锌电积用惰性阳极材料的研究现状

锌电积长期采用Ph—Ag合金为阳极。该阳极存在析氧过电位高、易腐蚀且污染阴极锌等问题,因此人们研究了各类新型阳极。阐述了国内外铅及铅合金阳极、复合电催化铅基阳极、钛基DSA阳极及其他基体阳极材料的研究现状,着重指出了铝基阳极材料具有较好的发展前景,并对未来锌电积用惰性阳极材料的发展趋势进行了展望。     

溶胶-凝胶技术提高不锈钢抗高温氧化及铝合金阳极氧化膜的耐蚀性能

采用溶胶-凝胶法在不锈钢基体表面制备ZrO₂和Al₂O₃涂层,并对铝合金阳极氧化膜进行封孔处理.采用高温循环氧化法研究ZrO₂和Al₂O₃涂层抗高温氧化性能,通过电化学阻抗谱和剥蚀法分析溶胶-凝胶法封孔后铝合金氧化膜的耐腐蚀性能.结果表明:ZrO₂和Al₂O₃涂层的抗高温氧化性能随涂层厚度增加而提高;铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能也随封孔次数的增加而提高,但当封孔处理超过8次后,阻抗值和腐蚀程度基本不随封孔次数发生变化;实施相同次数封孔处理后,Al₂O₃溶胶的封孔效果略优于ZrO₂溶胶的封孔效果.      

ZrO2粉体含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜特性的影响

为改善AZ91D镁合金微弧氧化的性能,向硅酸盐体系电解液中添加ZrO₂粉体来制备微弧氧化膜,对制备膜层的表面形貌、粗糙度、厚度及耐蚀性等性能进行了表征。结果表明：随电解液中ZrO₂加入量由0.5 g/L增加至2.5 g/L时,膜层的粗糙度由2.0μm逐渐增大至3.3μm,厚度由115μm逐渐减小至85μm;EDS结果显示,氧化膜的主要组成有O、Mg、Al、Si、Zr等元素;SEM观察显示,ZrO₂加入量较少时,微弧氧化膜表面裂纹较多,当其含量增加到1.5 g/L及以上时,氧化膜表面的微裂纹显著减少;电化学腐蚀结果表明,ZrO₂加入量为2.0 g/L时,膜层的腐蚀电流密度最小,耐蚀性最优,仅为0.93μA/cm²。     

高效电解二氧化锰电化学分析研究

采用循环伏安、线性伏安、电化学阻抗谱等分析测试手段并结合电解实验,系统地研究了硫酸体系下Mn²⁺的电化学氧化行为。结果表明,Mn²⁺→MnO₂的电氧化过程存在钝化现象,为实现MnO₂的高效电解,需合理控制阳极电位,从而避免析氧和生成MnO₄^?。升高电解温度可有效改善电解MnO₂过程的界面钝化;通过控制合理的阳极电流可获得更高的电流效率。在50 g/L H₂SO₄+25 g/L Mn²⁺电解液中,80℃下,当阳极电流密度为6 mA/cm²时,电流效率可达到96.6%。     

锌阳极的微观组织和腐蚀失效分析

通过分析失效锌阳极表面形成的约1 mm厚度的腐蚀产物层发现,腐蚀产物与基体结合牢固、不导电是导致阳极无法发挥保护作用的直接原因。锌阳极表面的腐蚀产物具有明显的分层结构,腐蚀产物形貌以片状产物居多,也有球状产物,片状产物主要为Zn₁₂（SO₄）₃Cl₃（OH）₅·5H₂O和Zn₄SO₄（OH）₆·5H₂O,球状产物主要为Zn₅（OH）₈Cl₂·H₂O;锌块中Pb、Cu、Fe含量（质量分数）略微超标,造成锌保护效率下降。当牺牲阳极受到杂散电流干扰,其表面会被快速极化呈钝化状态,以0.1mA·cm-2恒电流极化10 h,锌表面即发生严重钝化,失去其牺牲保护的作用。     

聚L-天冬氨酸/多壁碳纳米管复合膜修饰玻碳电极测定亚硝酸根

采用滴涂法和电聚合法制备了聚L-天冬氨酸/多壁碳纳米管复合膜修饰玻碳电极,利用循环伏安(CV)法研究了亚硝酸根 ( NO^-₂) 在该修饰电极上的电化学行为,建立了一种电化学测定NO^-₂的新方法。实验结果表明,该修饰电极对于 NO^-₂的氧化具有良好的电催化性能,并且显著促进 NO^-₂在电极表面的电化学过程。利用差分脉冲伏安法测定,在2.0 × 10^-6~2.0 × 10^-4 mol/L浓度范围内,NO^-₂的氧化峰电流与浓度呈现良好的线性关系,相关系数为 0.998 9。信噪比为 3 时,NO^-₂的检出限为 2.0 × 10^-7 mol/L。方法成功地用于环境水样中NO^-₂测定。     

K2ZrF6含量对ZrH1.8表面微弧氧化阻氢膜层的影响

采用微弧氧化技术在ZrH_1.8表面制备阻氢膜层,研究在Na₅P₃O₁₀-NaOH-Na₂EDTA电解液体系中K₂ZrF₆含量对膜层组织结构和阻氢性能的影响。借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)分析膜层的微观结构和物相组成。采用涂层测厚仪对膜层的厚度进行测量,通过真空脱氢实验表征膜层的阻氢性能。相比未加入K₂ZrF₆时,电解液中添加适量K₂ZrF₆有助于改善膜层的表面质量,减少膜层中微孔和裂纹等缺陷的出现。XRD分析表明,不同K₂ZrF₆浓度时ZrH_1.8表面微弧氧化制备的膜层均主要由m-ZrO₂,t-ZrO₂和少量c-ZrO₂相组成。膜层厚度和氢渗透降低因子(PRF)随K₂ZrF₆浓度的增加均呈先增大后减小趋势,当K₂ZrF₆为4g·L^-1时,膜层的厚度最大为68.7μm,PRF最大为13.1,且膜层中大尺寸缺陷较少,添加K₂ZrF₆制备的陶瓷膜的阻氢性能均得到提高。K₂ZrF₆添加剂的加入可以使ZrH_1.8表面微弧氧化膜层的厚度增大,致密性增强,进而阻氢性能提高,膜层表面质量也得到改善。     

钛基银电极的水热法制备与电活性

以硝酸银、聚乙二醇、水合肼、EDTA为原料,采用水热法制备了3种新型钛基银电极(Ag/Ti-N2H4,Ag/Ti-PEG,Ag/Ti-PEG-EDTA)。扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)表明,银颗粒在基体钛表面形成了稳定的沉积层,3种电极的表面呈现不同的结构特征,Ag/Ti-N2H4电极上形成了直径1μm银颗粒,Ag/Ti-PEG电极上形成了直径400～600nm银球形颗粒,Ag/Ti-PEG-EDTA电极上的银金属球形颗粒粒径最小,约为200～300nm,并且分布均匀、相互连接形成空间网状结构。在1mol·L-1NaOH溶液中,利用循环伏安法研究了这3种电极对肼氧化的电催化活性。结果表明,3种电极对肼都具有催化氧化作用,与多晶银电极相比(-0.35V),肼在这3种电极上的电化学氧化起始电位更低,Ag/Ti-PEG-EDTA和Ag/Ti-N2H4电极为-0.6V,Ag/Ti-PEG电极为-0.7V。在加入的肼为20mmol·L-1,在电位为-0.36V处,多晶银、Ag/Ti-N2H4,Ag/Ti-PEG和Ag/Ti-PEG-EDTA电极对肼氧化的阳极电流密度分别为2.5,33,42和51mA.cm-2。相比而言,Ag/Ti-PEG-EDTA和Ag/Ti-PEG电极对肼氧化的电活性最为优异,有望作为水合肼燃料电池的阳极材料。     

电解液中Li2SO4对ZAlSi12合金微弧氧化膜特性的影响

采用微弧氧化技术在ZAlSi12合金表面制备氧化膜,研究了Li₂SO₄的加入对微弧氧化膜性能的影响.随着电解液中Li₂SO₄含量增加,试样表面氧化膜变厚且粗糙.X射线衍射分析表明,微弧氧化膜主要由Al₂O₃相和莫来石相组成.加入Li₂SO₄且经微弧氧化处理得到的试样耐腐蚀性能优于未经微弧氧化处理的试样.      

铝阳极氧化膜常温封闭及添加剂的研究

铝阳极氧化过程中,铝阳极在硫酸溶液中发生一系列电化学反应,生成致密的六角形氧化膜层,其表面高达100m~2/g,这么巨大的比表面微孔和孔壁的强大吸附能力及膜层的电化学特性促进了铝阳极氧化着色工艺的发展,,为子增强膜孔的抗腐蚀、耐磨     

Electrochemical studies of the performance of different Pb-Ag anodes during and after zinc electrowinning

One Pb-0.25%Ag-0.1%Ca alloy anode and three commercial Pb-0.6%Ag, Pb-0.58%Ag and Pb-0.69%Ag alloys anodes have been studied by conventional electrochemical methods and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in acid zinc sulphate electrolyte with and without MnSO₄ additions to evaluate their activity and corrosion behaviour. At a current density of 50 m Acm⁻² and 38 °C, the polished surface of the anode Pb-0.69%Ag alloy had the lowest overpotential, followed closely by that of anodes Pb-0.6%Ag and Pb-0.58%Ag alloys and then anode Pb-0.25%Ag-0.1%Ca alloy in a bath with and without MnSO₄ additions. Also, during potential decay period after 5 h electrolysis, the polished surfaces showed that anode Pb-0.69%Ag alloy had the lowest corrosion current among the four examined anodes, followed by anodes Pb-0.6%Ag, Pb-0.25%Ag-0.1%Ca alloys and Pb-0.58%Ag alloy.     

Potentiostatic studies of the influence of temperature on lead-silver anodes during electrowinning and decay period

The electrochemical behaviour of the Pb-0.7% Ag anode has been investigated in zinc sulphuric acid electrolyte containing 5, 8, 12?g/L Mn²⁺ by electrochemical measurements at different temperatures of 35°C, 40°C, 45°C. It was observed by cyclic voltammetry before electrolysis that temperature increase from 35°C to 45°C resulted in a decrease in the oxidation peak I (Pb → PbSO₄) and an increase in the oxygen evolution peak II (2H₂O → O₂?+?4H⁺?+?4e). At 2.01?V/SHE, the current densities of Pb-0.7% Ag anode in sulphuric acid solution containing 8?g/L Mn²⁺ at 35°C, 40°C and 45°C increased from 26.5 at 35°C to 28.5 and 37.7?mA/cm² at 40 and 45°C, respectively. In the presence of ZnSO₄ addition to the sulphuric acid solution, the anodic current of oxygen evolution at 2.01?V/SHE decreased by ～ 18% at 40°C. After 2?h of potentiostatic polarisation in the presence of zinc sulphate addition at 2.01?V/SHE, electrochemical Noise Measurements showed that the admittance (corrosion rate) of the Pb-0.7% Ag anode in the zinc electrolyte increased with the increase in temperatures during decay. This tendency was also confirmed by linear polarisation and impedance measurements.     

高铝青铜粉体超音速等离子喷涂层感应重熔后的组织及性能

为了改善涂层的组织和性能,对超音速等离子喷涂技术制备的高铝青铜涂层进行高频感应重熔处理,研究重熔后涂层的微观组织结构特征和界面结合状态.感应重熔前涂层具有层流状组织特点,含有少量氧化渣、孔隙及未完全熔融颗粒,涂层与基体间以机械结合为主.感应重熔能消除未熔颗粒和夹杂,使组织致密、均匀,组织的层流特征弱化,孔隙率有所下降.基体元素和涂层元素相互扩散,在界面形成一条明显的白亮带,呈冶金结合状态,结合牢固,涂层的结合性能有所改善.重熔后扩散带和涂层表面的硬度较高,界面结合强度也由重熔前的25.110提升至83.358 MPa.      

西沙严酷海洋大气环境下AZ31镁合金的长周期腐蚀行为

通过现场暴露实验,研究了AZ31镁合金在西沙海洋大气环境下暴露4 a的长周期腐蚀行为.利用扫描电镜观察表面、截面的腐蚀产物以及去除腐蚀产物后的腐蚀形貌,并用能谱分析及X射线衍射仪对腐蚀产物的元素含量及相组成进行分析.研究结果表明,AZ31镁合金在西沙海洋大气环境下发生了较为严重的腐蚀,4 a内的平均腐蚀速度为11.95μm·a-1.Cl-和CO₂在镁合金的腐蚀过程中起着至关重要的作用.吸附液膜中的Cl-主要破坏镁合金的保护膜,使镁合金发生阳极溶解;而CO₂则会中和阴极反应产生的碱性离子并与Mg（OH）2发生反应生成含不同结晶水的Mg₅（CO₃）₄（OH）₂·xH₂O表层腐蚀产物.由于表层腐蚀产物阻挡了CO₂和Cl-向镁合金表面的传输,靠近基体处的腐蚀产物主要为Mg（OH）₂.      

石墨烯/纳米氧化铝修饰电极方波阳极溶出伏安法测定土壤中锑

锑是一种有毒且应用广泛的工业添加剂,但锑是可疑致癌物,对人体及环境生物具有毒性作用,因此锑含量的测定是环境评价的必然要求。实验制备了一种石墨烯/纳米氧化铝复合膜修饰电极,探讨了Sb(III)在该修饰电极上的伏安溶出特性,建立了方波溶出伏安法测定Sb(III)的方法。该复合膜呈疏松多孔结构,具有较大的比表面积和良好的导电性,对Sb(III)具有灵敏的电化学响应。在优化的实验条件下,溶出峰电流与Sb(III)浓度在1.0×10^-7~1.0×10^-5 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为1×10^-7 mol/L。对某工厂周边土壤样品微波消解处理后,采用方波阳极溶出伏安法测定了锑含量,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为3.1%~3.9%;土壤样品中锑的含量在0.901~1.290mg/kg;与原子吸收光谱法的测量结果进行对比,一致性较好。     

有菌和无菌体系下辉铜矿氧化电化学

运用循环伏安曲线、稳态极化曲线和Tafel曲线等电化学手段以及X射线光电能谱（XPS）法研究了辉铜矿在有菌和无菌体系下氧化过程的电化学行为.研究结果验证了辉铜矿在有菌体系和无菌体系下的两步氧化溶解机理,第一步氧化反应为辉铜矿不断氧化生成缺铜的中间产物Cu_xS（1≤x<2）,直至生成CuS,在较低电位下即可进行;第二步反应为中间产物CuS的氧化,需要在较高电位下才可进行,反应速率较慢,是整个氧化反应的限制性步骤.循环伏安实验显示有菌体系电流密度明显大于无菌体系,表明细菌加快了辉铜矿的氧化速率.稳态极化实验显示辉铜矿点蚀电位较低,无菌体系第一段反应活化区电位范围小于有菌体系,表明辉铜矿氧化过程生成的中间产物硫膜具有钝化效应,细菌可以通过自身氧化作用破坏硫膜,减弱辉铜矿表面的钝化效果,加快辉铜矿的氧化溶解速率.X射线光电子能谱分析显示电极表面钝化层物质组成复杂,包含了CuS、多硫化物（S_n2-）、（S0）和含（SO₄2-）的氧化中间产物等多种物质,其中主要的钝化物为CuS,表明辉铜矿的氧化遵循多硫化物途径.      

低温取向硅钢硅酸镁底层形成过程

 取向硅钢硅酸镁底层是产品结构的重要组成部分,低温取向硅钢底层的控制是难点,也是限制产品性能提升的瓶颈。以往对取向硅钢硅酸镁底层的形成研究较少,高磁感取向硅钢薄规格化高性能产品开发及品质提升缺乏理论支撑。为此,采用高温退火中断试验法对低温取向硅钢硅酸镁底层的形成过程进行了模拟,研究了底层的微观结构、成分特征的演变规律,明确了硅酸镁底层在高温退火过程中的反应形成过程。温度约为900 ℃时,样品表面开始发生Mg₂SiO₄颗粒的形核,随着温度继续升高,Mg₂SiO₄晶核不断长大;温度约为1 050 ℃时,样品表面的Mg₂SiO₄开始致密化,温度约为1 100 ℃时,表层硅酸镁的致密化基本完成,硅酸镁底层形成的关键温度为900～1 100 ℃。另外,研究中发现,在硅酸镁底层的下方生成的Al₂O₃·MgO尖晶石颗粒连结基体和Mg₂SiO₄,形成了“钉扎”结合层。硅酸镁底层形成过程MgO中的Mg2+由表面向氧化膜内扩散并与SiO₂反应,同时氧化膜内SiO₂发生熟化,1 000 ℃以上基板中的AlN分解释放出的铝则向氧化膜交界及通过氧化膜向表面扩散与Mg₂SiO₄等反应形成尖晶石。优良的底层结构形成是由原脱碳退火氧化膜表层1 μm左右形成致密的Mg₂SiO₄,其余2～3 μm厚度转化成一定数量的椭球Al₂O₃·MgO的尖晶石“钉扎”结合层,其主要控制方向为提高氧化膜活性、选用高活性MgO、添加低熔点反应助剂等。