阳极氧化的原理
2018-12-28 09:57:24
将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。例如铝阳极氧化，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，其厚度为5～30微米，硬质阳极氧化膜可达25～150微米。阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500千克/平方毫米，良好的耐热性，硬质阳极氧化膜熔点高达2320K，优良的绝缘性，耐击穿电压高达2000V，增强了抗腐蚀性能，在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件;膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金(如铝、镁及其合金等)都可进行阳极氧化处理，这种方法广泛用于机械零件，飞机汽车部件，精密仪器及无线电器材，日用品和建筑装饰等方面。
一般来讲阳极都是用铝或者铝合金当作阳极，阴极则选取铅板，把铝和铅板一起放在水溶液，这里面有硫酸、草酸、铬酸等，进行电解，让铝和铅板的表面形成一种氧化膜。在这些酸中，最为广泛的是用硫酸进行的阳极氧化。
金属的阳极钝化和化学钝化优点及原理
2019-01-08 17:01:46
化学清洗中较后一个工艺步骤，是关键一步，其目的是为了材料的防腐蚀。如锅炉经酸洗、水冲洗、漂洗后，金属表面很清洁，非常活化，很容易遭受腐蚀，所以必须立即进行钝化处理，使清洗后的金属表面生成保护膜，减缓腐蚀。
由某些钝化剂所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。钝化是防止金属被腐蚀，保护金属的一种有效手段。化学腐蚀时，氧化剂浓度不应小于某一临界值。金属表面的钝化膜是什么结构，目前主要有两种学说。
钝化优点
1）与传统的物理封闭法相比，钝化处理后具有不增加工件厚度和改变颜色的特点、提高了产品的精密度和附加值，使操作更方便；
2）由于钝化的过程属于无反应状态进行，钝化剂可反复添加使用，因此寿命更长、成本更经济。
3）钝化促使金属表面形成的氧分子结构钝化膜、膜层致密、性能稳定，并且在空气中同时具有自行修复作用，因此与传统的涂防锈油的方法相比，钝化形成的钝化膜更稳定、更具耐蚀性。
在氧化层中大部分的电荷效应是直接或间接地同热氧化的工艺过程有关的。在800—1250——C的温度范围内，用干氧、湿氧或水汽进行的热氧化过程有三个持续的阶段，首先是环境气氛中的氧进入到已生成的氧化层中，然后氧通过二氧化硅向内部扩散，当它到达Si02-Si界面时就同硅发生反应，形成新的二氧化硅。这样不断发生着氧的进入—扩散—反应过程，使靠近界面的硅不断转化为二氧化硅，氧化层就以一定的速率向硅片内部生长。
通过高中化学的学习，我们都知道，常温下铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但不溶于浓HNO3或浓H2SO4中。普通碳素钢通常很容易生锈，若在钢中加入适量的Ni、Cr，就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化，工业上又有人称之为“发蓝”。由某些钝化剂（化学药品）所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后，其电极电势向正方向移动，使其失去了原有的特性，如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加电流使阳极极化，采用一定仪器使铁电位升高一定程度，Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。
铝合金等金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀，但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解，又必须防止钝化，如电镀和化学电源等。
铝合金等金属是如何钝化的呢？其钝化机理是怎样的？首先要清楚，钝化现象是金属相和溶液相所引起的，还是由界面现象所引起的。有人曾研究过机械性刮磨对处在钝化状态的金属的影响。实验表明，测量时不断刮磨金属表面，则金属的电势剧烈向负方向移动，也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化。即证明钝化现象是一种界面现象。它是在一定条件下，金属与介质相互接触的界面上发生变化的。电化学钝化是阳极极化时，金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化，化学钝化则是像浓HNO3等氧化剂直接对金属的作用而在表面形成氧化膜，或加入易钝化的金属如Cr、Ni等而引起的。化学钝化时，加入的氧化剂浓度还不应小于某一临界值，不然不但不会导致钝态，反将引起金属更快的溶解。
金属表面的钝化膜是什么结构，是独立相膜还是吸附性膜呢？目前主要有两种学说，即成相膜理论和吸附理论。成相膜理论认为，当铝合金等金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的溶解速度大大降低，而呈钝态。实验证据是在某些钝化的金属表面上，可看到成相膜的存在，并能测其厚度和组成。如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂，小心地溶解除去膜下的金属，就可分离出能看见的钝化膜，钝化膜是怎样形成的？当金属阳极溶解时，其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面，溶解下来的金属离子因扩散速度不够快（溶解速度快）而有所积累。另一方面，界面层中的氢离子也要向阴极迁移，溶液中的负离子（包括OH-）向阳极迁移。
结果，阳极附近有OH-离子和其他负离子富集。随着电解反应的延续，处于紧邻阳极界面的溶液层中，电解质浓度有可能发展到饱和或过饱和状态。于是，溶度积较小的金属氢氧化物或某种盐类就要沉积在铝合金等金属表面并形成一层不溶性膜，这膜往往很疏松，它还不足以直接导致金属的钝化，而只能阻碍金属的溶解，但电极表面被它覆盖了，溶液和金属的接触面积大为缩小。于是，就要增大电极的电流密度，电极的电位会变得更正。这就有可能引起OH-离子在电极上放电，其产物（如OH）又和电极表面上的金属原子反应而生成钝化膜。分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成（如铁的氧化物Fe2O3），但少数也有由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。
吸附理论认为，金属表面并不需要形成固态产物膜才钝化，而只要表面或部分表面形成一层氧或含氧粒子（如O2-或OH-）的吸附层也就足以引起钝化了。这吸附层虽只有单分子层厚薄，但由于氧在金属表面上的吸附，改变了金属与溶液的界面结构，使电极反应的活化能升高，金属表面反应能力下降而钝化。此理论主要实验依据是测量界面电容和使某些金属钝化所需电量。实验结果表明，不需形成成相膜也可使一些金属钝化。
两种钝化理论都能较好地解释部分实验事实，但又都有成功和不足之处。金属钝化膜确具有成相膜结构，但同时也存在着单分子层的吸附性膜。目前尚不清楚在什么条件下形成成相膜，在什么条件下形成吸附膜。两种理论相互结合还缺乏直接的实验证据，因而钝化理论还有待深入地研究。
磷铜阳极
2017-06-06 17:50:02
磷铜阳极一、磷铜阳极的质量：磷铜阳极的质量首先要看铜的纯度（大于99.91%）及杂质元素的含量（每种元素小于0.003%），铜的纯度高、杂质低才能保证铜镀层的纯度；另一方面，磷量的高低决定镀液中铜离子的浓度，磷量太高（大于0.070%），镀液中的铜离子浓度就会出现偏低的现象，磷量大低（小于0.030%），镀液中的铜离子的浓度就会出现偏高的现象，也容易析出一价铜离子。因此，磷铜阳极不但要铜纯度高、杂质量低，而且磷量的范围要小（最好是在0.040~0.060%之间），才能确保铜镀层的质量。二、磷铜阳极的预处理方法：好的磷铜阳极，如果使用不当，同样也不能镀出好的铜镀层。1 磷铜阳极使用前，一定要先用5%稀硫酸浸泡1~2小时（泡至磷铜阳极的表面出现淡红铜色即可），有时可在5%稀硫酸液中添加一些30%双氧水(0.02~0.03%)，可加快磷铜阳极的预处理速度。2 把预处理好的磷铜阳极放入阳极钛蓝内，钛蓝中磷铜阳极的高度需低于铜镀液液面1~2㎝，不能高出镀液的液面，因为磷铜阳极在镀液面，与硫酸蒸气生成硫酸亚铜结晶，与水蒸气生成氧化亚铜结晶，这些结晶都是一价铜离子，一但结晶落入镀液中，就会影响铜镀层的质量；另外，当下面的磷铜阳极用完，这些镀液上面的磷铜阳极落入镀液中，因表面还未曾生成黑膜，会快速提高镀液中铜离子的浓度，生成大量的一价铜离子，影响铜镀层的质量。3 预处理好的磷铜阳极放入钛蓝后，需用0.77~1.2A/ dm2的电流电解6~10小时拖缸处理（待磷铜阳极表面长成一层稳定均匀的黑膜），才能进入正常电镀程序，确保铜镀层的质量。4 经常检查磷铜阳极的表面是否有异常现象，如表面无黑膜、钝化(白色或黄色膜)、黑膜不脱落等异常现象，应立即停止生产。5 每五天提起钛蓝振动检查是否有阳极架空现象(只有磷铜阳极角才会出现此现象)。6 如出现镀液中铜离子浓度异常高或低，需立即检查磷铜阳极的质量。7 磷铜阳极应定期清理阳极袋中的阳极泥（一般30~45天清理一次）。
高频焊接原理
2019-03-18 11:00:17
（一）采用高频电源焊接铝管、铜管和不锈钢管 1、铝管的焊接 高频焊接原理在中国采用高频电源焊接钢管，始于20世纪50年代，至今此项工艺已经普遍应用，但采用高频电源来焊接铝管，目前还在实验阶段，国外用高频焊接铝管始于1955年，到1966年在美国用高频焊接铝管的数量已达到铝管总量的50％左右。用高频焊接铝管，焊接速度快，焊缝热影响区域窄，焊缝质量好，生产效率高，因此在制造铝管的行业中，这将是一种有发展的工艺。2000年我公司为湖北省第二汽车制造厂某分厂制作了焊接铝管的专用高频设备，并获得了成功。在焊接Φ9×0.3mm铝管时，焊速达120m/min，做打压、压扁等试验，质量全部合格。 （1）铝管焊接工艺的技术难点 ①铝的熔点低，导热性高，热容量大，热膨胀系数大。 ②铝和氧有很大的亲和力，其氧化物会造成焊缝中夹杂物。 ③铝在液态时可吸收大量的，因此铝的焊接易生成气孔。 ④铝及其合金加热温度到达熔点时，由固态转变为液态时过程进行得快，且无颜色变化，因此焊接×作上有一定困难。 （2）对高频电源的要求 针对铝管焊接工艺的技术难度，对高频电源有以下要求： ①使用较高的频率，使得焊缝热影响区窄和管内壁电流减小。 ②要求焊缝的功率密度大，焊速越快，焊缝质量越好。 ③电子管阳极直流电压要求稳定平滑，其脉动系数要求达到1％左右。 （3）焊接铝管高频电源采用的几项措施 ①采用较高的频率，对于100KW设备采用600～700KHz，60KW设备采用700～800KHz。 ②电子管阳极电源采用12相整流，并加装平滑滤波器，由于采用可控硅调压，应使其工作在较小的导通角状态，以减小整流后的脉动系数。 ③有较高的输出功率，使铝管有较高的焊接速度。 ④合理的振荡电路，应做到负载调整方便。 （4）应用前景 铝具有蕴藏量大、比强高、质轻、耐腐蚀等特点，因此产量大、成本低的焊接铝管，大量应用于农业喷灌系统、化工、轻纺、轻型建筑及家具等场合以替代钢管。目前国内焊接铝管多采用氩弧焊，速度很低，应用高频焊代替，可达到很高的速度。我公司制造的设备，对小口径薄壁管，焊速可达到120m/min以上。另外，高频焊接也可用于焊接不锈钢管、铜管、黄铜管等，及非导磁体金属管材。对此项新技术，望能引起制管专业厂的重视。 2、铜管和黄铜管的焊接 在2001年，我们用高频电源焊接铜管和黄铜管也取得成功，所焊的管材经打压、扩孔、压偏等技术检测，均为合格品。 3、不锈钢管的焊接 在国外用高频电源焊接不锈钢管的技术已经普及应用，我们尚未实践过，愿与有此需要的企业合作，共同完成。 目前高频焊接原理在国内功率最大的电子管焊管设备为800KW，随着国民经济发展需求生产更大口径、更厚管壁的钢管，因此，需要有超大功率的高频电源，为此我们准备生产三种功率（1000KW、1200KW、1500KW）的高频焊管设备，振荡电路为推挽方式、器件均采用国内产品，有需要超大功率设备者，请与我们接洽。 钢管的高频焊接，国内已普遍采用，并发展成为巨大的焊管行业；有色金属管材焊接还在起步阶段，还没有形成规模。以上就是常说的高频焊接原理。
热管应用原理
2019-01-14 14:52:56
热管是一种传热性极好的部件，其主要是一根封闭的金属管，内部有少量的工作介质，管内的空气已经排除在外。在常温下，管内是一种真空状态。热管的工作原理是利用在真空状态下，液体的沸点降低的原理，液体产生蒸发，靠其蒸发潜热进行热量的传递，因为同种物质的汽化潜热比显热高得多，所以其传热能力相对传统的传导、对流、辐射要高出1~3个数量级，被称为传热的“超导体”。
与热源靠近的一段（蒸发段）内的液体吸热而蒸发，并产生一个气压梯度，推动蒸汽携带汽化潜热经空腔流向另一段（冷凝段），汽化经管壁与外界冷媒体换热放出潜热完成传热任务，冷凝成液体，靠重力流回到蒸发段进入下一个工作环节。热管在工作时，蒸汽在热管内是饱和的，其压力取决于当时的实际温度。
铝合金时效强化原理
2018-12-29 09:42:49
铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。
变压器原理
2019-03-18 08:36:58
变压器的是一种常见的电气设备， 可用来把某种数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，也可以改变交流电的数值及变换阻抗或改变相位。发电厂欲将P=3UIcosφ的电功率输送到用电的区域，在P、cosφ为一定值时，若采用的电压愈高，则输电线路中的电流愈小，因而可以减少输电线路上的损耗，节约导电材料。 所以远距离输电采用高电压是最为经济的。变压器原理 目前，我国交流输电的电压最高已达500kV。这样高的电压，无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方面考虑，都不允许由发电机直接生产。 发电机的输出电压一般有3.15kV、6.3kV、10.5 kV、 15.75 kV等几种，因此必须用升压变压器将电压升高才能远距离输送。电能输送到用电区域后，为了适应用电设备的电压要求，还需通过各级变电站（所）利用变压器将电压降低为各类电器所需要的电压值。在用电方面，多数用电器所需电压是380V、220V或36 V，少数电机也采用3kV、6kV等。变压器分类按其用途不同，有电源变压器、电力变压器，调压变压器，仪用互感器，隔离变压器。按结构分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器及自耦变压器。按铁心结构分为壳式变压器和心式变压器。按相数分为单相变压器、三相变压器和多相变压器。变压器的种类虽多，但基本原理和结构是一样的。变压器的基本结构（1）铁心变压器压器由套在一个闭合铁心上的两个或多个线圈（绕组）构成，铁心和线圈是变压器的基本组成部分。铁心构成了电磁感应所需的磁路。为了减少磁通变化时所引起的涡流损失，变压器的铁心要用厚度为0.35～0.5mm的硅钢片叠成。片间用绝缘漆隔开。铁心分为心式和客式两种。（2）线圈变压器和电源相连的线圈称为原绕组（或原边, 或初级绕组），其匝数为N 1 ，和负载相连的线圈称为副绕组（或副边, 或次级绕组），其匝数为N 2 。绕组与绕组及绕组与铁心之间都是互相绝缘的。 变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合（不同的用途）变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。一、变压器的基本原理 图1是变压器的原理简体图，当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈 而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。二、变压器的损耗当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，η=输出功率/输入功率。三、变压器的材料要绕制一个变压器我们必须对与变压器有关的材料要有一定的认识，为此这里我就介绍一下这方面的知识。1、铁心材料：变压器使用的铁心材料主要有铁片、低硅片，高硅片，的钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少。我们通常称为加了硅的钢片为硅钢片，变压器的质量所用的硅钢片的质量有很大的关系，硅钢片的质量通常用磁通密度B来表示，一般黑铁片的B值为6000-8000、低硅片为9000-11000，高硅片为12000-16000，2、绕制变压器通常用的材料有漆包线，沙包线，丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。3、绝缘材料在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕阻间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。4、浸渍材料：变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度 。
电解铝原理
2017-06-06 17:49:57
电解铝原理是了解电解铝行业之前的基础知识问题。接下来简单介绍一下电解铝原理。电解铝原理实际就是通过电解铝这个过程来电解出原铝。而电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。这个电解铝原理的问题也就迎刃而解了。现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃—970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。重要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al+3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3+ +3eˉ=Al下图是电解铝原理的工艺流程图： 更多关于电解铝原理的问题可以登陆上海有色网查询，更多的电解铝行情报价都登陆在上海有色网。
铋矿浆电解原理
2019-01-31 11:06:04
一、阳极反响机理
王成彦、邱定蕃等对辉铋矿在矿浆电解进程的阳极反响进行了比较深化的研讨。经过很多的实验研讨，以为辉铋矿的阳极浸出进程是一个杂乱的反响进程，辉铋矿在酸性氯化钠介质中呈悬浮状所发作的阳极浸出进程，能够经过下列几种途径来完结：
（1）石墨相当于一个导体，辉铋矿相当于一个可溶阳极，当辉铋矿和石墨阳极发作磕碰而触摸时，将经过下面的反响被氧化：（2）石墨电极上或许发作其他氧化反响，如发作Cl2、O2气体分出，这样一些气体再氧化辉铋矿。（3）有关实验标明，在浸出渡中参加铁离子，辉铋矿的浸出反响速率显着进步，槽电压显着下降，阐明铁离子也参加了辉铋矿的阳极浸出进程。
为查明辉铋矿在矿浆电解阳极浸出进程的反响机理，实验测定了溶液中有辉铋矿和无辉铋矿时的i－E曲线以及在上列溶渣中参加4g∕L的Fe2＋后有和无辉铋矿存鄙人的i－E曲线，见图1。图1 不同条件下的i－E曲线
1－HCl 1mol∕L＋NaCl 200g∕L；
2－HCl （1mol∕L）＋NaCl （200g∕L）＋辉铋矿（－0.074mm、L∶S＝10∶1）；
3－HCl（1mol∕L）＋NaCl（200g∕L）＋Fe2＋（4g∕L）；
4－HCl（1mol∕L）＋NaCl（200g∕L）＋Fe2＋（4g∕L）
＋辉铋矿（－0.074mm、L∶S＝10∶1）。
HCl－NaCl溶液中没有辉铋矿和铁离子存在的状况下，石墨阳极只或许存鄙人列反响：
（1）
E333（1）＝1.177－0.066pH＋0.0165lgPO2
（2）
E333（2）＝1.306＝0.066lg[Cl－]＋0.0333lg[Cl2]
矿浆电解条件下，pH＝0、pO2＝0.2×105Pa、 [Cl－]＝3mol∕L， 代入以上两个方程得E333（1）＝1.248V，E333（2）＝1.255＋0.0333lg[Cl2]，因为溶液中[Cl2]很小，因而， E333（1）和E333（2）的不同不大，上述两种反响均有或许在阳极上发作。Arslan、Duby研讨了黄铁矿在溶液中的阳极氧化状况，在阳极电位1.4～1.5V（SCE），t＝35～40℃下，阳极液中HClO的浓度可达0.15smol∕L，并以为HClO是由阳极上分出的Cl2发作的，阳极上水的氧化反响也一起发作并分管了部分电荷传输。Arslan在用石墨阳极研讨黄铁矿的阳极氧化时，发现阳极上有CO2生成并发作阳极蚀变现象。王成彦、邱定蕃在矿浆电解扩展实验中也发现石墨阳极存在蚀变现象。这些也能够证明，在矿浆电解进程中，当阳极电位较高时，阳极上能够发作Cl2和O2的一起分出。
关于反响考虑到铁离子在溶液中能够构成铁氯络合物，其实践电位会更低（如图2线23所示），因而，当件系中存在铁离子时，上述反响有或许是阳极的首要反响。图2 Bi2S3－Cl－－H2O系E－lg[Cl－]图图1中，线1是无辉铋矿、无铁离子潜液中测得的i－E曲线，其电流只能是因为反响式（1）和式（2）发作，且电流巨细应标明该反响的速度。从图中看到，当阳极电位高于～1.10V（SCE）时，电流便急剧上升，而低于该电位时，阳极电流极低且动摇很小。因而能够以为在实验用溶液中，当阳极电位高于－1.10V（SCE），石器阳极上开端很多分出气体，此电位正处于和氧气的理论分出电位邻近。
线2是有辉铋矿、无铁离子溶被中测得的i－E曲线，此刻阳极上的电流应是辉铋矿直接与电极磕碰的氧化反响、和氧气分出反响一起发作的，比较线1和线2，在电位低于－1.10V（SCE）的规模之内，电流能够以为是因为辉铋矿在石墨阳极上直接电氧化发作的，这个电流较线1升高了许多，阐明辉铋矿的直接电氧化是能够发作的；电位大于－1.10V（SCE）二线根本重合，析氯析氧反响起了主导效果。
线3是无辉铋矿、有二价铁离子的溶液中测得的i－E曲线，从图中能够看到，当阳极电位高于0.5V（SCE），电流便显着增大，该电位正处于反响的标准电位邻近，因而能够以为此电流是因为二价铁离子的阳极氧化发作的。在固定电流密度小于300A∕m2的条件下，阳极不会发作析氯析氧反响，只要在电解后期，二价铁的氧化挨近结束，才或许发作析氯析氧反响，此刻槽电压将显着上升。
线4是在有辉铋矿、有二价铁离子的溶液中测得的i－E曲线，它较线3的电流大。此电流的发作能够以为是二价铁离子的阳极氧化和辉铋矿与阳极磕碰的触摸氧化一起发作的。但线4并不是线2和线3的简略加合，它仅仅略高于线3并类似于线3，因而能够以为此刻的首要反响仍旧足二价铁离子的阳极氧化反响、而辉铋矿的直接电氧化则是非必须的。因为有辉铋矿存在，在阳极上生成的三价铁将Bi2S3氧化后自身复原为二价，二价铁又在阳极氧化为三价。如此重复，直至辉铋矿的氧化浸出挨近彻底。
假如在固定电流密度200A／m2的条件下，由图1能够比较看出，线2和线4的阳极电位相差0.7V左右，也就是说，要取得相同的浸出反响速度，在有铁离子存存的溶液中，其阳极电位要比无铁离子溶液的阳极电位低0.7V，相应的槽电压也要下降0.7V左右，然后下降了电解进程的电耗。
图3是在固定电流密度200A∕m2、Fe2＋为4.0g∕L、Cl－为150g∕L、H＋为1.0g∕L、Bi3＋为10g∕L、100g辉铋矿、粒度＜0.038mm为96%、L∶S＝3∶1的状况下测得的石墨阳极电位（SCE）和槽电压随时刻的改变曲线。图3 恒电位电解槽电压和阳极电位随时刻的改变
图3阐明，在辉铋矿的理论浸出电解时刻内，槽电压被迫在0.8～0.9V的规模之内，阳极电位动摇在－0.5～－0.6V（SCE）的规模之内，正处于二价铁离子的标准氧化电位邻近。能够以为，在此刻间内的阳极反响首要是二价铁离子的氧化反响，铋精矿的浸出首要是因为三价铁的氧化效果。
在铋的理论浸出电解时刻今后，槽电压和阳极电位都急剧上升，槽电压升至1.6～1.8V，阳极电位动摇在－1.2V（SCE）左右，此刻，辉铋矿的浸出巳挨近彻底，二价铁也简直悉数氧化为三价铁，阳极开端发作析氯反响，槽电压也跟着阳极电位的进步和阴极的极化而升高。
由以上的分析，能够得出以下的定论：
（1）在实验选用的条件下，溶液中无铁离子存在时，在阳极电位为－0.2V到－1.0V的规模内，阳极反响首要是辉铋矿在石墨阳极上直接电氧化，当阳极电位大于－1.10V时，析氯析氧反响起主导效果。
（2）在有铁离子存在的状况下，阳极上发作的首要反响是二价铁离子的氧化反响，辉铋矿的氧化能够以为是由三价铁离子完结的，三价铁被坯原为二价，二价铁又在石墨阳极上氧化，如此重复循环。当然，在浸出进程中从头到尾也存在着辉铋矿与阳极的磕碰触摸氧化。
（3）在有铁离子存在的状况下，阳极电位可较无铁离子的阳极电位下降0.7V左右，过对下降电耗是有利的。
二、浸出反响机理
图3的热力学分析标明，辉铋矿的络合酸溶反响在实验条件下能够发作。实验标明，没有氧化剂存在时，反响速度较慢。
王成彦、邱定蕃等研讨了矿浆电解时辉铋矿的氧化浸出机理，以为辉铋矿的氧化能够经过下面几种不同的反响进程而得以完结。
（3）
（4）
（5）
反响式（3）是辉铋矿与阳极的直接受阻触摸氧化。反响式（4）是三价铁与辉铋矿的直触摸摸氧化。反响式（5）是辉铋矿首要经络合酸分化反响生成硫化氲，而氧化剂首要是和的氧化复原。式（4）和式（5）的差异就在于此。微观上，能够借助于对进程浸出渣样的物相结构的分析，来判明辉铋矿浸出反响的机理进程。
一般来讲，元素硫系硫化物在湿法冶金进程的相变产品。在低于硫的熔点（386K）浸出时，元素硫通常以三种方式嵌布（图4）：（a）在硫化矿周围呈疏松多孔状；（b）呈细密细粒状吸附在硫化矿周围；（c）呈细粒单体散布在提出渣中，与硫化矿自身无关。前者为金属阳离子分散进溶液后而残留下来的结构；后两种是硫化矿首要经酸分化生成H2S今后被氧化的结构；究竟是（b）仍是（c），则取决于浸出进程的许多影响要素。浸出渣中元素硫的嵌布状况直接联系到对浸出进程的解说。图4 元素硫的几种嵌布形状
对辉铋矿浸出进程分阶段取样渣的显徽镜调查发现，浸出15min时，辉铋矿改变甚微，此刻渣中有很少数的细粒状单体元素硫生成，散布在浸出渣中。当浸出时刻到达30min时，部分辉铋矿鸿沟已呈现被腐蚀的痕迹；元素硫的生成数量较前者略有添加，根本上以细粒单体存在。浸出时刻到达60min，辉铋矿的溶蚀愈加显着，锯齿型鸿沟随时可见，元素硫大部分呈单体外，少数呈细粒状吸附在辉铋矿颗粒的鸿沟。90min时，辉铀矿颗粒鸿沟附着元素硫的状况愈加遍及，构成粒度显着增大，渣中已不易发现细粒的辉铋矿。浸出时刻达130min，辉铋矿周围的硫珠越来越多，简直连成一个硫珠环，一起渣中呈单体的硫珠也显着添加，残存的辉铋矿随浸出时刻的改变已不非常显着。
归纳以上的分析，能够以为，辉铋矿在实践的矿浆电解进程中的浸出反响，不是简略的硫化物金属阳离子的分散进程。从浸渣中存在着很多与硫化物无嵌布联系细粒细密的单体元素硫的状况看，它绝非是硫化物中金属离子分散进溶液后的残留物，而是一个从头构成的产品。也就是说，在辉铋矿的浸出进程中必定存在着一个成硫反响，也必定存在着辉铋矿的酸分化反响。依浸渣中的矿藏改变能够以为酸浸进程存在着如下反响跟着辉铋矿的不断分化，成硫反响也在不断进行；跟着H2S生成量的添加，部分H2S与溶液中的三价铁反响，产出元素硫嵌布在辉铋矿周围，部分H2S远离辉铋矿颗粒而与三价铁反响，构成单件的硫珠。
理论浸出电解时刻今后，辉铋矿浸出挨近彻底，二价铁也简直悉数转换为三价铁，析氯析氧反响开端发作。
由此能够得出如下的定论：
（1）在阳极浸出进程中，辉铋矿首要进行的是酸分化反响（2）阳极生成的三价铁首要是与辉铋矿酸分化生成的H2S进行氧化复原反响，而与辉铋矿直触摸摸进行的氧化复原是非必须的。（3）对浸出渣的物相分析标明，元素硫的构成不是简略的金属阳离子分散进程产品，而是的氧化产品。因而在实践的酸浸进程中既存在着硫化矿的酸溶解反响，也存在着一个成硫反响；产出的硫大部分呈细粒单体，少数吸附在辉铋矿周围。
张英杰从电解质溶液中固液界面双电层结构与矿粒的机械运动动身，推导了必定超电位下（阳极析氯反响没有发作）影响阳极反响速率（电流密度）的要素，得出阳极电流密度（i）与矿浆浓度（Cs）、拌和转速的平方（NR2）呈线性联系，与矿粒粒度无关。进而核算出在任一会儿附着在1cm2阳极表面上的矿粒的总表面积为：
S0＝3Cs／ρ
式中S0－矿粒的总表面积；
ρ－矿粒密度，g∕cm3；
Cs－矿浆浓度，g∕mL。
据此核算，假如取Cs＝0.lg／mL，ρ（辉铋矿）＝6.4g∕cm3，则S0＝0.046。这就是说当矿浆中一起含有Fe2＋时，在1cm2阳极表面上只要0.046cm2的面积在进行矿藏与阳极的磕碰触摸氧化，其他的面积进行的是Fe2＋的氧化。这就很好地解说了矿浆电解时，在有Fe2＋存在时，辉铋矿与阳极的磕碰触摸氧化并不占主导地位的原因。
三、Fe2＋的阳极氧化动力学
在矿浆电解进程中，溶液中的铁离子扮演了一个重要的人物，它直接参加了阳极的电极反响和辉铋矿的氧化浸出，起着电子的传递效果。因而对Fe2＋的阳极氧化进程进行研讨很有必要。王成彦、邱定蕃等测定了Fe2＋在石墨阳极上的极化曲线，阐明晰Fe2＋阳极氧化的速率操控进程。
实验条件：333K、NH4Cl为200g∕L、H＋为lg／L、拌和转速600r∕min、扫描速度1mV／s，测FeCl2浓度分别为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05mol∕L下的阳极极化曲线，取相同η值下的电流密度i作η－lgi联系图，见图5。
从图5能够看出，η在60－10mV之间，曲线呈现显着的塔菲尔段，阐明在这一超电位规模内，Fe2＋阳极氧化进程受电化学反响操控；当η在100～18mV之间，η与{lg（i∕i0）＋lg[id／（id－i）]}呈线性联系，见图6，阐明在这一超电位规模内，Fe2＋阳极氧化进程属混合反响操控；当η在160～220mV之间，η与lg[id／（id－i）]呈线性联系，见图7，阐明在这一超电位规模内，Fe2＋阳极氧化进程受分散操控。图5 不同FeCl2浓度时的η－lgi联系图图6 η－lg（i∕i0）＋lg[id／（id－i）]联系图图7 η－lg[id／（id－i）]联系图
电解铜原理
2017-06-06 17:49:55
电解铜原理是很多化学爱好者和电解铜企业西需要掌握的问题。电解铜原理对于生产电解铜和优化电解铜工艺具有非常重要的意义，因此，了解电解铜原理对于我们也是非常重要的。 电解铜就是铜的电解提纯后的的纯度比较高的铜。电解铜原理即铜的电解提纯：将粗铜（含铜99％）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸(H2SO4)和硫酸铜(CuSO4)的混和液作为电解液。通电后,铜从阳极溶解成铜离子(Cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜（亦称电解铜）。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子（Zn和Fe）。由于这些离子与铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阳极上析出。比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。 这样生产出来的铜板，称为“电解铜”，质量极高，可以用来制作电气产品。沉淀在电解槽底部的称为“阳极泥”，里面富含金银，是十分贵重的，取出再加工有极高的经济价值。电解铜原理是非常简单实用的理论知识，我们在高中时期就学过电解铜原理的类似知识，但应用到电解铜生产中的电解铜原理，还需要进一步的加工优化。 电解铜原理图： 更多关于电解铜原理的资讯，请登录上海有色网查询。
锌阳极原理
