电积锌用铅基合金的晶界特征分布优化

发布时间：2017-08-29 10:29

  本文关键词：电积锌用铅基合金的晶界特征分布优化

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【摘要】：在湿法炼锌的生产过程中一直使用铅基合金作为阳极板,其存在抗晶界腐蚀性能较差,使用寿命较短等缺点。本文选取Pb-Ag合金和Pb-Ag-Ca-Sr合金,采用晶界工程技术优化合金的晶界特征分布,对总形变量、热处理时间对铅基合金晶界特征分布的影响进行了研究,并采用腐蚀测试对优化结果进行验证。同时,针对铅银合金易蠕变变形以及银含量较高的缺点,对其进行抗蠕变性能和电化学性能的研究。研究结果表明：(1) 铅基合金样品表面分布有呈条纹状的富银相,且随着总形变量的增加,银元素分布更加均匀,有利于析氧过电位的降低和抗腐蚀性能的提高。(2)Pb-Ag合金中∑3n晶界的比例随着轧制总形变量的增大先增加后减少,在总形变量为90%时比例最高,一般大角度晶界的网络连通性基本被打断,晶界特征分布优化效果较好。Pb-Ag-Ca-Sr合金中∑3n晶界的比例随着总形变量的增加逐渐减小,一般大角度晶界网络的连通性无法被充分打断。经270℃热处理5-10 min之后,Pb-Ag-Ca-Sr合金中∑3n晶界的比例大量增加,一般大角度晶界网络的连通性被充分打断。而Pb-Ag合金在270℃热处理5 min之后,无法进一步优化其晶界特征分布。Pb-Ag合金通过较大形变量的轧制过程便可以获得含大量∑3晶界的晶界特征分布,而Pb-Ag-Ca-Sr合金仅通过轧制变形过程无法实现这一优化,需对其进行高温短时间热处理来达到优化其晶界特征分布的目的。(3) 采用晶界特征分布优化后的铅银合金腐蚀速率明显降低,腐蚀层均匀致密,腐蚀产物颗粒结合力较好,腐蚀坑较小,有效的改善了抗腐蚀性能。(4)Pb-Ag合金具有比纯铅更加优异的抗蠕变性能。随着应力的增加,Pb-Ag合金的蠕变速率逐渐增大,位错运动是其蠕变速率的控制机制。Pb-Ag合金的抗蠕变性能随着轧制总形变量的增大而逐渐降低；在270℃热处理5 min之后,Pb-Ag合金的蠕变速率大大降低,即总形变量较大的Pb-Ag合金可以通过高温短时间热处理对其抗蠕变性能进行改善。(5) 银元素的添加改善了铅合金的析氧电催化活性,且随着银含量的增加,析氧电位逐渐降低；同时银元素的添加提高了合金的抗腐蚀性能。
【关键词】：电积锌 铅合金 晶界特征分布优化 晶界腐蚀 蠕变
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF813;TG146.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-21
• 1.1 湿法炼锌技术10-12
• 1.2 湿法炼锌阳极材料12-16
• 1.2.1 铅及铅基合金阳极12-14
• 1.2.2 钛基DSA阳极14-15
• 1.2.3 其它基体合金阳极15-16
• 1.3 铅合金的晶界特征分布优化16-18
• 1.3.1 晶界工程定义16-17
• 1.3.2 晶界工程分类17
• 1.3.3 铅合金的晶界工程研究现状17-18
• 1.4 研究内容、特色及难点18-21
• 1.4.1 研究内容18-19
• 1.4.2 研究特色与难点19
• 1.4.3 预期目标和创新点19-21
• 2 铅基合金阳极材料的制备与表征技术21-26
• 2.1 实验材料及仪器设备21-22
• 2.2 铅基合金阳极材料的制备22-23
• 2.2.1 熔炼铸造22
• 2.2.2 轧制形变22-23
• 2.2.3 热处理23
• 2.3 表征测试技术23-26
• 2.3.1 扫描电子显微镜23-24
• 2.3.2 电子背散射衍射技术24
• 2.3.3 抗蠕变性能测试24-25
• 2.3.4 电化学性能测试25-26
• 3 轧制热处理工艺对铅基合金晶界特征分布优化的影响26-40
• 3.1 实验方法26
• 3.2 实验结果与讨论26-38
• 3.2.1 不同轧制总形变量试样的形貌26-29
• 3.2.2 不同轧制总形变量试样的GBCD29-36
• 3.2.3 热处理前后试样的GBCD36-38
• 3.3 本章小结38-40
• 4 轧制热处理工艺对铅银合金抗腐蚀性能的影响40-44
• 4.1 实验方法40
• 4.2 实验结果与讨论40-43
• 4.2.1 腐蚀失重测定40-41
• 4.2.2 腐蚀形貌观察41-43
• 4.3 本章小结43-44
• 5 铅银合金的抗蠕变性能研究44-50
• 5.1 实验方法44
• 5.2 实验结果与讨论44-49
• 5.2.1 银元素对抗蠕变性能的影响44-45
• 5.2.2 不同应力对抗蠕变性能的影响45-47
• 5.2.3 轧制总形变量对抗蠕变性能的影响47
• 5.2.4 热处理对抗蠕变性能的影响47-49
• 5.3 本章小结49-50
• 6 铅银合金的电化学性能研究50-54
• 6.1 实验方法50
• 6.2 实验结果与讨论50-53
• 6.2.1 恒流极化50-51
• 6.2.2 循环伏安51-52
• 6.2.3 Tafel曲线52-53
• 6.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-61
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 曾曙，王新民，李金洋;湿法冶金中钛基二氧化锰阳极的研究[J];广东有色金属学报;1996年01期

2 周松兵;郭忠诚;陈步明;黄茜;;电沉积铅银合金阳极与铸造铅银合金阳极的性能[J];材料保护;2013年08期

3 王卫国;周邦新;冯柳;张欣;夏爽;;冷轧变形Pb-Ca-Sn-Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布[J];金属学报;2006年07期

4 刘漫博;朱军;陈超;;多元合金阳极在锌电积生产中的对比试验研究[J];湿法冶金;2007年04期

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本文编号：752800