氯离子对Pb-Ag-RE合金阳极电化学行为的影响

doi:10.11900/0412.1961.2014.00548

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.

全文: PDF(3307 KB) HTML

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 words： Pb-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

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图6

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

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	R_u	Q	C_dl	n	R_ct	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

[1]	Clancy M, Bettles C J, Stuart A, Birbilis N. Hydrometallurgy, 2013; 131-132: 144
[2]	Mohammadi M, Alfantazi A. J Electrochem Soc, 2013; 160: C253
[3]	Felder A, Prengaman R D. JOM, 2006; 58(10): 28
[4]	Ho J C K, Filho G T, Simpraga R, Conway B E. J Electroanal Chem, 1994; 366: 147
[5]	Zhong X C, Gui J F, Yu X Y, Liu F Y, Jiang L X, Lai Y Q, Li J, Liu Y X. Acta Phys-Chim Sin, 2014; 30: 492
[6]	Hong B, Jiang L X, Lü X J, Ni H F, Lai Y Q, Li J, Liu Y X. Chin J Nonferrous Met, 2012; 22: 1126
[6]	(洪波, 蒋良兴, 吕晓军, 倪恒发, 赖延清, 李劼, 刘业翔. 中国有色金属学报, 2012; 22: 1126)
[7]	Osório W R, Fretas E S, Peixoto L C, Spinelli J E, Garcia A. J Power Sources, 2012; 207: 183
[8]	Petrova M, Noncheva Z, Dobrev T, Rashkov S, Kounchev N, Petrov D, Vlaev S, Mihnev V, Zarev S, Georgieva L. Hydrometallurgy, 1996; 40: 293
[9]	Tunnicliffe M, Mohammadi F, Alfantazi A. J Electrochem Soc, 2012; 159: C170
[10]	Liu H, Wang Y, Chai L, Xiao H, Pei F, Shu Y. Trans Nonferrous Met Soc China, 2011; 21: 1665
[11]	Yang H T, Guo Z C, Chen B M, Liu H R, Zhang Y C, Huang H, Li X L, Fu R C, Xu R D. Hydrometallurgy, 2014; 147-148: 148
[12]	Von Fraunhofer J A. Anti-Corros Method Mater, 1968; 15: 4
[13]	Ivanov I, Stefanov Y, Noncheva Z, Petrova M, Dobrev T, Mirkova L, Vermeersch R, Demaerel J P. Hydrometallurgy, 2000; 57: 109
[14]	Hampson N, Lazarides C, Henderson M. J Power Sources, 1981; 7: 181
[15]	Cifuentes L, Astete E, Crisóstomo G, Simpson J, Cifuentes G, Pilleux M. Corros Eng Sci Technol, 2005; 40: 321
[16]	Pavlov D, Dinev Z. J Electrochem Soc, 1980; 127: 855
[17]	Lai Y, Li Y, Jiang L, Xu W, Lv X, Li J, Liu Y. J Electroanal Chem, 2012; 671: 16
[18]	Bisquert J, Randriamahazaka H, Garcia-Belmonte G. Electrochim Acta, 2005; 51: 627
[19]	Brug G J, Van Den Eeden A L G, Sluyters-Rehbach M, Sluyters J H. J Electroanal Chem Interfacial Electrochem, 1984; 176: 275
[20]	Li Y, Jiang L, Liu F, Li J, Liu Y. RSC Adv, 2014; 4: 24020

[1]	陈润农, 李昭东, 曹燕光, 张启富, 李晓刚. 9%Cr合金钢在含Cl^－环境中的初期腐蚀行为及局部腐蚀起源[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 926-938.
[2]	胡文滨, 张晓雯, 宋龙飞, 廖伯凯, 万闪, 康磊, 郭兴蓬. 共晶高熵合金AlCoCrFeNi_2.1 在H₂SO₄ 溶液中的腐蚀行为[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1644-1654.
[3]	夏大海, 邓成满, 陈子光, 李天书, 胡文彬. 金属材料局部腐蚀损伤过程的近场动力学模拟：进展与挑战[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1093-1107.
[4]	杭弢, 薛琦, 李明. 无模板电沉积金属微纳米阵列材料研究进展[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 486-502.
[5]	高运明, 何林, 秦庆伟, 李光强. 利用ZrO₂ 固体电解质研究Na₃AlF₆-SiO₂ 熔盐中的电沉积[J]. 金属学报, 2022, 58(10): 1292-1304.
[6]	高博文, 王美涵, 闫茂成, 赵洪涛, 魏英华, 雷浩. 2024铝合金表面PEDOT涂层的电化学制备及耐腐蚀性能[J]. 金属学报, 2020, 56(11): 1541-1550.
[7]	赵明雨,甄会娟,董志宏,杨秀英,彭晓. 新型耐磨耐高温氧化NiCrAlSiC复合涂层的制备及性能研究[J]. 金属学报, 2019, 55(7): 902-910.
[8]	赵婷婷, 康志新, 马夏雨. 一步电沉积法制备超疏水Cu网及其耐腐蚀和油水分离性能[J]. 金属学报, 2018, 54(1): 109-117.
[9]	周小卫,欧阳春,乔岩欣,沈以赴. 活性Ti表面电沉积Ni-CeO₂复合镀层及其强韧性机理分析[J]. 金属学报, 2017, 53(2): 140-152.
[10]	颜永得, 杨晓南, 张密林, 李星, 王丽, 薛云, 张志俭. 氯化物熔盐体系共电沉积法制备Al-Li-Gd合金的研究^*[J]. 金属学报, 2014, 50(8): 989-994.
[11]	单海权, 张跃飞, 毛圣成, 张泽. 电沉积纳米孪晶Ni中五次孪晶的电子显微分析^*[J]. 金属学报, 2014, 50(3): 305-312.
[12]	李绪亮,张迎春,江凡,王莉莉,刘艳红,孙宁波. 电流密度对V-4Cr-4Ti合金基体上电沉积W涂层显微结构的影响[J]. 金属学报, 2013, 49(6): 745-750.
[13]	龙琼,钟云波,李甫,刘春梅,周俊峰,范丽君,李明杰. 稳恒磁场对Fe-Si复合电镀层形貌及Si含量的影响[J]. 金属学报, 2013, 49(10): 1201-1210.
[14]	杨燕，李自力，文闯. 交流电对X70钢表面形态及电化学行为的影响[J]. 金属学报, 2013, 49(1): 43-50.
[15]	周小卫沈以赴顾冬冬. 双脉冲电沉积纳米晶Ni-CeO₂复合镀层的微观结构及其高温抗氧化性能[J]. 金属学报, 2012, 48(8): 957-964.

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