亞硫酸銨在電沉積錳工藝中的作用

葉昌美，黃 健，李武斌，張 誼，胡志同，任康銘

(貴州省新材料研究開發(fā)基地，貴州 貴陽(yáng) 550014)

傳統(tǒng)電積錳工藝中采用SeO2作添加劑來(lái)提高電流效率。SeO2能夠使錳電積反應(yīng)電位由-1.943 V 正向偏移至-1.934 V，實(shí)現(xiàn)對(duì)析氫反應(yīng)的抑制[1-3]；SeO2的加入可抑制不銹鋼電極表面上氫氣析出，錳還原過程中有晶核產(chǎn)生[4]。采用陰極析氫極化曲線法研究金屬錳電沉積過程中添加劑SeO2，其在陰極被還原為多聚陰離子并吸附于陰極表面，改變了電極表面局部電流密度，使得H2在陰極析出，電極電勢(shì)負(fù)移至-1.35 V左右，從而將Mn的陰極電沉積電流效率從27.5%提高至75%[5]。雖然添加劑SeO2能顯著提高電流效率并抑制析氫反應(yīng)，但存在以下問題[6-11]：部分硒殘留在電沉積廢水、陽(yáng)極泥和錳渣中，需加以治理；二氧化硒會(huì)在電沉積過程中形成硒沉淀堵塞隔膜，影響操作；二氧化硒在陰極還原，與錳形成合金而進(jìn)入產(chǎn)品，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，尋找一種新型添加劑替代二氧化硒是錳工業(yè)發(fā)展面臨的一個(gè)重要問題。

近年來(lái)，無(wú)硒添加劑研究受到行業(yè)關(guān)注。國(guó)外部分生產(chǎn)廠家在電積錳過程中采用SO2作添加劑。SO2作為添加劑存在以下問題[12]：其超電勢(shì)增大不夠，容易引起析氫反應(yīng)，電流效率較低(55%～60%)，生產(chǎn)成本較高；電解初期錳不容易沉積，對(duì)于陰極板的拋光處理、電積過程的管理要求較高。以SO2(主添加劑)與有機(jī)物(輔助添加劑)復(fù)合作添加劑[13-14]，電流效率可達(dá)69.57%，沉積的錳為α-Mn。

采用(NH4)2SO3作添加劑，可促進(jìn)錳沉積，但抑氫作用不明顯[15]。亞硫酸銨在電解液中電離為銨根離子和亞硫酸根離子。……