Электрохимическое и коррозионное поведение многокомпонентных свинцово-кальциевых сплавов в растворе серной кислоты

• Автор: Зотова, Ирина Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. СВИНЦОВЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ РЕШЕТОК ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
1.1 Решетки из чистого свинца
1.2 Свинцово-кальциевые сплавы
1.3 Свинцово-оловянные и свинцово-кальциево-оловянные сплавы
1.3.1 Механизм влияния олова на электрохимическое поведение ставов
1.3.2 Влияние олова на процесс коррозии свинцовых сплавов
1.4 Легированные свинцово-кальциево-оловянные сплавы
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследований
2.2.1 Методика электрохимических измерений
2.2.2 Методика проведения коррозионных исследований ставов
2.2.3 Методика проведения микроструктурного анализа сплавов
2.2.4 Методика анализа элементного состава анодных тенок
2.2.5 Методика гшпедансно-спектроскопических измерений
2.2.6 Электронная микроскопия
2.2.7 Рентгенофазовый анализ
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ СВИНЦА, ОЛОВА И БИНАРНЫХ СВИНЦОВООЛОВЯННЫХ СПЛАВОВ
3.1 Изучение электрохимического поведения электродов из свинца, олова и бинарных свинцово-оловянных сплавов методом циклической вольтам-перометрии
3.2 Влияние добавки олова на перенапряжение выделения водорода и кислорода на электродах из бинарных свинцово-оловянных сплавах
3.3 Коррозионное поведение электродов из свинца и бинарных свинцовооловянных сплавов в 4.8 М растворе серной кислоты

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СВИНЦОВО-КАЛЬЦИЕВЫХ СПЛАВОВ В
РАСТВОРЕ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
/471 Электрохимическое поведение электродов из РЬ-Са-Ьп сплавов в 4.8 М растворе серной кислоты
4.1.1 Влияние кальциевого компонента на процесс выделения водорода и кислорода
4.2. Электрохимическое поведение электродов из РЬ-Бп-Са-Ва сплавов в
4.8 М растворе серной кислоты
4.2.1 Влияние бариевого компонента на процесс выделения водорода и
кислорода
4.2.2. Влияние бариевого компонента на коррозионные свойства..
ГЛАВА 5. ПРИРОДА КОНТАКТНЫХ КОРРОЗИОННЫХ СЛОЕВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СВИНЦОВО-КАЛЬЦИЕВЫХ СПЛАВОВ
5.1 Импеданс свинцовых электродов с анодными пленками, сформированными на их поверхности
5.2 Импеданс электродов из свинцово-оловянных сплавов с анодными пленками, сформированными на их поверхности
5.3 Импеданс электродов из свинцово-кальциево-оловянных сплавов с анодными пленками, сформированными на их поверхности
5.4 Импеданс электродов из свинцово-кальциево-оловянных сплавов, легированных барием с анодными пленками, сформированными на их поверхности
ВЫВОДЫ
Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Свинцово-кислотные аккумуляторы (СКА) занимают 70-80% рынка химических источников тока и являются бесспорными лидерами в области автомобильных, стационарных и тяговых аккумуляторов. По комплексному показателю основных характеристик аккумуляторов, а именно, по разрядному напряжению
1.8 - 2.1 В, удельной энергии 30 - 50 Втч/кг, 60 - 110 Втч/л, ресурсу при глубине разряда 80% в 600-1000 циклов, саморазряду при 20°С 0.1 - 0.2 % в сутки, диапазону рабочих температур от минус 40 до 50°С, отдаче по энергии 70 - 80 %, по номинальному току разряда 0.1 - 0.2 С и максимальному току разряда 3 - 5 С, свинцово-кислотная система остается перспективной электрохимической системой, на базе которой целесообразно проектировать новые аккумуляторы. Кроме того СКА характеризуются высокой безопасностью эксплуатации и самой низкой стоимостью.
Однако постоянно возрастающие требования, предъявляемые к автономным энергетическим системам и комплексам, делают необходимым качественное повышение характеристик свинцово-кислотных аккумуляторов. Свинцовокислотные аккумуляторы могут стать конкурентноспособными только в случае значительного повышения их потребительских свойств. Основными требованиями, предъявляемыми к СКА, следует считать: повышение срока службы; герметичное исполнение аккумулятора; снижение объема работ по обслуживанию аккумуляторов.
Герметизированный свинцовый аккумулятор является аккумулятором нового поколения, проектирование которого требует разработки собственной, принципиально новой научно-технической базы.
Одной из основных задач при создании герметизированных свинцовых аккумуляторов является выбор сплавов для токоотводов отрицательных и положительных электродов. Материалы, применяемые для изготовления токоотводов,

видно из увеличения емкости двойного слоя и СРЕ) и поэтому снижается сопротивление жидкой фазы. Основные компоненты анодной пленки, сформированной при потенциале 1.515 В (0.9 В отн. сульфатно-ртутного электрода) РЬО и PbS04. Согласно кристаллографическим данным РЬО и промежуточный оксид PbOi+x -полупроводники p-типа, однако наблюдается положительный наклон Мотта-Шоттке прямых (полупроводник «-типа), это объясняется тем, что анодная пленка состоит их смеси РЬО и РЬОг- Добавка церия способствует образованию РЬ02, что и увеличивает проводимость анодной пленки по сравнению с бесцериевым сплавом. Результаты фотоэлектронной и рентгеновской спектроскопии подтвердили, что в цериевом сплаве присутствует РЬ02.
В работе [92] рассматривается влияние висмута, серебра, натрия на свойства Pb-Sn-Ca-Al сплава. Алюминий вводили в виде оловянно-алюминиевой лега-туры (5, 10% А1). Алюминий защищает кальций от выгорания. Микроструктур-ный анализ показал, что увеличение содержания кальция приводит к уменьшению размера зерна, увеличение содержания висмута не уменьшает размер зерна, добавка серебра уменьшает размер зерна, добавка серебра и натрия еще в большей степени уменьшает размер зерна. Низкое коррозионное сопротивление и низкое удлинение (сопротивление ползучести) решетки характерно для очень мелкого размера зерна сплава. Такая мелкозернистая структура сплава формируется за счет чрезмерного количества кальция в сплаве, который был причиной плохого контроля содержания кальция в сплаве во время изготовления решетки и добавки натрия.
Натрий
В работе [93] было показано, что добавка натрия уменьшает размер зерна, улучшает механические свойства (такие как твердость и предел прочности на разрыв) и повышает литейные свойства. С другой стороны, нет информации об удлинении (сопротивление ползучести) и коррозионном сопротивлении таких сплавов. Механизм рафинирования зерна при добавлении натрия может быть изменен значительно при добавлении серебра. Натрий имеет низкую температуру плавле-