黄金湿法冶金用Ag--Ti双金属阴极材料的制备与应用

摘要

在黄金电解工程应用过程中，电解电极起着关键作用，电极材料的耐蚀性和导电性关系着黄金电解产率、电能消耗和生产安全及环保等诸多问题。本文采用热压扩散和熔浸扩散两种方法工艺制备Ag-Ti双金属阴极材料，将导电性最好的纯银与耐蚀性较好的纯钛，加工成为钛包银双金属层状复合材料，利用纯银良好的导电性解决电解阴极发热的问题，有效降低电解过程中的功耗。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等测试手段分析Ag-Ti双金属阴极材料界面扩散机理和界面组成。并采用原子吸收分光光度计(AAS)、分析天平、湿法冶金电解槽及其配套的数控开关型直流稳压电源等研究不同阴极材料与不同温度对电解效率的影响，得出适合黄金电解的阴极材料及电解液温度，实现了Ag-Ti双金属阴极材料在黄金电解领域的初步工业应用。得出以下结论： (1)用熔浸烧结和热压扩散的方法制得的Ag-Ti双金属材料扩散层为固溶体相α-Ti和中间化合物相AgTi。 (2)热压扩散制备Ag-Ti双金属阴极材料时，随着热压温度的降低，扩散过程中的能量减小，扩散速率减缓，银板和钛板界面处过渡层厚度也随之减小；过渡层的硬度逐步上升，并在890℃时达到最大值。 (3)熔浸扩散制备Ag-Ti双金属阴极材料时，在950℃的熔浸温度下，界面处的硬度值最高。随着熔浸温度的上升，Ag-Ti双金属界面处过渡层的稳定性和厚度在不断减少，界面处的硬度逐渐降低。液态银冷却凝固的过程中，不同相的膨胀系数不同，导致他们的线收缩率也不同，在拉应力的作用下，银的一侧出现大量的被剥落的AgTi相，在结合力较弱的两相间产生孔洞。 (4)Ag-Ti双金属阴极材料随着银、钛厚度比增高，电阻减小，槽电压降低，产金率增高。当Ag-Ti双金属阴极材料银、钛厚度比达到8:1时，相比纯钛电极黄金电解能够节约40%的电能。 (5)运用Ag-Ti双金属阴极材料进行电解时，产金率最高达到79%，高于黄金电解平均水平。在本文电解试验条件下，电解液温度40℃时是最理想的电解温度。

目录

声明

1. 前言

1.1 选题背景及意义

1.1.1 黄金提纯方法简介

1.1.2 黄金电解精炼法概述

1.2 湿法冶金电解阴极材料研究现状

1.2.1 纯金阴极材料

1.2.2 纯钛阴极材料

1.2.3 钛基层状复合阴极材料

1.3 金属基层状复合材料的界面扩散基础理论及研究现状

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

1.5 本课题创新点

2. 试验方法和内容

2.1 试验材料

2.1.1 电解应用Ag-Ti阴极材料

2.1.2 电解应用粗金阳极材料

2.1.3 电解应用金电解液

2.2.1 试验设备

2.2.2 分析检测仪器

2.3 试验研究路线

2.4 试验方案

2.4.1 热压扩散法制备Ag-Ti阴极材料样品

2.4.2 熔浸扩散法制备Ag-Ti阴极材料样品

2.4.3 Ag-Ti阴极材料电解应用试验

2.5.1 显微维氏硬度

2.5.2 电导率

2.5.3 纯金杂质元素测试

2.6.1 金相试样的制备

2.6.2 显微样品的观察与分析

3. 热压扩散连接制备Ag-Ti阴极材料及其界面性能研究

3.1 热压扩散连接制备Ag-Ti阴极材料界面形貌

3.2热压扩散连接制备Ag-Ti阴极材料界面成分分析

3.3.1 Ag-Ti阴极材料界面处显微硬度

3.3.2 Ag-Ti阴极材料导电性

3.4.1 扩散理论

3.4.2 三阶段理论

3.4.3 Ag-Ti阴极材料界面处Ag、Ti元素扩散方程

3.4.4 Ag-Ti阴极材料界面处扩散距离与温度的关系

3.5 本章小结

4. 熔浸扩散法制备Ag-Ti阴极材料及其界面性能研究

4.1 熔浸扩散法制备Ag-Ti阴极材料界面组织形貌

4.2 熔浸扩散法制备Ag-Ti阴极材料界面成分分析

4.3.1 Ag-Ti阴极材料界面处显微硬度

4.3.2 Ag-Ti阴极材料导电性

4.4 本章小结

5. Ag-Ti双金属阴极材料电解生产应用

5.1 钛板耐腐蚀性测试

5.2 黄金电解液蒸发速率测试

5.3 Ag-Ti双金属阴极材料电解产金杂质元素测试

5.4 Ag-Ti双金属阴极材料电解应用试验结果分析

5.4.1 Ag-Ti双金属阴极材料银、钛厚度比对电解应用的影响

5.4.2 电解温度对电解应用的影响

5.5.1 经济效益

5.5.2 社会效益

5.5.3 存在问题与展望

5.6 本章小结

6. 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果