鈦基鈦錳復(fù)合陽極材料的制備及性能.pdf

1、本文針對傳統(tǒng)鈦基鈦錳復(fù)合陽極材料在使用過程中出現(xiàn)的電解產(chǎn)品難以剝離、陽極材料本身脆性大、易斷裂的問題,以及實際生產(chǎn)中接近或已達(dá)到服役年限的大量純鈦陽極的重復(fù)利用問題,采用錳元素粉末,表面熱處理改性純鈦陽極板的固相反應(yīng)燒結(jié)原理,通過雙溫滲錳技術(shù)制備得到了一種新型工業(yè)生產(chǎn)電解二氧化錳EMD用鈦基鈦錳復(fù)合陽極材料。
　　 通過XRD、SEM、電子探針等手段對燒結(jié)制備的新鈦基鈦錳復(fù)合陽極材料的微觀結(jié)構(gòu)(表面形貌和滲層結(jié)構(gòu))進(jìn)行了研究。研

2、究結(jié)果表明,通過不同的燒結(jié)工藝制備的復(fù)合陽極具有致密的表面結(jié)構(gòu)和相對增大的陽極有效表面積,基體與涂層具有良好的冶金結(jié)合,涂層分為靠近表面的富錳(TiMn2)層和靠近基體的針狀的α+β合金層。復(fù)合材料在制備滲錳的高溫保溫過程中的擴(kuò)散速率常數(shù)隨溫度的變化較好的遵守Arrhenius公式,其高溫保溫階段的表觀激活能為98978.17J·mol-1。
　　 在燒結(jié)制備鈦基鈦錳復(fù)合陽極材料的過程中,根據(jù)燒結(jié)前后重量的變化,以控制后續(xù)生產(chǎn)中

3、的刷涂量。并結(jié)合電化學(xué)測試、室溫力學(xué)拉伸等檢測手段,研究了制備工藝參數(shù)對鈦基鈦錳復(fù)合陽極材料使用性能的影響。研究結(jié)果表明,隨著燒結(jié)溫度的升高/保溫時間的延長,復(fù)合陽極的韌性不斷降低,強度不斷升高。鈦基鈦錳復(fù)合陽極的表面含錳量越低,耐腐蝕性越優(yōu)異,恒流電解時達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時間越短,電解電位越低。1100℃制備的鈦基鈦錳復(fù)合陽極的耐腐蝕性最好,電解性能最為優(yōu)異,950℃制備的其次。
　　 綜合分析了在長期的工業(yè)化應(yīng)用的過程中,部分復(fù)

4、合陽極出現(xiàn)在升流初期的小電流下無法打開/激活,并伴有電解電壓略微升高的現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)了其表面附著物的異常成分,設(shè)計了清洗劑A(5％HCl和2％H2O2)、清洗劑B(10％HCl和2％H2O2),并進(jìn)一步的研究了鈦基鈦錳復(fù)合陽極板在清洗劑A、B中的耐腐蝕性能及再生處理對復(fù)合陽極的電化學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,清洗過程中的失重分為清洗初期和清洗穩(wěn)定期兩個階段。鈦基鈦錳復(fù)合陽極的表面含錳量越低,對清洗劑的耐腐蝕性越好,清洗后的電化學(xué)性能也越穩(wěn)定

5、。1100℃制備的鈦基鈦錳復(fù)合陽極對清洗劑的耐腐蝕性最好,清洗后的電化學(xué)性能最為穩(wěn)定;950℃制備的其次。鈦基鈦錳復(fù)合陽極可以采用HCl和H2O2的清洗劑溶液進(jìn)行浸泡處理,并在允許清洗時間內(nèi)成功去除電解二氧化錳生產(chǎn)的產(chǎn)品剝離后表面附著的殘余物層。
　　 采用雙溫滲錳技術(shù),制備鈦基鈦錳復(fù)合陽極的方法具有操作簡單、可控、可規(guī)模生產(chǎn)、成本低廉等特點,對開發(fā)、改性新鈦陽極,及對目前已接近或達(dá)到服役極限的純鈦陽極的再利用提供了簡單、有效的