1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶镍电极电化学加氢机理

采用稳态极化法、循环伏安法和恒电位库仑法研究了1,3-二甲基-5-亚硝基-6-氨基脲嘧啶(ANDMU)在镍电极上的电化学加氢机理,实验体系为pH 3的硫酸硫酸钾水溶液。结果表明,在镍电极析氢电位之前,在-0.7~-0.8 V(相对于Hg2SO4参比电极)ANDMU即发生加氢反应。随着pH值降低,还原电流增大,加氢反应速度增大,还原电位正移。反应受扩散控制,增大搅拌速度和提高温度都可以提高反应速度。ANDMU在镍电极上的电化学加氢反应机理与在铂电极上的情况相似,都是溶液中氢离子在电极表面得电子生成原子态氢还原ANDMU的EC(电化学反应后耦联有化学反应)过程。     

镍硫化物湿法冶金基础研究

文中发表了我们在镍湿法冶金方面的研究工作。我国原有的镍冶炼流程是在熔炼高镍锍之后采用缓冷、磨浮分离铜、镍硫化物。国内已研究过用二段常压浸出及一段氧压浸出使镍进入溶液,可取消冷却和磨浮工序。然而采用加压浸出,在设备和操作上有不少困难,而且能耗较大。我们研究了Ni_3S_2浸出反应的热力学与动力学,并用工业镍高锍进行了试验,证明可以实现常压酸浸出。其关键是样品制备、温度与传质条件。浸出反应遵守1-(1-α)~(1/3)=kt关系式。浸出反应与溶液成分如H~ ,Cl~-及Cu~(2 )有关。发现Cu~(2 )的影响有双重性,Cu~(2 )在镍硫化物表面生成Cu_2S时阻碍反应,此时浸出反应符合1-2/3α-(1-α)~(2/3)=kt关系式,但存在于固体中的铜的硫化物可以加速浸出过程。从研究Ni_3S_2酸溶解机理发现,抑制难溶的β-NiS生成是提高浸出率的重要措施。这一研究结果为实现镍高锍常压浸出提供了理论根据。     

镍硫化物在酸性氯化物水溶液中的腐蚀溶出(Ⅰ)Ni_3S_2溶出

利用隔膜电解池研究了Ni_3S_2与Cu~(2 )/Cu~ 偶合反应速度,Cu_2S是Ni_3S_2腐蚀溶出良好阴极.Ni_3S_2的腐蚀溶出受固体扩散和电荷传递混合控制,反应活化能为11.596kJ/mol.     

镍锍选择性氧化热的力学及动力学

利用氧气吹炼镍锍直接得金属镍,其关键在于去锍保镍。本文利用选择性氧化原理,提出氧化转化温度的概念。热力学分析指出,去硫保镍的条件是: 1、镍锍熔体用O_2开吹的温度必须超过该组成硫、镍氧化的转化温度;对含硅20-25％的镍硫,其开吹温度不能低于1350-1400℃。 2、随着熔体中硫含量的减少,相应地硫、镍氧化的转化温度随之增高。吹炼操作必须迅速进行,以保证熔池温度上升的速度永远高于转化温度增高的速度。 硫、镍氧化的转化温度可用一步法按下列反应 [S] 2NiO_((s))=2[Ni] SO_2进行计算。 热力学分析又指出: 1.镍锍内含铜全部留在熔体之内,在吹炼过程中不被氧化。 2.镍锍中的铁最易被氧化,但当降低到0.8—1.0％后即不能被氧化而以残铁留在熔体之内。 3.镍铳含钴如小于1％也将留在熔体之内。 通过在卡尔多斜吹旋转炉进行的半工业吹炼实验,在采用上列热力学推论得出的去硫保镍条件下,硫能顺利地降到1—2％,充分地证明了理论成功地指导了实践,克服在初期探索性试验中遇到大量镍氧化的困难。在吹炼末期,由于熔体中硫的扩散速度减慢,熔池表面逐渐有NiO层累积。采用不吹氧空转还原,可进一步去硫而提高镍的回收率。镍的直接回收率大于90％,而总回收率大于95％。镍的主要损失来自高温下镍及其氧化物的挥发 熔     

黄镍铁矿阳极的高温电化学行为

本研究采用线性电位扫描、循环伏安等电化学方法研究了合成的黄镍铁矿阳极在酸性硫酸盐水溶液中的高温电化学行为,考查了温度、溶液pH值及镍离子浓度等因素对阳极溶解过程的影响。研究结果表明,温度对黄镍铁矿阳极溶解过程影响显著。温度较低时,阳极溶解基本上可分为两个阶段;而温度较高时,阳极溶解主要是按一步反应进行的。溶液pH值的变化对阳极过程影响不大。增大镍离子浓度对阳极溶解反应有一定的抑制作用。     

镍基合金和铬在高温下的腐蚀电化学特征

利用动电位极化和电化学阻抗(EIS)方法,分别研究了纯铬以及镍基合金UNS N08028在140℃和160℃两种温度下高含H2S/CO2环境所成钝化膜的电化学行为.结果表明:两种成膜条件下028合金钝化膜的耐蚀性优于纯铬.EIS表明电化学阻抗谱均有明显的容抗弧特征,028合金显示单一的容抗弧,纯铬在低频区显示扩散阻抗控制.     

热处理对镍钛合金表面性能的影响

采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）及电化学工作站等仪器,研究退火温度和时间对镍钛合金表面形貌、表面粗糙度以及耐腐蚀性能的影响。从SEM和AFM分析结果可知,在400~600℃退火温度内,随着退火温度升高,镍钛合金表面先产生小颗粒,最后这些小颗粒连接形成片状形貌,而表面粗糙度随着温度升高呈现增大趋势。改变退火时间时,表面形貌的变化趋势基本和处理温度相似,表面粗糙度在退火时间15 min时最小。用电化学工作站测试得到极化曲线,表明退火温度400℃和500℃时试样有较好的耐腐蚀性能。短时保温易获得良好的耐腐蚀性能。     

钴镍渣中锌的溶出动力学研究

基于硫酸选择性溶出钴镍渣中金属锌的“腐蚀微电池”作用本质,推导了其溶出反应的动力学方程．建立了钴镍渣中金属锌溶出反应的实验装置,获取了反应温度为15℃时溶出的氢气体积随时间变化的数据．以所建立的动力学方程结合实验数据进行计算,结果表明,硫酸选择性溶出钴镍渣中金属锌并生成氢气的反应,在室温15℃条件下具有一级反应的动力学特征,其表观反应速率常数k＊=0．5617min^-1.     

温度对工业电解液中镍电结晶行为的影响

采用循环伏安曲线、恒电位暂态电流-时间曲线和SEM等方法研究了工业电解液体系下温度对镍电化学行为及镍电沉积层微观组织的影响.结果表明:温度不改变该电解液体系中镍电沉积的形核/长大机理,其形核仍然为瞬时形核方式,生长符合三维瞬时形核生长模式.电解液温度升高,阴极峰峰值电流增大,镍的电结晶几率增加.温度升高镍电结晶初期的活性点并没有持续增加,提高温度会增加电解液的分散能力,电解液中Ni 2+更容易扩散至玻碳电极表面,镍晶粒形核及生长速率增大.当电解液温度为65℃时,镍电沉积层逐渐布满整个玻碳电极表面,沉积层晶粒尺寸均在100nm以下.     

粗大柱状晶纯镍热变形流变应力行为及加工图

采用Gleeble-3500热模拟机,在变形温度为950~1 150℃、应变速率为0.001~10s-1的条件下,研究了粗大柱状晶粒纯镍的热变形行为和加工图.结果表明:热压缩过程中流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度降低而增大.流变应力与应变速率、变形温度之间的关系用Zener-Hollomon参数来描述,热变形激活能为312.4kJ/mol.基于动态材料模型(DMM)热加工图及结合合金相显微组织分析,得到纯镍较优的热加工参数:变形温度为1 060~1 120℃,应变速率为0.03~0.20s-1的蛋形区域.     

丙烯基硫脲对镍阳极溶出和阴极沉积过程影响

采用循环伏安(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了硫酸镍溶液中Ni在Pt电极上阳极溶出和阴极沉积过程以及丙烯基硫脲(ATU)对该过程的影响.结果表明,在0.05M的NiSO4溶液中,镍阳极溶出和阴极沉积过程的M/n实验值分别为31.7和38.0 g/mol,都是两电子过程.在含ATU的NiSO4溶液中,镍在铂电极上阳极溶出和阴极沉积过程共出现3个电流峰,其M/n实验值分别为60.4、117.1和60.0 g/mol,表明ATU改变了镍的电极过程,对镍的阳极溶出和阴极沉积有比较复杂的影响;CV结果还证实:ATU促进了镍的阳极溶出和阴极沉积过程.本文还从电极表面质量定量变化的角度提供了Ni阳极溶出和阴极沉积过程的新数据.     

镍钼矿提钼渣中镍的浸出工艺

在硫酸溶液中,使用常压氧化浸出法处理镍钼矿提钼渣以回收有价金属镍。考察搅拌速度、液固比、硫酸用量、氧化剂用量以及浸出时间对镍浸出过程的影响。试验结果表明:搅拌速度与液固比对浸出过程影响不明显;在未加入氧化剂时,主要发生镍氢氧化物简单的酸溶反应,而添加氧化剂后硫化物也被氧化浸出;此外,镍浸出率随浸出时间、温度及硫酸用量的增加而增大。最佳工艺条件如下:搅拌速度为500 r/min,液固比为4:1,氧化剂加入量为矿量的0.2倍,浸出温度为90℃,硫酸浓度为0.4 mol/L,浸出时间为8 h,镍浸出率可达95%左右。     

铂族元素镍铳试金预富集中子活化分析方法研究

采用镍锍试金法,硫化镍萃取铂族元素。然后用6M盐酸溶解镍锍扣,过滤酸溶液。用中子活化方法分析铂族元素残渣。该方法检出限在ppb水平。     

电沉积纳米晶体镍

利用恒电流沉积的方法,在55～65 ℃、pH值小于3.5、电流密度大于5 A/dm2、含有糖精的瓦特液中分别以直流和脉冲方法镀取镍.经X射线衍射分析,镍晶体沉积层表现为(111)择优取向,扫描电镜和能谱分析结果显示,所得的镍晶晶粒尺寸为小于10 nm的纳米晶体,并且镀层中含有少量的硫.通过研究电流密度及溶液中糖精浓度对镍沉积速率的影响,发现电流密度低时,镍沉积速率与电流密度呈线性关系,糖精的加入使镍沉积允许的电流密度增大,沉积速率减慢,对镍沉积起增加极化作用.     

镍基合金UNS N08028钝化膜的耐蚀性研究

采用高温高压腐蚀试验方法使镍基合金028在100 ℃、130℃和150℃条件下形成钝化膜,利用阳极极化曲线和电容测量法(Mott-Schottky曲线),研究镍基合金钝化膜在不同温度同时含CO2和Cl-的腐蚀介质中的电化学行为和半导体性质.结果表明:在130℃条件下形成的钝化膜对基体的保护作用较强;在3个条件下形成的钝...     

黑土对Cu~(2+)的吸附作用及其影响因素

采用批量平衡法研究了东北地区典型黑土对重金属Cu~(2+)的吸附热力学特征,以及离子强度、温度和DOM对黑土吸附Cu~(2+)的影响.结果表明:Freundlich模型能够较好地描述一般条件及其不同影响因素下黑土对Cu~(2+)的热力学吸附过程(R0.985,P0.01).离子强度的增加抑制了Cu~(2+)在黑土上的吸附,不同离子强度作用下黑土对Cu~(2+)的吸附能力顺序为:0.001 mol/L0.01 mol/L0.1 mol/L.温度的增加促进了Cu~(2+)在黑土上的吸附,不同温度作用下黑土对Cu~(2+)的吸附能力顺序为:35℃25℃15℃.浓度范围在0~400 mg/L的DOM能够抑制黑土对Cu~(2+)的吸附,且抑制作用随着DOM浓度的增加而增大.Cu~(2+)在黑土上的吸附量随着p H值的增加而增加,DOM的抑制作用随着p H值的增加而增大.     

Waspaloy镍基合金高温流变应力及其本构模型构建

针对涡轮发动机涡轮叶片复杂应力状态下的时效变形问题,以涡轮叶片材料Waspaloy镍基合金为研究对象,开展Waspaloy镍基合金时效处理,完成时效态Waspaloy镍基合金600℃、700℃和750℃准静态高温力学拉伸试验,利用Ludwik和Hollomon经验公式预测Waspaloy镍基合金高温塑性段流变应力,引入平均误差（Er）和均方根误差（RMSE）评价流变应力的预测准确度。结果表明,时效处理后合金的硬度得到有效提升,而其塑性性能有所降低。Waspaloy镍基合金的抗拉强度和延伸率在600℃~750℃区间范围内与加载温度呈负相关关系。Ludwik模型较Hollomon模型有更高的流变应力预测精度,而在高温高应变区域Ludwik模型预测流变应力仍存在较大误差。在Ludwik模型的基础上引入指数项,修正后的Ludwik模型能更好地预测Waspaloy镍基合金高温塑性段的流变应力。     

纯镍N6平面热压缩变形行为及加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机对纯镍N6在变形温度800~1100℃,应变速率5~40 s-1,应变量70%条件下进行了高温塑性变形压缩试验,分析纯镍N6高温高应变速率热变形行为,得到了材料在不同变形参数条件下的组织变化规律及流变应力变化曲线,利用动态材料模型绘制出了纯镍N6在不同应变条件下的热加工图。通过对组织及热加工图的分析研究,得出变形温度为1000~1100℃,应变速率为5~7 s-1或20~40 s-1以及变形温度为800~900℃,应变速率为5~10 s-1为纯镍N6材料高温高应变速率热变形的两个合理变形参数区间,在参数区间内N6组织均匀;而流变失稳区变形参数条件下得到的组织比较紊乱,晶粒大小不一。纯镍N6热变形后的晶粒尺寸随变形温度升高及应变速率减小而增大。     

冰镍的电化学行为 第一部分:硫酸盐体系中硫化镍阳极电化学溶解动力学

本文采用旋转圆盘电极并结合线性扫描、恒电位单阶跃、恒电流电解、循环伏安等电化学测试方法综合考察了Ni_3S_2在硫酸盐溶液中的阳极电化学溶解动力学规律,查明了其活性溶解反应的控制步骤;并利用Au-Hg齐环电极检测到中间硫氧离子的还原电流,提出了Ni_3S_2阳极分段溶解逐步氧化的反应机理。求取了反应速度常数、固相扩散系数、反应活化能等动力学参数。本文是冰镍电化学行为研究工作之一。     

凹凸棒土颗粒吸附剂制备优化及对铅、铜吸附研究

以凹凸棒土为基材,采取混匀、搅拌、造粒和热处理的工艺,制备颗粒状吸附剂。重点研究物料配比和焙烧温度对吸附剂去除Pb~(2+)和Cu~(2+)的影响。通过静态吸附实验研究颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附特性。结果表明随着膨润土和海藻酸钠添加剂量增大,颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)去除率增大。随着焙烧温度的提高,Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附去除率不断降低。凹凸棒土颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附过程遵循准一级反应动力学模型;Langmuir吸附等温式和Freundlieh吸附等温式均可较好地描述颗粒吸附剂对Pb~(2+)和Cu~(2+)的等温吸附特性。颗粒吸附剂的最佳制备条件为物料配比凹凸棒土:海藻酸钠:膨润土=100:7:8(以质量计),焙烧温度500℃。