极等多项产品经多年的不断改进、创新,产品的质量、性能达到国际一流水平。惰性电极材料国内外研究现状和发展趋势一、惰性电极材料国内外研究现状1、铅和铅基合金电极铅及铅基合金电极是广泛用于硫酸及硫酸盐介质、中性介质和铬酸盐介质中的不溶性阳极。铅阳极具有价格便宜、容易成形、表面氧化物即使破损也能自行修复、在硫酸电解液中操作稳

6、定等优点,所以当湿法炼锌技术开始工业生产时,人们自然地选用金属铅作为电积锌不溶阳极的材质。但长期生产实践发现铅阳极具有致命缺点:铅阳极重量大、强度低,在使用中易发生弯曲变形,造成短路,降低电流效率。铅阳极导电性能不够好,电能消耗比较大。随着国民经济的不断发展,对金属锌的质量要求越来越高,但我国大部分电解锌工厂很难生产纯度高的一级锌,在高温季节时,甚至生产二级锌也难保证。主要问题是锌中-含铅量偏高。如果电解液中存在氯离子,Cl可能取代PbO2晶格中的氧离子,引起晶粒间的破坏,造成铅阳极被氯离子严重腐蚀。因此,逐渐被铅银合金阳极所取代。基于纯铅阳极的以上缺点,很久以前就开始研究用铅合金代替纯铅。不

7、论是任何一种合金添加元素,其目的都是为了提高阳极的电化学催化性能和耐腐蚀性能以及合金的机械强度。前人曾对Ag、Ca、Ba、Sr、Sn、Mn、Co、Tl、Bi、Se、Te、As等众多的金属及非金属与铅形成的合金用作酸性溶液中的析氧阳极进行了大量的研究,获取了大量的基本数据。铅银合金Tainton以及bey分别在1929年和1936年发表了用铅银合金阳极代替纯铅阳极,一系列研究和实践证明,铅-银合金具有最优越的性能。银是析氧反应的催化剂,作为合金元素,少量银的加入使制得的惰性阳极可以降低氧的析出超电位,与纯铅相比,超电位可降低200mV以上,而且,银的加入使生成的二氧化铅膜致密,较耐腐蚀。虽然铅银

8、合金阳极比纯铅阳极性能要优越得多,但其析氧电位仍然很高,由于银会因氧化腐蚀而溶解,进入溶液中的银离子会使铅银阳极比纯铅阳极电积时的电流效率低、电能消耗较大,另外,Pb仍能进入电积锌中。由于银是一种贵金属,为了尽可能地降低电极的成本,所以人们对于银的替代元素及降低铅银合金中的银含量而不降低其工业使用性能而进行了广泛的研究。铅基多元合金阳极为了克服上述缺点,进一步提高铅银阳极的强度、导电性能,以及降低银消耗量等,人们经过多年来的研究与开发,形成了新型阳极的二种功能化技术路线:一是合金化以提高电极的功能,二是在原Pb-Ag阳极基体上复合以DSA功能。通过合金化提高Pb-Ag阳极的功能合金化方面,人们

9、曾研制过三元铅基合金阳极,如Pb-Ag-Ca、Pb-Ag-Ti、Pb-Ag-Sn等,以及四元铅基合金阳极,如Pb-Ca-Ce-Ag、Pb-Ca-Sr-Ag等。德国鲁尔锌有限公司的研究中心于1978年开始研制了新型的阳极合金,研究发现Pb、Ag、Ca合金或Pb、Ag、Sr合金性能优异,其中Ag含量可以降到%,但Ca,Sr含量必须分别为%-%和%-%。这种阳极材料的腐蚀率降低30%,导电率提高9%以上,阳极寿命估计可达8年。为了进一步提高Pb-Ag-Ca系合金阳极的性能,日本学者梅津良昭,野坂等以及德国学者Hein等人,还有国内沈阳冶炼厂、株洲冶炼厂、葫芦岛锌厂、柳州有色总厂及贵州省新材料开发基地

10、杨光棣等人,都对Pb-Ag-Ca系不溶性阳极进行了研究,发现与铅银阳极相比,该阳极可以获得较高品位的电锌,但阳极回收时银钙损失大,而且电锌中铅含量接近于国际的上限,因此有待于进一步研究。刘良绅、柳松等也对Pb-Ag-Ca三元合金机械性能作了研究,发现该合金具有低的银含量,稳定的机械性能,良好的耐腐蚀性及使用寿命长等优点,认为此种合金在锌电冶金中可以代替传统的Pb-Ag二元合金阳极材料。云南兰坪有色金属冶炼厂使用云南冶金材料研究所制造的低银铅钙带孔阳极已取得较好的经济效益。康厚林、张淑兰等对Pb-Ca-Sr-Ag四元合金阳极作了研究,得出:四元合金阳极槽电压比铅银合金阳极平均下降,每吨锌可节电约

11、100kWh,节银70%左右,年节银量达1500kg,每公斤按3500元计算,价值达525万元,且四元合金板比二元板耐腐蚀性能好、导电率高、槽电压低、板面不易弯曲变形、电解槽产量能大幅度提高等显著优点。王恒章研究了二元、三元、四元合金铅阳对湿法炼锌中析出锌产量、电流效率及电锌质量的影响,最后还比较它们的耐腐蚀性,见下表。阳极种类Pb-AgPb-Ca-AgPb-Ca-Sr-Ag吨锌阳极单耗/kg使用寿命/月腐蚀率/%结果表明,此四元合金阳极能降低阳极的制备成本,提高电效,降低电耗,而且,耐腐蚀性强等优点。活性铅阳极这种阳极是将涂覆有RuO2的海绵钛颗粒用压制或轧制的方法固定到Pb-Ag合金基体中

12、而制成的,因而兼具Pb合金阳极和DSA的优点,其显著特点是具有较低的析氧超电压,可降低单位产量的直流电耗,而且明显地减少了产品中Pb污染。电极的电催化活性是由于有RuO2基涂层。在已知的电催化剂中,RuO2在酸性溶液中的析氧超电压最低,较长时间的工业试验表明,使用此种电极,在含H2SO4150g/L2溶液中,在常规铜电积的电流密度,即30mA/cm下,槽电压下降300-330mV,能耗降低了15%,实现平均节能为330kWh/T铜。用此种阳极生产的铜,Pb污染降低。此种活性铅阳极的使用寿命约为3年。其它铅基合金阳极人们除了对铅银合金以及以铅银合金为基础的多元合金进行过研究外,还研究了其它铅基合

13、金阳极,如Pb-Ca、Pb-Sn、Pb-Sr、Pb-Sb、Pb-Ti、Pb-Al、Pb-Zn等,以及添加稀土元素的铅合金阳极。CLUPI、对新铅合金阳极进行研究,用乙二醇做去极剂的长时间电积实验室试验表明,%Ca阳极能很好地代替电积的传统%Ag阳极,还可以带来如下工业效益:能通过缩短极距来提高产量;能增加阳极厚度,延长阳极寿命,降低返熔费用。杨光棣等对比了Pb-Sb合金、普通Pb-Ca合金及变质Pb-Ca合金的电化学特性,对提高铅钙合金性能的途径亦加以讨论。文献研制了锌电积用Pb-Co合金阳极材料。当Co含量超过%时,该阳极的耐蚀性要比铅银阳极的好,达到%时,阳极过电位比铅银阳极低。龙雪梅等制

14、备了铋含量为0(质量百分数)的铅铋合金。用线性电位扫描、交流阻抗法以及气体收集实验研究了铅铋合金在硫酸溶液中的析氧行为,确定了相关的电化学动力学参数。研究结果表明,当铅铋合金中铋含量小于时,铋的存在对析氧反应几乎无影响,而当铋含量大于时,铋加快氧气的析出,且随铋含量增加,析氧过电位降低,电荷交换反应电阻减小,析氧量增加。李鑫等采用熔融浇铸的方法制得Pb-Ca-Sr-Ag-RE合金阳极,通过一系列的测试,结果表明:(1)铅基合金中添加稀土,合金硬度虽略有降低,但可满足锌电解阳极板对合金材料的硬度要求。(2)Pb-Ca-Sr合金中添加银对耐腐蚀性的提高明显优于稀土。锌电解阳极板用Pb-Ca-Sr-

15、Ag合金中,用较廉价的RE金属部分代替价格较昂贵的Ag,耐蚀性虽略有降低,但仍能满足工艺要求。(3)Pb-Ca-Sr合金中添加-稀土可降低析氧过电位约40mV;Pb-Ca-Sr-Ag(Ag)合金中添加RE,析氧过电位降低约90mV。合金中添加RE,银含量由降为析氧过电位降低约lOOmV,用该合金作锌电积用阳极板,可降低阳极板生产成本,同时降低锌电解的槽电压,降低锌电解生产成本。因此,可以认为在Pb-Ca-Sr-Ag合金中用RE部分取代Ag用于锌电解阳极板,具有很好的应用前景。李党国等也采用相似的方法,制得稀土低钙高锡型铅钙合金,再利用极化曲线、阳极恒流腐蚀、室温析气实验等研究了此合金在硫酸中的阳极行为,研究结果表明稀土的加入改善了合金的电化学性能。周彦葆等研究了稀土元素Sm代替Pb-Ca-Sn合金中的Ca对铅合金在硫酸溶液中的阳极行为的影响。铅阳极表面改性一般来说,新阳极表面没有氧化物保护膜,当被放入电解槽后,阳极破损速率比非新阳极的破损速率高出35倍,并且阴极产品中铅含量增高,电流效率降低2%左右。阳极上要形成稳定的氧化物保护膜,一般需要16个星期以上。为了解决阳极、特别是新阳极的破损问题,除了要改

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