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        雜質(zhì)對(duì)陰極銅沉積的影響

        2017-11-11 17:47:51王曉莉
        商情 2017年37期

        王曉莉

        在銅電解精煉的電解液中,存在著多種雜質(zhì),電極電位比銅負(fù)的雜質(zhì)可在陽(yáng)極共溶,電極電位比銅正的雜質(zhì)則可能在陰極共析。最有害的雜質(zhì)是電位與銅接近的雜質(zhì),如砷、銻、秘離子等,它們可通過(guò)陽(yáng)極溶解進(jìn)入溶液,又可能在陰極與銅共沉積,含0.02%砷會(huì)使銅的導(dǎo)電性降低15%,電解液中含有較高濃度的As3+,Sb3+,Bi3+時(shí),會(huì)生成SbAs04,BiAs04白色沉淀,這些沉淀會(huì)吸附在電極表面,影響銅沉積反應(yīng),降低銅產(chǎn)品質(zhì)量。因此它們?cè)谌芤褐械臐舛葢?yīng)加以控制,即通過(guò)定期地對(duì)電解液進(jìn)行凈化處理,來(lái)減少這些離子在溶液中的積累。

        1、實(shí)驗(yàn)

        1.1交直流疊加電解銅的工藝條件與實(shí)驗(yàn)主要儀器

        交直流疊加電解銅工藝條件:CuS04濃度140 g/L;H2S04濃度為160g/L;添加劑配比:氯離子0.010 g/l,硫脲0.002 g/I,骨膠0.003g/l;交流電電流密度:300Aim2;電解溫度40%;電極間距為6cm;交流電頻率:500Hz;振幅:20mV。

        主要儀器為德國(guó)ZAHNER公司制造的IM6e電化學(xué)工作站,78-1型磁力加熱攪拌器,有機(jī)玻璃電解槽,CMM-33E金相顯微鏡,8002型恒溫水浴箱,x-650型掃描電子顯微鏡(sEM),D/max-rB型x射線衍射儀(XRD)。

        1.2方法

        小型電解槽放在恒溫水浴中,用自己配制的循環(huán)電解液,采用磁力攪拌,陰陽(yáng)兩極均采用含Cu99.98%的純銅片,陰極尺寸是30mmxl5mmx2mm,陽(yáng)極尺寸是30mmx30 mmx3mm。電解前用不同型號(hào)的砂紙將電極表面磨光,并用丙酮和稀硫酸溶液分別浸泡,除去電極表面的油漬和氧化物。電解槽中的電極排列方式為“陽(yáng)一陰一陽(yáng)”,定時(shí)觀察記錄和更換電解液,連續(xù)電解12小時(shí),所得陰極銅樣品用蒸餾水洗凈后立即用氮?dú)獯蹈芍糜谡婵崭稍锲髦?,?zhǔn)備下列測(cè)試。

        2結(jié)果與討論

        在低電流密度(200A/㎡)下直流電解時(shí),雜質(zhì)在陰極不沉積,一定量雜質(zhì)存在于電解液中對(duì)陰極銅沉積純度影響不大。在高電流密度下電解時(shí),雜質(zhì)易與銅發(fā)生共電沉積,從而降低銅的導(dǎo)電性為研究有害雜質(zhì)離子對(duì)銅沉積的影響,我們?cè)陔娊庖褐屑尤氩煌康纳?,銻,鉍離子觀察陰極銅沉積表面的情況,結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1雜質(zhì)離子對(duì)陰極銅沉積的影響(400C)

        在電流密度為300A/m2下,將電解液中加入雜質(zhì),但未加添加劑的交直流疊加電解銅試樣用SEM觀察其表面沉積形貌,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

        圖1雜質(zhì)對(duì)銅沉積結(jié)晶形態(tài)影響的SEM照片(×500)

        從表1可以看出,電解液中存在較高濃度的雜質(zhì)離子時(shí),對(duì)陰極銅的沉積是非常有害的。銅在陰極上沉積成糊狀粉晶,且顏色發(fā)黑,它不僅影響銅沉積的表面狀態(tài),而且還影響銅沉積中雜質(zhì)含量。尤其是這些沉淀會(huì)吸附在電極表面,影響銅沉積反應(yīng),導(dǎo)致了不能在高電流密度下得到合格的電解銅。

        從圖1-(a)中我們可以看到電解液中含有最少一組雜質(zhì)時(shí),銅在陰極上的沉積顆粒比較致密;圖1-(b)顯示電解液中含有雜質(zhì)濃度最大一組時(shí),銅在陰極上的沉積顆粒形狀發(fā)生了變化,粗糙且有條紋,估計(jì)是有雜質(zhì)與銅在陰極上共沉積所致。由此可知必須對(duì)電解液進(jìn)行凈化,才能用交直流疊加電解法制取純銅。endprint

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