粉末冶金原理.ppt

(2)标准电位比铜更正的元素 在阳极 这类元素不氧化或比铜后氧化 在阴极 这类元素先还原。 如银在阳极不溶解。如溶液中存在少量的银形成Ag2SO4则电离后银离子优先在阴极析出，造成银的损耗，可加入HCl形成AgCl沉积回收。 （3）标准电位接近铜的元素 这类元素会在阳极与铜一起进入溶液，在阴极，当铜离子浓度降低时，会在阴极上析出。 （二）、电解电压和极化 1.理论分解电压 能够发生电解反应的最小电压称为分解电压，数值上等于原电池的电动势： E理论=ε阳-ε阴 分解电位 实际分解时的电位： E分解 = E理论 +E超 E超= E浓+ E阻+ E电化 2.极化 偏离平衡电位的现象称为极化，极化有浓差极化、电阻极化和电化学激化，相应的有浓差超电压、电阻超电压和电化学超电压。 浓差极化 电解时正负离子在阴极和阳极上的析出，而正负离子来不及扩散补充，造成在阳极阴极之间正离子和负离子之间的浓度差，这种浓度差而导致电位反向增高，这种现象称为浓差极化。可通过搅拌消除浓度差，从而消除浓差极化。电阻极化 电化学极化 （三）、电解的定量定律 法拉第第一定律：电解时，在任一电极反应中，发生变化的物质量与通过的电量成正比，即与电流强度和通过的电流时间成正比。 法拉第第二定律：析出一克当量的物质需通过F=96500C或96500A·S（26.8A·h）的电量，96500C为法拉第常数。 电化当量为： W——物质的原子量； N——原子价 则电解产量为： m=q·I·t I——电流强度，A t——电解时间，h （四）、成粉条件 粉末的析出条件 阴极 至阴极距离 h 析出金属粉末时的阳离子浓度分布 C 浓度 阴极 至阴极距离 h 溶液中最初的阳离子浓度分布 C0 在一定的电流密度下，要析出金属粉末，阴极板附近的离子必须降低到C0。在阴极板附近的离子浓度降到C0时，在阴极板上析出的离子数为：式中A为阴极板面积，h至阴极板距离根据法拉第定律 Q---通过面积A的电量 在电解槽中，浓度梯度与电流密度的关系为： 积分 代入上式得： 假定在1秒钟后开始析出粉末 则 t=1 上式表明要析出粉末的电流密度。实验表明在20-25s内还未析出粉末，则在此种电流条件下，不可能析出粉末，如以t=0.25s代入上式： 由此可知，当要得到松散粉末 i≥KC要得到致密金属 i≤0.2KC 由此可作图得到三个区域，即 Ⅰ-粉末区；Ⅱ-过度区和Ⅲ-致密沉积区，作图可得 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 C，mol/L i-c关系图 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Ia/cm2 i=KC i=0.2KC Ⅰ Ⅱ Ⅲ （五）、电流效率和电能效率 电流效率和电能效率关系到电解制粉的指标和经济效益。 1.电流效率ηi： M——电解出的实际产物质量，g q——电化当量，g/Ah； I——电流强度，A； t——电解时间，h 电流效率一般为90%，好的95%左右。 2.电能效率：W0——析出一定质量在理论上所需要的电能W0=沉积所需要的电量（I0t）×理论分解电压（E理论）We——析出同样物质实际所消耗的电能We=通过电解槽的全部电量（It）×槽电压（E槽） 槽电压（E槽）是电解时加在电解槽上的电压 E槽= E分解+ E液+ E接 E分解——分解电压 E分解 = E理论 +E超 E超= E浓+ E阻+ E电化 E液——电解液电阻引起的电压降 E接——电解槽各接点和导体上的电压损失 二、水溶液电解法生产铜粉 1生产工艺 CuSO4电解液 阴极 阳极 电解 过滤 再生 电解液 铜粉 洗涤及稳定处理 铜粉 真空干燥 研磨筛分 产品铜粉 熔化 铸造 阳极 阴极 筛上物 残余阳极 制取铜粉的工艺流程 工艺条件 方案 铜离子浓度 g/L H2SO4 g/L 电流密度 A/dm2 电解液温度 ℃ 槽电压 V 方案一 方案二 致密铜 12-14 10 40-45 120-150 140-175 180-210