摘要
随着智能船舶体系的飞速发展，在着重于不断完善构建虚拟平台的同时，船舶硬件的发展却始终赶不上软件的需求。智能船舶上的电气设备以及电力应用纷繁复杂，诸如船用泵马达、空压机、舵机、锚机、绞缆机以及各种执行机构的马达等，其核心动力来源均为电动机。然而，目前我国制备电动机定子电磁铁芯的重要材料高纯电解铁很大程度地依赖国外进口，实现利用电解法自主研发生产高纯铁迫在眉睫。 本文以低碳钢为阳极，不锈钢为阴极，硫酸亚铁为主盐，采用正交实验的方法研究了电解液初始pH值、温度、七水合硫酸亚铁质量浓度对电沉积纯铁镀层电流效率、阴极板表面电解铁生长情况、电解液阴阳极区pH值变化的影响，主要确定了电解液最佳初始pH值的范围；采用正交实验的方法研究了在最佳电解液初始pH值的参数范围内和室温(25℃)下电解液初始pH值、亚铁离子浓度、电流密度对电沉积纯铁镀层的电流效率、阴极板沉积电解铁的表面形貌、电解铁纯度的影响，并得到最佳实验参数。 实验研究结果表明： （1）电解液初始pH值为1时，其在长时间电解后电流效率依然很低，阴极板表面几乎无可见纯铁镀层；电解液初始pH值为3时，起始电流效率最高且能在阴极板上生成较好纯铁镀层，但其弊端为电解液pH值升高过快、水解严重以及可持续电解时间较短。电解液初始pH值为2时，起始电流效率较高，能在阴极板上制得较好的纯铁镀层，电解液pH值升高速度适中、水解速度相对较慢。因此综合考虑，最佳电解液初始pH值范围应在2~3之间。 （2）相同电解温度和电解液初始pH值条件下，提高电解液七水合硫酸亚铁质量浓度可以提高电流效率并延长可持续电解时长；相同电解液七水合硫酸亚铁质量浓度和电解液初始pH值条件下，提高温度可一定程度地提高电流效率，但会缩短可持续电解时长。 （3）室温(25℃)下，在电解液初始pH值为2~3的范围内电解实验表明：最佳电流密度参数为100 A/m2，最佳电解液初始pH值应在2.5左右的较窄范围内，若从节约成本角度考虑最佳Fe2+的质量浓度参数为50g/L。该工艺参数下，制备所得的纯铁表面形貌完整，且制备效率较高，平均起始电流效率在80%~90%之间，样品纯度等级在3N2~3N7之间。
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