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金属学报  2015, Vol. 51 Issue (3): 378-384    DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00548
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氯离子对Pb-Ag-RE合金阳极电化学行为的影响
钟晓聪, 蒋良兴(), 吕晓军, 赖延清, 李劼, 刘业翔
中南大学冶金与环境学院, 长沙 410083
EFFECTS OF CHLORIDE ION ON THE ELECTRO- CHEMICAL BEHAVIOR OF Pb-Ag-RE ALLOY ANODE
ZHONG Xiaocong, JIANG Liangxing(), LÜ Xiaojun, LAI Yanqing, LI Jie, LIU Yexiang
School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083
引用本文:

钟晓聪, 蒋良兴, 吕晓军, 赖延清, 李劼, 刘业翔. 氯离子对Pb-Ag-RE合金阳极电化学行为的影响[J]. 金属学报, 2015, 51(3): 378-384.
Xiaocong ZHONG, Liangxing JIANG, Xiaojun LÜ, Yanqing LAI, Jie LI, Yexiang LIU. EFFECTS OF CHLORIDE ION ON THE ELECTRO- CHEMICAL BEHAVIOR OF Pb-Ag-RE ALLOY ANODE[J]. Acta Metall Sin, 2015, 51(3): 378-384.

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摘要: 

采用恒流极化, SEM, XRD, EIS和Tafel扫描对比研究了Pb-Ag-RE合金阳极在无Cl-和含500 mg/L Cl- H2SO4溶液中的腐蚀行为和析氧行为. 结果表明, Pb-Ag-RE阳极在含Cl-电解液中生成的氧化膜层出现“火山口”状孔洞, 合金基底上分布着大量的腐蚀坑, 呈现出明显的局部腐蚀特征. 此外, Cl-的存在会减少阳极表面氧化膜层中PbO2的含量, 抑制析氧反应中间产物的生成和吸附, 进而增加析氧反应传荷阻抗. 因此, 500 mg/L的Cl-对Pb-Ag-RE合金阳极的耐腐蚀性能和析氧活性均会造成不利影响, 工业生产中应尽量降低电解液中Cl-的浓度.

关键词 Pb-Ag-RE合金铅基阳极电沉积氯离子局部腐蚀析氧反应    
Abstract

Corrosion and oxygen evolution behavior of Pb-Ag-RE alloy anode has been comparatively investigated in H2SO4 solution without Cl- and with 500 mg/L Cl- by galvonostataic polarization, SEM, XRD, EIS and Tafel scanning. The results show that anodic layer on Pb-Ag-RE anode formed in electrolyte with Cl- exhibits ‘volcanic vent'-like holes, and the metallic substrate in this electrolyte shows obvious localized corrosion feature with large numbers of corrosion pits. In addition, the presence of Cl- decreases the amount of PbO2 on the surface of anodic layer. It also inhibits the formation and adsorption of oxygen evolution intermediates, and further enhances the charge transfer resistance of oxygen evolution reaction. Therefore, Cl- is detrimental to the corrosion resistance and oxygen evolution reactivity of Pb-Ag-RE alloy anode. Consequently, the Cl- concentration in electrolyte should be reduced as low as possible during industrial operation.

Key wordsPb-Ag-RE alloy    lead-based anode    electrowinning    chloride ion    localized corrosion    oxygen evolution reaction
    
ZTFLH:  TF813  
基金资助:* 国家自然科学基金项目51204208和51374240, 湖南省自然科学基金项目13JJ1003, 中国博士后科学基金项目2013M540638以及中南大学中央高校基本科研业务费专项资金项目2014zzts028资助
作者简介: null

钟晓聪, 男, 1989年生, 博士生

图1  Pb-Ag-RE阳极在无Cl-和含500 mg/L Cl- H2SO4溶液中恒流极化过程中阳极电位的变化
图2  Pb-Ag-RE阳极在无Cl-和含500 mg/L Cl- H2SO4溶液中恒流极化72 h过程中生成的氧化膜层的SEM像
图3  Pb-Ag-RE阳极在无Cl-和含500 mg/L Cl- H2SO4溶液中恒流极化72 h后生成的氧化膜层的XRD谱
图4  Pb-Ag-RE阳极在无Cl-和含500 mg/L Cl- H2SO4溶液中恒流极化72 h过程中电解液中Pb2+浓度的变化
图5  Pb-Ag-RE阳极在无Cl?和含500 mg/LCl?H2SO4溶液中恒流极化72 h后基底的腐蚀形貌
Table 1

Impedance parameters determined by fitting the EIS data shown in Fig.6

所示EIS数据拟合后获得的阻抗参数

Electrolyte L Ru Q Cdl n Rct χ2
10-7 H?cm2 Ω?cm2 10-2 F?cm-2 10-2 F?cm-2 Ω?cm2
Without Cl? 1.01 0.593 6.90 5.42 0.919 1.88 3.58×10?4
500 mg/L Cl? 1.11 0.633 6.64 5.06 0.911 2.26 6.61×10?4
图6  所示EIS数据拟合后获得的阻抗参数
图6  Pb-Ag-RE阳极在无Cl?和含500 mg/L Cl? H溶 液中恒流极化72 h后的EIS和拟合过程采用的等 效电
图7  Pb-Ag-RE阳极在无Cl?和含500 mg/L Cl? H2SO4溶 液中恒流极化72 h后的Tafel曲线
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