收藏本站
《昆明理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钛基复合电极材料的性能与生产应用研究

许健  
【摘要】:有色金属湿法冶炼工业是耗能大户。在电解沉积过程中,阳极是整个电化学反应体系的核心主体,其电解过程稳定性是容易被人忽视的环节,成为降低电积能耗的瓶颈。近年来,涂层钛电极因为具有尺寸稳定、析气过电位低、耐蚀性好、质量轻、强度高等优点,而一直成为该领域的研究热点。然而目前对钛阳极的研究较多的是围绕着钛基体表面涂层材料的调配和工艺优化展开,而载体材料对电极性能影响的研究却普遍被忽略。 本文作者从基体材料的组成结构设计入手,打破传统电极采用单一金属(或合金)作为电极基体材料的结构模式,提出了层状复合结构的“三明治”式电极基体材料设计方案,制备成由铝或铜为内芯而外层由钛包覆的层状复合电极材料。通过对不同工艺参数下的Ti-Al、Ti-Cu层状复合材料进行界面形貌、导电性、界面结合强度和电化学性能分析等研究,结合试样制备工艺,对热压扩散焊接工艺参数进行了优化。制备Ti-A1层状复合材料的最佳工艺为:复合温度550℃,保温时间90min,恒压6MPa,通入氩气保护;制备Ti-Cu层状复合材料的最佳工艺为:复合温度800℃,恒压10MPa、保温时间60min、通入氩气保护。 在电极基体材料上涂覆Ti/Ru02析氯涂层和Ti/IrO2-Ta2O5析氧涂层制成DSA阳极,对各种涂层阳极进行了表面形貌观察和电化学性能测试,分析比较Ti-Al、Ti-Cu两种不同内芯的层状复合材料的电化学性能。在LSV和CV分析测试中发现,层状复合基体材料阳极的电化掌性能却有明显的增强,采用EIS分析方法对不同电极材料的电化学催化特点进行分析,认为层状复合电极材料的性能提升并非由活性氧化物涂层析氧电催化能力的提高所直接引起的,而是由电极基体部分的电阻减小,使得电极整体电阻的减小,表现出从电极到反应物的电子完整传递过程的阻力降低,从而有效提高了阳极板的电化学性能。 验证了复合阳极材料在实际生产电解中的应用效果,分别在150~350A/m2的电流密度下进行了模拟生产实验。对其电积槽电压、电流效率、电能单耗和阴极镍品质进行了研究,结果表明Ti-Al、Ti-Cu复合电极的槽电压比传统电极板低约70-150mv,其槽电压降低约2.3-5.0%;电流效率与传统电极板比提高了9.7%和7.3%,其中Ti-Cu复合电极节省直流电耗10.1%,节能降耗效果明显;层状复合电极材料的阴极镍产品质量优良,成分合格。对层状复合电极材料的节能降耗机理进行了分析,认为层状复合材料充分发挥各层金属的特殊性质,使得极板表面的电流分布更加均匀,提高了电流效率,结合铝、铜极板内芯槽电压降低和电化学性能增强,综合作用于电解过程,降低了电能消耗。 文献检索表明目前国内外尚未见此报道。本项目的研究不仅对降低湿法冶金工业能耗意义重大,而且还可推动电化学工业的技术进步,对电极材料应用行业将具有深远的历史意义,为建设节约型、低能耗的可持续发展社会作出贡献。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TF823

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 蒋斌;邢丕峰;魏成富;郭建军;;Ti-Cu扩散连接研究现状[J];热加工工艺;2013年03期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周海晖,陈范才,赵常就;环氧板二氧化铅电极的制备及其性能测试[J];表面技术;2000年02期
2 陈振方;蒋汉瀛;;PbO_2-ABS塑料电极的研制及其性能[J];材料保护;1992年01期
3 王桂清,刘敏娜;聚丙烯塑料板基体二氧化铅电极的制备[J];材料保护;1995年03期
4 刘晓涛,张延安,崔建忠;层状金属复合材料生产工艺及其新进展[J];材料导报;2002年07期
5 李亚江;S.A.Gerasimov;王娟;马海军;任江伟;;Ti/Al异种材料真空扩散焊及界面结构研究[J];材料科学与工艺;2007年02期
6 陶自春,罗启富,潘建跃;铱系涂层钛阳极的研究进展[J];材料科学与工程学报;2003年01期
7 李正华;;生产复合板的主要方法及其基本特点[J];稀有金属材料与工程;1990年01期
8 潘会波;我国钛阳极开发应用现状及水平[J];稀有金属材料与工程;1999年06期
9 姚为;吴爱萍;邹贵生;任家烈;;Ti/Al扩散焊的接头组织结构及其形成规律[J];稀有金属材料与工程;2007年04期
10 刘旭东,邹智敏,曹小明,张洪延,张劲松;铅酸蓄电池三维网络碳化硅板栅和极板内电流的分布[J];材料研究学报;2004年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毛祖永;;湿法炼锌系统砷、锑、锗开路量的研究与实践[J];四川有色金属;2006年03期
2 王来应,王晓东;石墨滑片的研制[J];工程塑料应用;1999年08期
3 牛治淮;高级仿瓷涂料的技术原理与开发应用[J];安徽工学院学报;1995年01期
4 鲁道荣;添加剂在铜电解精炼中的电化学行为的研究[J];安徽化工;2002年03期
5 严怡芹,倪光明;微量铈离子在酸性电镀锡过程中沉积机理的探讨[J];安徽师大学报(自然科学版);1994年04期
6 张建;王皖;王新华;;复合板带生产技术的发展[J];安徽冶金;2001年02期
7 潘晓亮;高芝;谢世坤;左孝青;;金属层状材料的复合技术及其新进展[J];安徽冶金;2008年04期
8 陈荣志;金属氧化物阳极的失效行为研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2000年03期
9 甘雄,马稳;析氢催化电极的研究概述[J];安阳师范学院学报;2004年05期
10 张文峰,朱荻;纳米晶复合材料电沉积工艺的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李宁;黎德育;周德瑞;仓知三夫;;真空扩散焊法制备铅锡合金阳极的组织与性能[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
2 王新葵;李宁;张景双;武刚;;苯并三氮唑在锌上的缓蚀行为[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
3 耿秋菊;周荣明;印仁和;郁祖湛;;冷轧钢板表面电解涂覆薄层二氧化硅过程的研究 Ⅱ.机理研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
4 耿秋菊;周荣明;印仁和;郁祖湛;;冷轧钢板表面电解涂覆薄层二氧化硅过程研究 Ⅰ.电解工艺对表面涂硅量的影响[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
5 王池;陈幼云;周长虹;;单一型环保碱性无氰镀锌光亮剂的研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
6 孙建军;谢步高;;半导体芯片铜线工艺中的添加剂作用机理研究进展[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
7 徐海清;钟洪胜;胡耀红;陈力格;张招贤;赵国鹏;;酸性氯化铜蚀刻废液电解再生工艺阳极的筛选研究[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
8 杨慧群;罗立群;管俊芳;;红土镍矿加工技术研究进展[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
9 杨鹏;郑宏涛;罗涛;梁恺;;LZB型全自动立式压滤机及其选矿应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
10 张记东;;提高碲渣中有价金属浸出率的工艺研究[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄惠;导电聚苯胺和聚苯胺复合阳极材料的制备及电化学性能研究[D];昆明理工大学;2009年
2 徐耀兵;中间盐法石煤灰渣酸浸提钒工艺的试验研究[D];浙江大学;2009年
3 章江洪;电镀锌稀土转化膜工艺及机理研究[D];昆明理工大学;2010年
4 许春富;锌电积能耗及节能研究[D];昆明理工大学;2009年
5 蒋明华;兰坪低品位氧化铅锌矿矿冶新工艺研究[D];昆明理工大学;2007年
6 梁铎强;富锗闪锌矿氧压酸浸过程中锗的行为研究[D];昆明理工大学;2008年
7 刘春侠;锗在锌电积中的行为及添加剂作用的研究[D];昆明理工大学;2008年
8 刘大春;从含锌铟复杂物料中提取金属铟新工艺的研究[D];昆明理工大学;2008年
9 陈步明;新型节能阳极材料制备技术及电化学性能研究[D];昆明理工大学;2009年
10 张启波;咪唑基离子液体在锌电沉积中的作用机理研究[D];昆明理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李新义;红壤土壤腐蚀直接、连续监测技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 黄国雅;电沉积法制备ZnSe薄膜[D];长春理工大学;2010年
3 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
4 贾红;氧化物半导体的湿化学法制备[D];浙江理工大学;2010年
5 逄锦程;Al-Pb合金组织性能及高温变形行为研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王喆;铜互连层电化学机械抛光试验台及电解液研究[D];大连理工大学;2010年
7 刘兰;导电高分子修饰活性炭电极的制备与电化学性能研究[D];中国海洋大学;2010年
8 李利民;含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
9 王建兴;镍—钴/镍/镍—钴多层膜的制备及耐腐蚀性研究[D];湘潭大学;2010年
10 谢小运;TM-450阀控式密封铅酸蓄电池设计及板栅合金研究[D];湘潭大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 宋玉强;李世春;杜光辉;;Ti/Cu扩散溶解层的组织结构和形成规律[J];材料科学与工艺;2010年03期
2 苏小鹏;罗国强;沈强;曾浩;王传彬;张联盟;;TC4/OFC真空扩散焊接研究[J];稀有金属材料与工程;2010年11期
3 宋敏霞,赵熹华,郭伟,冯吉才;钛合金与其它金属材料扩散连接研究现状与发展[J];焊接;2005年01期
4 张中元,林兆荣,王文平,黄卫东;扩散焊接理论模型[J];航空制造工程;1996年05期
5 余洪;金属钛及其合金[J];汽车工艺与材料;2004年12期
6 顾援,王勇刚,傅思祖,吴江,余松玉,万炳根,周关林,王欣,韩国强,曾一新,马民勋;实验测定铜在0.4~0.8TPa压力范围内的冲击绝热线[J];强激光与粒子束;1991年01期
7 杜光辉;宋玉强;李世春;;Ti-Cu固相扩散界面研究[J];热加工工艺;2007年03期
8 孙义娇;郭学锋;;高性能AZ91D镁合金瞬时液相扩散焊工艺初步研究[J];热加工工艺;2011年11期
9 张凯锋,吴为;TB2/Cu/TB2扩散焊的界面反应[J];中国有色金属学报;2000年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡天晓,鞠鹤,武宏让;β-PbO_2电极的改性制备及其性能[J];表面技术;2002年05期
2 张玉萍,鞠鹤,武宏让,李广忠;铂复合电极研究进展[J];表面技术;2005年05期
3 陈振方,舒余德,蒋汉瀛,陈新民;新型钛基二氧化铅阳极的研制及其性能的研究[J];材料保护;1989年03期
4 陈振方;蒋汉瀛;;PbO_2-ABS塑料电极的研制及其性能[J];材料保护;1992年01期
5 胡吉明,吴继勋,孟惠民,张抒洁,杨德钧;Ti基IrO_2+Ta_2O_5涂层中氧化物附着量的XRF分析[J];材料保护;2000年04期
6 赵鹏飞,康慧;Al-Ti异种合金真空钎焊的研究[J];材料工程;2001年04期
7 王达健,张雄飞,郭芳林;铝/钛复合氧化物的稳定相分析与SiC键合相变[J];材料科学与工艺;2000年04期
8 李亚江;S.A.Gerasimov;王娟;马海军;任江伟;;Ti/Al异种材料真空扩散焊及界面结构研究[J];材料科学与工艺;2007年02期
9 唐电;;电化学工业用电极材料[J];材料科学与工程;1989年01期
10 陶自春,潘建跃,罗启富;铂中间层的制备及对铱钽涂层钛阳极性能的影响[J];材料科学与工程学报;2004年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 严伟;热氧化工业纯钛表面硬化层的结构与性能[D];浙江大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尚成嘉,孟宪梅,张志强,职任涛;Al_2O_3/ZrO_2层状复合陶瓷的研究[J];北京科技大学学报;1998年01期
2 雷立旭,张卫锋,胡猛,Dermot O'Hare;层状复合金属氢氧化物:结构、性质及其应用[J];无机化学学报;2005年04期
3 郭海,黄勇,李建保;层状氮化硅陶瓷的性能与结构[J];硅酸盐学报;1997年05期
4 杨辉,吴义兵,葛曼珍;相变增韧和层状复合协同强韧化Al_2O_3陶瓷[J];陶瓷学报;1998年04期
5 李冬云,乔冠军,金志浩;层状复合陶瓷材料的研究进展[J];无机材料学报;2002年01期
6 周生刚;张瑾;竺培显;孙勇;黄子良;;Pb-Sn-Al复合电极的制备及其性能初步研究[J];云南大学学报(自然科学版);2009年06期
7 张志强,尚成嘉,职任涛;氧化铝层状复合陶瓷的断裂机理[J];材料研究学报;1995年05期
8 竺培显;周生刚;孙勇;陈敬超;黄子良;孙丽达;;Bi对Pb-Al层状复合电极材料制备与性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2010年05期
9 羿旭明;层状复合材料结构边缘效应非线性分析[J];数学杂志;1994年01期
10 罗永明,潘伟,陈健,郑仕远;SiC/W层状复合材料力学性能与显微结构的研究[J];材料导报;2000年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林彦军;李凯涛;韦强;;以碳酸氢铵制备层状复合金属氢氧化物的研究[A];中国化学会第28届学术年会第5分会场摘要集[C];2012年
2 郑小平;张卫文;邵明;李元元;;双流连铸制备层状金属复合材料的研究及其应用[A];第二届层压金属复合材料生产技术开发与应用学术研讨会文集[C];2010年
3 崔连军;杨京;程建春;;层状复合板粘结特性评价[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年
4 曾宏;况春江;张久兴;岳明;;层状复合磁制冷材料制备研究[A];全国磁热效应材料和磁制冷技术学术研讨会论文集[C];2009年
5 杨大峰;刘国权;杜忠华;;层状复合板抗弹侵彻理论计算模型研究[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
6 王元刚;吴蒙华;赵福令;王津;刘宇;;微细电火花加工精度控制方法研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
7 魏志刚;李永池;胡时胜;胡秀章;;两相钨合金复合材料的绝热剪切变形局域化研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
8 杨志新;袁松虎;陆晓华;;Graphite-PTFE与AC-PTFE复合电极对4-氯酚的电Fenton降解研究[A];第二届全国环境化学学术报告会论文集[C];2004年
9 石兴;张跃;;致密LSM/YSZ复合电极的显微结构和电性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
10 卿小霞;刘素琴;黄可龙;杨幼平;李艳华;;Co_3O_4/碳纳米管复合电极的电容性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李超;中科院成功制备出两种复合电极材料[N];中国建材报;2011年
2 市科发;我市“铝基复合材料工程技术研究中心”建设成效显著[N];镇江日报;2007年
3 陈世军;金属也有“变形金刚”[N];大众科技报;2004年
4 翟丽君 郭永喜 杨海波;钛合金基体价值凸显前景广阔[N];中国有色金属报;2010年
5 西宁特钢规划院 郭钧 臧雨霖;康斯迪电炉正式投产[N];中国冶金报;2000年
6 姚树镇;玻璃钢船艇用材须慎选[N];中国船舶报;2004年
7 窦光宇;功能奇特的复合材料[N];山东科技报;2001年
8 巢新蕊;直面竞争力缺失 钨类企业探寻出路[N];中国高新技术产业导报;2005年
9 李伟;纳米复相陶瓷材料研究有突破[N];中国化工报;2004年
10 杨佳琪;表面工程技术解决深层次难题[N];中国航空报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周生刚;Pb-Al层状复合节能阳极制备及其性能研究[D];昆明理工大学;2011年
2 余永强;层状复合岩体爆破损伤断裂机理及工程应用研究[D];重庆大学;2003年
3 杨震琦;层状复合结构动态力学行为及应力波传播特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 万红;TbDyFe薄膜的磁致伸缩性能及其与弹性、压电衬底复合效应研究[D];国防科学技术大学;2005年
5 员冬玲;层状复合陶瓷喷嘴的设计制造及其应用研究[D];山东大学;2009年
6 张燕萍;基于纳米碳及其金属氧化物复合电极的超级电容研究[D];华东师范大学;2010年
7 丹媛媛;PbO_2基纳米氧化物复合功能电极材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2011年
8 刘泽;固体氧化物燃料电池中功能复合电极的制备与表征[D];中国矿业大学(北京);2009年
9 刘兆阅;染料敏化复合氧化物纳米晶电极的光电化学性质研究[D];吉林大学;2005年
10 池波;钴尖晶石水电解用复合阳极的制备及性能研究[D];清华大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨秀琴;Ti-Al层状复合电极材料制备工艺与性能的研究[D];昆明理工大学;2010年
2 许健;钛基复合电极材料的性能与生产应用研究[D];昆明理工大学;2011年
3 任涛;基于数值方法的层状复合结构强度分析与研究[D];华中科技大学;2011年
4 周生刚;第三组元改善Al、Pb界面结合状况及其材料性能的研究[D];昆明理工大学;2009年
5 张晓宁;层状复合电磁屏蔽材料的设计与制备[D];北京工业大学;2000年
6 黄子良;Pb-Al复合电极材料制备技术及性能的研究[D];昆明理工大学;2009年
7 马玉柱;ZrO_2/Al_2O_3系层状复合陶瓷材料的研究[D];重庆大学;2002年
8 陈燕俊;贵金属层叠复合材料的制备工艺与界面研究[D];浙江大学;2001年
9 梁广超;芳香衍生物在疏水性复合电极上的电化学行为[D];福建师范大学;2012年
10 陈浩;镁复合电极的电化学行为研究[D];重庆大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026