块状硬质合金的电解研究已经比较广泛，但是对粉末状硬质合金粉末的研究还较少见报道，本文主要研究合金粉体的电解条件，及其在某种条件下除去镍、铁、铜的能力。根据电化学的一般原理，在电解条件下，这些物质按照金属活动强弱顺序依次析出，则能达到除去部分金属元素的效果。硬质合金的特殊物理和化学性质决定了粉末状硬质合金的电解有一定的难度，对其电解过程中的电化学特性研究，对研究硬质合金粉末的电解的回收工艺就显得很有意义。
1 材料与方法
1.1 主要仪器与材料
LK98C型电化学综合测试系统、PHS-4C+酸度计、JHS-1电子恒速搅拌器等。硬质合金合金粉末（金属含量Fe 0.5wt%，Ni 1.58 wt%，Cu 0.34 wt%，其余 WC）为本公司的喷焊合金粉废料；硫酸、盐酸，磷酸等化学试剂均为成都市科龙工试剂厂购得。
1.2 试验方法
1.2.1 硬质合金粉末的极化曲线测定 将含有金属的硬质合金粉末放入电化学工作站的LK98C型电化学综合测试系统中，检测合金粉体在1mol/L的HCl、H2SO4和H3PO4溶液中的极化曲线。采用Ti电极了解，将Ti电极插入合金粉末中。
1.2.2 不同温度下，溶液pH值的变化测试 分别配置1mol/L的盐酸/硫酸/磷酸溶液，称量20.00g合金粉体并将其放入溶液中，电压调制1.0V，电热恒温水浴锅温度设置为30℃，开始连续电解。每隔12小时测量一次pH，并记录，电解48小时后取出合金粉体，用蒸馏水洗净至PH成中性后拿至电热鼓风干燥箱烘干并编号。
2 结果与讨论
2.1 极化曲线分析
通过分析合金粉体的电化学极化曲线可以评定其的耐腐蚀性能,腐蚀电流越小,腐蚀电位越大，耐腐蚀性能越好，则越难电解。实验中使用LK98C型电化学综合测试系统测得合金粉体在硫酸溶液和盐酸溶液中的极化曲线分别为图1（a），（b），（c）
图 1 阳极的极化曲线
（a）合金粉体在2mol/L HCl溶液中的极化曲线，（b）合金粉体在2mol/L H2SO4中的极化曲线，（c）是合金粉体在磷酸中的极化曲线。
合金粉体在盐酸、硫酸和磷酸中的腐蚀电位分别为Ecor1＝－0.535V、Ecor2＝－0.290V、Ecor3＝－0.230V。由于Ecor3>Ecor2>Ecor1,所以在盐酸中最容易被腐蚀。
2.2 温度对电解效果的影响
电解温度对电解效果有很大影响。当温度升高后，电解液的导电性能会变好，可以提高溶液离子的传递速度，电解过程中的液相传质过程也会大大提高，与此同时阳极腐蚀加剧，阴极析氢反应也会加剧。其主要原因是温度对pH和电流密度的影响较显著。
2.2.1 温度对pH的影响
在各个温度下的pH对比如图2所示：
图2 pH值随温度变化关系
从图2中可以看出，温度越高，pH增加的越快。图中50℃和60℃时在0～18小时左右有一段交替，在此期间，50℃的pH上升更快，其原因可能是此条件下的电极电位更接近H2的析出电位，导致H+的析出。由于电解质溶液是盐酸，随着温度的升高，溶液体系内的HCl和水分子的蒸发速度会加剧，导致浓度的变化，从而影响pH。其次，随温度的升高，电极电位会增大，不排除当电极电位达到H2的析出电位时导致部分H+得电子生成氢气影响溶液pH。
2.2.2 温度对电流密度的影响
在阳离子失电子的过程中，阴离子表面的浓度会降低。而由于电解液中阳离子的扩散放电可使电流穿过电解液，这种由于阳离子扩散放电而产生的电流叫扩散电流。随着温度的升高，阳离子的能量升高，扩散率增大。因此随着温度的升高穿过电解液的扩散电流的密度也将增加。改变电解液的温度会改变扩散电流的密度，符合公式（1）。
（1）
式中：j-扩散电流密度, A/m2；z-离子载荷数量；F-法拉第常量 = 9.65×104，C/mol；k-电解液中具有扩散特征的离子的经验系数，m2/s；Ea-电解液中离子扩散的活化能，J/mol；R-通用气体常数 = 8.31 J/mol·K；T-温度, K；ki-阳离子转换数；c-电解液中阳离子的浓度,mol/m3；ck-阴极附近阳离子度,mol/m3；d-扩散层厚度, m。
温度-电解效率变化图如图3所示：
图3 温度-电解效率变化关系
从图3可以看出，在20℃～60℃之间呈先增后减的趋势，则必然存在一个最佳的电解温度。其次，温度升高，离子的运动加剧，电流密度增大，则槽电压会相对增大。在电流效率增大的同时，随着槽电压的增加，会逐渐接近氧气和氯气的析出电压，造成阳极的氧化，从而对减缓甚至阻止电解的进行。
3结论
本研究表明：在电压为1.0V时的钝化率最低，在三种电解质（盐酸、硫酸和磷酸）的对比实验中，盐酸的电解效率最高，但存在阳极钝化问题；硫酸和磷酸的钝化率比盐酸低，但是其电解效率不高，电解反应缓慢。
参考文献
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基金项目：四川省科技计划项目 重点研究项目（项目编号：2020YFG0176）。
作者简介：罗军（1970-），男，籍贯四川自贡，硕士，研究方向为有色金属冶金、粉末冶金。
