从废铁屑制备高纯度电解铁及耐腐蚀性的研究.pdfVIP

从废铁屑制备高纯度电解铁及其耐腐蚀性研究 鲁为民，印仁和，叶志强，方正华 (上海大学化学番，上海201800) 摘要：本文采用工业废铁屑为原料制备高纯度电解铁，确立了电解铁在氯化物 溶液中的电解条件，电解铁纯度最高可达到99．983％。通过SⅨ断面形貌观察， 电解铁非常致密，有较好的强度。并对电解铁的腐蚀特性进行了研究：在 NaCl中纯度越高，相应的腐蚀速度就越小； 0．5Kmol／m部O,和在0．5l【Ⅲ01／Ⅲ3 在0．5Km01．m_3H2S04中纯度越高，交流阻抗越大，越耐腐蚀。 关键词：纯铁 电解制备 腐蚀特性 sBI 1 前言 现在资源再生渐渐成为研究热点。对金属铁也同样如此o’，但是，铁再利 用的困难之处在于为了除去铁内的杂质而需很高的成本。所以，用低成本的湿法 电解制高纯度铁成为目前研究的热点‘2’“”．纯度为99．99％的高纯度电解铁不 仅仅是超高纯(SHP)铁的基材，而且高纯度电解铁本身在耐腐蚀合金，原子反 应堆等需要高纯度的材料以及磁性等专用材料方面有着广泛的用途。 2 实验 2．1电解液的组成及电解豢件 原料采用工业废铁屑，用lo％稀盐酸除锈，再用脱脂液浸泡一小时，然后 溶解于稀盐酸中(水：酸=l：2)，制得氯化亚铁的粗电解液，通过新鲜铁屑置换 后过滤、浓缩、结晶，再溶于二次蒸馏水中进行重结晶。所得氯化亚铁晶体用于 配制电解制备纯铁剧的电解液。电解液组成及电解条件见表l。使崩ZF-5型 恒电位仪和CS50l型超级恒温槽。 表l 电解制誊纯铁时电解藏的组成及电解条件 FeCl．邺 1．21holM HaCl 2K∞l，t-3 电解方法 恒电漉 电解最量度 T℃(T为代号) 瞬敏 lr钾为代号) 阳橙 Pt，纯Fe 胡 3～{ 2．2电解纯铁的腐蚀特性研究 腐蚀速度经浸渍试验(所有样品溶液通氮除氧)从样品的质量减少中求得。 604．8Ks(168h)，腐蚀速度以上述时间内的平均速度表示。试验温度均为298K。 采用CHl660A电化学工作站进行交流阻抗实验，参比电极为Ag／AgCl电极， 测定了0．5Km01．m瑚2s啦中的交流阻抗。测定前先通N2除氧。 2．3电解铁断面形貌的s髓观察 将电解铁样品洗净、烘干，用钢丝钳将其拉断．用S嘎(扫描电子显微镜) 观察断面形貌。 ～187— 3结果与讨论 3【qj解条阵的选择 电流密廖较小时，电解铁薄片韧性较好有一定强度，电流密度不断增大 时嗖：}§越来越赡，达到4^／0∥时，戎电解时电解铁麓两已开始出现脆裂，再增 鼋8A，dmo时j，：无法挠得完整的电解铁薄片。高电流密度下氡的析出和氢臆很 可能是造成脆鸭．增加的原因之一，可见，低电流密。l操作对获得韧性佳的铁片 尤为重耍。从析氢考虑也必须提高电解液的温度：T)和适当的电解掖照度 (pH=3—4)。前者能提高氢的超电压，后者能降低氢离子浓度，从而提高电流效 率和电解铁的韧性。此外，墓片采用妒片，电解铁片易剥离，表面形貌较好。 阴刚极闻用隔膜隔离，if防止阳极液直接浸入阴极内而减少阳极区较多的Fe” 形成的胶状物的进入，可以提高电解效率和电解铁纯度。 1．2【车!解铁的铡备 声：制得掬电解铁标样(电解条件见表i)，通过原予吸,lk光谱法等分析=|共 弘析1∽个囊屑与非金属元素。其分析结巢_!!}]袁o： 分析中发观，其中cu、№、Co、c＆等几个元素含量较高，采用预沉积， 生阴极随放置铁片等乎段可明显降低这些元素的含量．其中7号样品采用纯铁 片诎阳极．并通过预沉积后效果鞋好，达99。983％阻上。