鈦基鈦錳復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)中接近或已達到服役年限的大量純鈦陽極的重復利用問題,采用錳元素粉末,表面熱處理改性純鈦陽極板的固相反應燒結原理,通過雙溫滲錳技術制備得到了一種新型工業(yè)生產(chǎn)電解二氧化錳EMD用鈦基鈦錳復合陽極材料。
　　 通過XRD、SEM、電子探針等手段對燒結制備的新鈦基鈦錳復合陽極材料的微觀結構(表面形貌和滲層結構)進行了研究。研

2、究結果表明,通過不同的燒結工藝制備的復合陽極具有致密的表面結構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。復合材料在制備滲錳的高溫保溫過程中的擴散速率常數(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。
　　 在燒結制備鈦基鈦錳復合陽極材料的過程中,根據(jù)燒結前后重量的變化,以控制后續(xù)生產(chǎn)中

3、的刷涂量。并結合電化學測試、室溫力學拉伸等檢測手段,研究了制備工藝參數(shù)對鈦基鈦錳復合陽極材料使用性能的影響。研究結果表明,隨著燒結溫度的升高/保溫時間的延長,復合陽極的韌性不斷降低,強度不斷升高。鈦基鈦錳復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)化應用的過程中,部分復

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,設計了清洗劑A(5％HCl和2％H2O2)、清洗劑B(10％HCl和2％H2O2),并進一步的研究了鈦基鈦錳復合陽極板在清洗劑A、B中的耐腐蝕性能及再生處理對復合陽極的電化學性能的影響。研究結果表明,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,清洗后的電化學性能也越穩(wěn)定

5、。1100℃制備的鈦基鈦錳復合陽極對清洗劑的耐腐蝕性最好,清洗后的電化學性能最為穩(wěn)定;950℃制備的其次。鈦基鈦錳復合陽極可以采用HCl和H2O2的清洗劑溶液進行浸泡處理,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,制備鈦基鈦錳復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到服役極限的純鈦陽極的再利用提供了簡單、有效的