一种锰电解液复配添加剂及其使用方法与流程

本发明涉及一种锰电解液复配添加剂，特别是涉及到一种不含硒、非so2型金属锰电解液复配添加剂及其使用方法。

背景技术：

电解金属锰时，电解液中通常需要加入seo2、so2等添加剂来提高电流效率和获得性能稳定、表面平整的金属片。由于硒价格昂贵，有环境危害，并且会电沉积进入锰片中影响产品质量；so2添加剂极易导致产品含硫量超标和电流效率较低。因此，很有必要研究开发新型电解液添加剂，如硼酸、次磷酸钠、硼化氢、锌离子等无机添加剂，羟胺盐、羧酸、阿拉伯胶、聚丙烯酰胺、乙二胺、酚等有机添加剂。但是，目前还没有一种添加剂能够完全取代seo2或so2用作锰电解液添加剂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种不含硒、非so2锰电解液复配添加剂及其使用方法。

本发明涉及的锰电解液复配添加剂为0.15～0.3g/l硫脲和0.1～1.0ml/l三乙胺。

本发明涉及的锰电解液复配添加剂的使用方法具体步骤为：

(1)用市售分析纯化学试剂配制常规锰电解底液(具体为：含(nh4)2so4100～130g/l、mn²⁺离子15～20g/l的水溶液，其ph值为7～8.4，温度为35～45℃)，加入硫脲0.15～0.3g/l、三乙胺0.1～1.0ml/l，得到锰电解液。

(2)阳极采用10～20.0cm×6.0cm的氧化钌涂层钛片，阴极采用10～20.0cm×3.0cm的316型不锈钢片；电解槽为两室隔膜电解槽，阴、阳极两室有效容积均为300ml。

(3)将步骤(1)所得锰电解液等量倒入步骤(2)电解槽阴、阳室内并水浴加热至35℃保温，将阴、阳极片等深度浸入电解液中，极间距为6.0cm，阴、阳极有效电解面积比为1︰2，水浴保温，接通直流电源，调节阴极电流密度至200～500a/m²，电解2小时，断开电源，取出阴极片，浸入质量百分比含量为3％的重铬酸钾水溶液中钝化3分钟，取出并用自来水冲洗，置于预设温度为80℃的烘箱中干燥30～60分钟，即得到电解金属锰片。

电流效率的计算公式如下：

η＝[(mt-m0)/(qaict)]×100％

其中，η为电流效率；m0、mt分别为电解前、后阴极的质量，单位g；q为金属锰的电化学当量1.025g/(ah)；ic为电流密度，单位a/m²；a为阴极的面积，单位m²；t为电解时间，单位h。

采用本发明提供的锰电解液复配添加剂，电沉积得到的金属锰片为α-mn晶型，纯度达99.9％(质量比)，锰片表面平整、光泽度较好，电解电流效率可达60％以上，能够满足工业生产技术要求，为锰电解工艺的优化改进提供了可行性技术途径。

附图说明

图1为本发明实施例1电解锰片的表面照片，其中(a)数码照片，(b)光学显微硬度仪照片(40倍)。

图2为本发明实施例2电解锰片的扫描电子显微镜(sem)照片。

图3为本发明实施例2电解锰片的x-射线衍射谱图(xrd)。

具体实施方式

实施例1：

(1)将0.15g硫脲、1.0ml分析纯三乙胺溶解于500ml预先配制的含65g(nh4)2so4和30.8gmnso4·h2o的水溶液中，用2.0mol/l稀硫酸和市售分析纯氨水调节ph至8.0。

(2)阳极采用10.0cm×6.0cm的氧化钌涂层钛片，阴极采用10.0cm×3.0cm的316型不锈钢片；电解槽为两室隔膜电解槽，阴、阳极两室有效容积均为300ml。

(3)将步骤(1)所得锰电解液等量倒入步骤(2)电解槽阴、阳室内并水浴加热至35℃保温，将阴、阳极片等深度浸入电解液中，极间距为6.0cm，阴、阳极有效电解面积比为1︰2，水浴保温，接通直流电源，调节阴极电流密度至400a/m²，电解2小时，断开电源，取出阴极片，浸入质量百分比含量为3％的重铬酸钾水溶液中钝化3分钟，取出并用自来水冲洗，置于预设温度为80℃的烘箱中干燥60分钟，即得到电解金属锰片。阴极片电解前、后的质量分别为3.5660g、4.3151g，锰片的纯度达99.9％以上，计算得到电解金属锰的电流效率为60.9％。锰片表面平整，锰结晶颗粒分布较均匀，其表面数码相机照片(a)和显微硬度仪照片(b)参见图1。

实施例2：

(1)将0.30g硫脲、0.1ml分析纯三乙胺溶解于500ml预先配制的含65g(nh4)2so4和30.8gmnso4·h2o的水溶液中，用2.0mol/l稀硫酸和市售分析纯氨水调节ph至8.0。

(2)阳极采用20.0cm×6.0cm的氧化钌涂层钛片，阴极采用20.0cm×3.0cm的316型不锈钢片；电解槽为两室隔膜电解槽，阴、阳极两室有效容积均为300ml。

(3)将步骤(1)所得锰电解液等量倒入步骤(2)电解槽阴、阳室内并水浴加热至35℃保温，将阴、阳极片等深度浸入电解液中，极间距为6.0cm，阴、阳极有效电解面积比为1︰2，水浴保温，接通直流电源，调节阴极电流密度至400a/m²，电解2小时，断开电源，取出阴极片，浸入质量百分比含量为3％的重铬酸钾水溶液中钝化3分钟，取出并用自来水冲洗，置于预设温度为80℃的烘箱中干燥60分钟，即得到电解金属锰片。阴极片电解前、后的质量分别为3.5696g、4.3741g，锰片的纯度达99.5％以上，计算得到电解金属锰的电流效率为65.4％。锰片表面致密，结晶良好，为较稳定的α-mn晶型，其表面扫描电子显微镜(sem)照片参见图2，其x-射线衍射谱(xrd)参见图3。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种锰电解液复配添加剂及其使用方法。在常规锰电解底液（不含硒）中加入硫脲0.15~0.30 g/L、三乙胺0.1~1.0 mL/L，在隔膜电解槽中进行电解，得到表面平整、结晶良好的高纯度α晶型金属锰片，电解电流效率达60%以上。本发明提供的硫脲、三乙胺复配添加剂具有工艺稳定、锰片质量较好，电流效率较高等优点，有较大的推广应用价值。

技术研发人员：杨建文;梁宁;李秋;尚伟;姜吉琼;邓型深
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.02.05