《濕法冶金用Pb-Ag-RE合金陽極腐蝕機制及析氧行為的微觀研究》是依託中南大學，由呂曉軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：濕法冶金用Pb-Ag-RE合金陽極腐蝕機制及析氧行為的微觀研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂曉軍
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究低成本高性能Pb合金陽極是濕法冶金過程節能降耗的熱點，申請人前期提出的低銀Pb-Ag-RE合金陽極，可改善陽極性能並降低成本。為進一步最佳化設計Pb-Ag-RE陽極的成分、結構和性能，本項目擬開展RE對Pb-Ag-RE三元合金陽極金相組織、氧化膜結構及電化學性能的影響機制研究。 項目在獲得成分和金相組織可控的Pb-Ag-RE三元合金的基礎上，剖析RE元素對金相組織的作用機理；通過電化學掃描探針顯微鏡等手段，研究各金相組織在極化過程中表面氧化膜的物相演變及結構特性，建立金相組織-氧化膜結構關係模型，闡述RE對氧化膜形成過程及結構的影響機制；研究氧化膜的微觀腐蝕過程及氧化膜｜溶液界面的析氧歷程，揭示RE對Pb-Ag-RE合金陽極電化學性能的影響機制。 項目成果可為耐腐蝕、高析氧電催化活性、高強度低Ag含量Pb-Ag-RE三元合金陽極的設計提供理論支持，並促進Pb合金金相電化學的發展。
結題摘要
項目製備了成分和金相組織可控的Pb-Ag-RE三元合金，剖析了RE元素對金相組織的作用機理；分析了氧化膜的生長機制，闡述了RE對氧化膜形成過程及結構的影響；研究了Pb-Ag-RE合金陽極的電化學行為和腐蝕行為，並對析氧過程進行了分析。 (1) 研究了Pb合金的製備工藝，確定最佳熔煉溫度為650oC。製備了不同成分與含量的Pb-Ag-RE合金，Pb-Ag合金固溶體為柱狀晶，排列整齊，晶粒與晶粒之間存在Pb-Ag共晶相。RE使晶粒由柱狀晶變為等軸晶，晶粒內部均勻分布有大量的第二相。採用壓延和熱處理，調控Pb合金的金相，壓延面的晶界密度明顯變小，偏聚相被破壞，亞晶在快速熱處理中數量減少。 (2)研究總結了Pb基合金的組織結構對氧化膜物相演變的影響規律；RE含量增加可以使表面膜層變厚，更加穩定。氧化膜越穩定，膜層修復速度越慢，減少基底的氧化腐蝕，降低陽極的腐蝕速率。壓延工藝使陽極膜層的厚度增加，具有更緻密的結構，從而增強耐腐蝕性能。表面熱處理工藝通過亞晶的消除，通過亞晶長大，降低亞晶界比例，有利於氧化膜的快速生長。 (3)研究了Pb-Ag-RE合金陽極的電化學行為和耐腐蝕性能。RE的加入可細化和淨化晶界，大大減少晶界和枝晶界腐蝕。過多的稀土易產生偏聚，導致局部腐蝕。而壓延陽極在橫截面上沒有連續完整的晶界和枝晶界網路，且晶界密度小，腐蝕只能一層一層地向內部發展，大大降低了腐蝕速率。通過快速熱處理，在不影響二次相離散分布的基礎上，通過亞晶長大，降低了亞晶界比例，從而有更好的耐蝕性。 (4) 分析了Pb-Ag-RE 合金在電解液中的陽極析氧過程，對比研究了Pb-Ag 和Pb-Ag-RE兩種合金在含氟/氯H2SO4溶液中的析氧催化行為。RE使氧化膜層外部的膜層疏鬆，穩定性提高，減少鱗片脫落。RE使基底的晶界密度減少，晶界細化，減少晶間腐蝕。壓延陽極和熱處理陽極的tafel曲線表現出明顯的雙斜率特性，速控步驟與反應活性位點處水分子的吸附有關。 項目成果可為高性能Pb合金陽極的設計提供理論支持，對降低陽極原料消耗和成本，減少陽極腐蝕，提高陰極產品質量，具有重要的工業意義。
