电积锌用铅基合金的晶界特征分布优化
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.
- 作者：
- 姚磊
- 学位授予单位：
- 北京有色金属研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 华志强；袁学摇
- 中图分类号：
- TF813；TG146.12
- 关键词：
- 电积锌；铅合金；晶界特征分布优化；晶界腐蚀；蠕变
- Zinc electrowinning； Pb-based alloy； GBCD； Intergranular corrosion； Creep