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铝基直接电镀Pb/PbO_2复合电极材料研究

杨志鸿

  本论文系统地研究了铝材表面直接电镀铅,该工艺特征是铝材表面电镀铅过程无需经过二次浸锌、预镀铜、预镀镍、包覆导电层等复杂的前处理;只需进行一些简单的化学和电化学处理后,便可直接将铝材基体置于加有分散剂和稳定剂的镀铅液中采用直流电源施镀。 通过单因素和正交实验确定了直接电镀铅的工艺流程和最佳配方,工艺流程:基材打磨→除油→碱蚀→电净→活化→酸洗→电镀铅;最佳配方:(1)电净NaOH 25-40g/L, Na3PO410-20g/L, Na2CO3 20-25g/L, NaCl2-3g/L,添加剂微量;(2)活化H2SO480-100g/L, HCl20-30g/L, NaCl 10-20g/L,缓冲盐40~50g/L,添加剂微量;(3)镀铅Pb(Ac)2150g/L, HF160g/L, H3BO320g/L,明胶1g/L,分散剂A1g/L,稳定剂B 1g/L,电流密度1A/dm2,温度40℃。 按照本论文研究的工艺进行了镀铅层制备,并对其进行了外观、表面和截面形貌及能谱分析、结合力、耐蚀性等性能测试。结果表明利用本论文研究的工艺可以在铝材表面制备出表面光滑、均匀、致密、无气泡、与铝基底结合力良好的铅镀层,初步验证适于铅酸蓄电池轻型板栅和阳极材料的制备。同时具有电镀液稳定性好、成品率高、能耗低、污染小、操作简单、成本低廉、容易实现工业化等特点。 本论文进一步研究了在铝材表面直接电镀铅后再沉积二氧化铅层。由于二氧化铅具有类似金属的良好导电性,有α-PbO2和β-PbO2两种结晶形态,其中α-PbO2为斜方晶系,晶小而致密,但耐蚀性和导电性差,与纯铅层结合力好,与β-PbO2也有很好的亲和力,因此选用α-PbO2做镀层的中间层,在碱性镀液中获得;β-PbO2为金红石型晶格的四方晶系,结晶较大,耐蚀性和导电性远优于α-PbO2,因此被选做镀层的表面层,在酸性镀液中获得。采用铝材表面直接镀铅后在碱性条件下镀α-PbO2再在酸性条件下镀β-PbO2工艺制得Al/Pb/PbO2复合板栅材料,获得的复合镀层表面均匀、致密、与基体结合力良好。经加速阳极寿命测试后,换算为一般工业阳极使用寿命是876.27天,比一般Pb02阳极材料具有更长的阳极寿命;测得的槽电压为2.9-3.2V,平均电流效率为90%,优于传统的铅银合金阳极材料;阳极极化曲线测试表明这种复合板栅材料的析氧电位比纯铅板的析氧电位要低很多,因此,Al/Pb/PbO2复合板栅材料非常适合做电解用阳极材料。 综上所述,铝材通过化学和电化学处理后,在表面直接镀铅以及在铅层表面再镀二氧化铅层是板栅材料研究的一个新方向,这类板栅材料的开发和应用具有广阔的市场前景和良好的社会经济效益。……   
[关键词]:铝材;活化;直接镀铅;二氧化铅;复合电极材料
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2009年