[發明專利]一種鉛基陽極材料使用壽命的評價方法

有效

• 申請號: 201510920083.0
• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN105543903B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 李建中;王運凱;畢營;楊中東;田彥文
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C7/06;C25D17/10;C25D21/00;C25D11/34;G01L1/24;G01L1/25
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

1.一種鉛基陽極材料使用壽命的評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對鉛基陽極材料的表面進行打磨、拋光和化學處理；

采用1000～1400#水砂紙對鉛基陽極材料的表面進行打磨，采用呢絨拋光布對鉛基陽極材料的表面拋光至無明顯劃痕；采用醋酸與雙氧水的混合溶液對鉛基陽極材料的表面進行化學處理，其中，醋酸與雙氧水的體積比2.5～4.5；

步驟2：采用CrO₃+H₂SO₄+NaCl+NH₄F混合溶液對鉛基陽極材料進行電解后，鉛基陽極材料表面生成氧化膜；其中，電解的電流密度20～40A/dm²，電解液溫度40～60℃，電解時間為5～30min；

步驟3：采用SEM對不同電解時間條件下的鉛基陽極材料表面氧化膜的橫截面進行分析，確定鉛基陽極材料表面氧化膜厚度；

步驟4：根據步驟3中的氧化膜厚度，分析氧化膜的內應力變化，建立氧化膜的內應力與氧化膜厚度之間的關系，即公式(Ι)：

σ＝AX+B (I)

其中，σ是氧化膜的內應力，MPa；A是應力梯度，MPa/μm；X是氧化膜厚度，μm；B是基體應力，MPa；

步驟5：

(1)根據公式(Ι)，確定應力梯度A；

(2)在以下電解條件下，評價鉛基陽極材料的使用壽命：

電解條件為(a)或(b)：

(a)電解銅時，電解液中H₂SO₄濃度為150～200g/L，Cu²⁺濃度為30～50g/L，電流密度為2～5A/dm²，電解溫度為30～50℃；

(b)電解鉻時，電解液中CrO₃濃度為100～300g/L，F^-濃度為1～5g/L，電流密度為10～50A/dm²，電解溫度為30～50℃；

評價方法為：

應力梯度|A|≤0.5時，鉛基陽極材料在(a)或(b)電解條件下的使用壽命為12～24個月；

應力梯度0.5＜|A|≤0.95時，鉛基陽極材料在(a)或(b)電解條件下的使用壽命為9～12個月；

應力梯度0.95＜|A|≤1.25時，鉛基陽極材料在(a)或(b)電解條件下的使用壽命為6～9個月；

應力梯度|A|＞1.25時，鉛基陽極材料在(a)或(b)電解條件下的使用壽命小于6個月。

2.根據權利要求1所述的鉛基陽極材料使用壽命的評價方法，其特征在于：所述的鉛基陽極材料，Pb的質量百分含量≥90％。

3.根據權利要求1所述的鉛基陽極材料使用壽命的評價方法，其特征在于：所述的步驟2中，CrO₃+H₂SO₄+NaCl+NH₄F溶液，濃度分別為：CrO₃為100～200g/L，H₂SO₄為10～30g/L，NH₄F為2～6g/L，NaCl為1～5g/L。

4.根據權利要求1所述的鉛基陽極材料使用壽命的評價方法，其特征在于：所述的步驟3中，所取的電解時間的間隔為2～7min。

5.根據權利要求4所述的鉛基陽極材料使用壽命的評價方法，其特征在于：電解時間的間隔為5min。

6.根據權利要求1所述的鉛基陽極材料使用壽命的評價方法，其特征在于：所述的步驟4中，氧化膜厚度小于等于2μm時，采用Raman光譜法分析氧化膜的內應力，采用計算公式(Ⅱ)：

σ＝IN×(ω_S-ω₀) (II)

其中，ω₀是鉛基體的一階光學聲子特征峰位波數，cm^-1；ω_s是經步驟1、步驟2處理后樣品的一階光學聲子特征峰位波數，cm^-1；σ是氧化膜的內應力，MPa；I_N是比例系數，MPa·cm；

氧化膜厚度大于2μm時，采用XRD分析方法測定其內應力，采用計算公式(Ⅲ)：

其中，θ為衍射角，度；為樣品的側傾角，度；v為泊松比，量綱為1；E為楊氏彈性模量，MPa。