一种锌电积用铅合金阳极表面预处理方法与流程

本发明涉及湿法冶金领域，尤其涉及一种锌电积用铅合金阳极表面预处理方法。

背景技术：

锌电积工序普遍采用铅合金阳极。在锌电积工序，电解液中通常含有2～10g/lmn²⁺。铅合金阳极服役一段时间后，表面会形成氧化膜层。氧化膜层与铅合金基底化学势差大，两相界面进行缓慢但持续的腐蚀反应，两相界面结合稳定性差，易导致氧化膜层整体脱落。因此，锌电积过程中产生大量阳极泥。阳极泥主要成分为mno2、pbo2和pbso4，属于危险固废，且回收价值低。

技术实现要素：

本发明提出一种锌电积用铅合金阳极表面预处理方法，旨在提高氧化膜层与铅合金基底的结合强度，延长铅合金阳极服役寿命，实现锌电积阳极泥减量化。

本发明提出的一种锌电积用铅合金阳极表面预处理方法，包括以下步骤：(1)采用含氟硼酸铅电解液体系在铅合金阳极板表面沉积具有高比表面积的“杨桃状”铅结构；(2)将具有“杨桃状”铅结构的铅合金阳极板放置在乙二醇-氯化胆碱-氟化铵溶液中进行阳极氧化处理。

进一步的，所述步骤(1)的工艺参数为：含氟硼酸铅电解液体系由氟硼酸铅、氟硼酸、硼酸、骨胶组成；电流密度为20～40ma/cm²；pb²⁺浓度为0.10～0.15mol/l；温度为20～35℃；沉积时间为10～20min；骨胶浓度为0.5g/l。

进一步的，所述乙二醇-氯化胆碱-氟化铵溶液中，乙二醇和氯化胆碱的摩尔比为2:1，氟化铵浓度为0.5～2g/l。

进一步的，所述阳极氧化处理的工艺参数为：槽压30～40v，阳极氧化时间5～20min。

本发明技术思路如下：

第一，在铅合金阳极板表面构筑具有高比表面积的杨桃状pb结构。由于该结构具有丰富的孔隙，在锌电积过程中，氧化膜层在杨桃状pb结构表面生长，逐渐填充杨桃状pb结构孔隙，并覆盖杨桃状pb结构。该结构可以起到钉扎氧化膜层的作用，提高氧化膜层与铅合金阳极基底的强度，抑制氧化膜层的脱落；第二，采用乙二醇-氯化胆碱-氟化铵体系阳极氧化处理具有杨桃状pb结构的铅合金阳极。乙二醇-氯化胆碱可形成低共熔溶剂，氟化铵溶于该低共熔溶剂。通过阳极氧化可以在杨桃状pb结构表面快速形成一层致密氧化膜层。该氧化膜层在长时间电积过程中稳定性好，可显著抑制氧化膜层脱落，实现锌电积阳极泥减量化。

附图说明

图1是“杨桃状”铅结构的扫描电镜图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的内容进行详细说明。

实施例1

将pb-ag(0.8wt.％)阳极板放入0.10mol/l氟硼酸铅+0.40mol/l氟硼酸+10g/l硼酸+0.5g/l骨胶溶液中，在电流密度为20ma/cm²、温度为35℃、沉积时间为20min条件下pb-ag阳极板表面沉积“杨桃状”pb结构，请参照图1。进一步采用乙二醇与氯化胆碱摩尔比为2:1、氟化铵浓度为0.5g/l的溶液阳极氧化处理pb-ag阳极板。预处理后阳极板放入160g/lh2so4+5g/lmn²⁺模拟电解液中恒流极化(50ma/cm²)144h。极化后，电解槽底部阳极泥质量相较未预处理槽减少35％。

实施例2

将pb-ag(0.8wt.％)-co(0.3wt.％)阳极板放入0.15mol/l氟硼酸铅+0.40mol/l氟硼酸+20g/l硼酸+0.5g/l骨胶溶液中，在电流密度为30ma/cm²、温度为25℃、沉积时间为15min条件下“杨桃状”pb沉积在pb-ag-co阳极板表面。进一步采用乙二醇与氯化胆碱摩尔比为2:1、氟化铵浓度为1.0g/l的溶液阳极氧化处理pb-ag-co阳极板。预处理后阳极板放入160g/lh2so4+2g/lmn²⁺模拟电解液中恒流极化(50ma/cm²)144h。极化过程中监测阳极电位，相较未预处理槽，经预处理的pb-ag-co阳极电位波动幅度小，未见明显电位跳跃，证实氧化膜层稳定性更高。

实施例3

将pb-ag(0.5wt.％)-ca(0.8wt.％)阳极板放入0.10mol/l氟硼酸铅+0.40mol/l氟硼酸+20g/l硼酸+0.5g/l骨胶溶液中，在电流密度为40ma/cm²、温度为20℃、沉积时间为10min条件下“杨桃状”pb沉积在pb-ag-ca阳极板表面。进一步采用乙二醇与氯化胆碱摩尔比为2:1、氟化铵浓度为2g/l的溶液阳极氧化处理pb-ag-ca阳极板。预处理后阳极板放入160g/lh2so4+8g/lmn²⁺模拟电解液中恒流极化(50ma/cm²)144h。极化后去除氧化膜层，发现pb-ag-ca阳极基底表面腐蚀深度明显小于未经预处理的pb-ag-ca阳极，证实预处理可以显著减缓pb-ag-ca阳极的基底腐蚀。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种锌电积用铅合金阳极表面预处理方法，该方法分两个步骤：首先，采用含氟硼酸铅电解液体系在铅合金阳极板表面构建具有高比表面积的“杨桃状”Pb结构；然后，将具有“杨桃状”Pb结构的铅合金阳极放置在乙二醇‑氯化胆碱‑氟化铵溶液中进行阳极氧化处理。通过该预处理方法，铅合金阳极表面可形成一层致密氧化膜层。预处理铅合金阳极在长时间电积过程中表面氧化膜层与基底结合强度高，氧化膜层内部稳定性好，阳极泥生成量显著减少。

技术研发人员：钟晓聪;刘段香;张斌;徐志峰;陈芳会
受保护的技术使用者：江西理工大学
技术研发日：2019.01.16
技术公布日：2019.04.16