Passivation of lead and lead alloys in sulfuric and atmospheric medium
Passivation du plomb pur et de ses alliages en milieux sulfurique et atmosphérique
Abstract
The lead protection against the corrosion is of considerable interest in the field of lead-acid batteries, and roofing materials. Recently, the Pb-Sb alloys inducing a large water hydrolysis in batteries have been replaced by low antimony alloys or Pb-Ca-Sn alloys. Nevertheless, some of these alloys cause a premature capacity loss of batteries, due to the metal passivation by isolating lead monoxyde. Firstly, this study is devoted to the determination of the passivation mechanism of Pb-Sn and Pb-Sb alloys in the conditions of deep discharge of batteries (E=+0,7V/Hg/Hg2SO4). The PbO growth mechanism has been identified with the help of 18O-marker. In function of tin or antimony content in alloys, the PbO growth is increased by a doping mechanism, or completely inhibited. The research of new protective coatings of lead in atmospheric conditions is very important for its use as roofing material. It has been shown that linear sodium monocarboxylates with long carbon chain (10 or 11 carbons) efficiently inhibit the corrosion processes in lead surface, by forming a crystallised lead compound. To ensure a long time protection, a surface treatment, imitating the phosphating treatment of zinc, was set up.
La protection du plomb contre la corrosion est de première importance pour son emploi dans la batterie au plomb et pour son utilisation comme matériaux de couverture. Historiquement les alliages Pb-Sb qui provoquaient une consommation excessive d'électrolyte dans les batteries ont été abandonnés au profit des alliages très faiblement chargés en antimoine ou d'alliages Pb-Ca-Sn. Cependant, certains de ces alliages entraînent une perte prématurée de capacité des batteries (PCL : Prematury Capacity Loss), en partie dûe à la passivation du métal des mécanismes de passivation du plomb "dope" par l'étain ou l'antimoine en condition de décharge profonde des batteries (E=+0,7V/Hg/Hg2SO4). Le mécanisme de croissance de PbO a pu être identifié à l'aide d'un marqueur 18O. Suivant la concentration en étain ou antimoine dans le métal, la vitesse de croissance de PbO est accélérée par dopage ionique, ou complétement inhibée. La deuxième partie de ce travail avait pour but la recherche de nouvelles protections du plomb en milieu atmosphérique. Il a été montré que des solutions contenant des monocarboxylates linéaires de sodium à longue chaîne (10 ou 11 carbones) passivent efficacement la surface plomb par formation d'un composé cristallisé, un carboxylate de plomb. Afin d'assurer une protection de longue durée contre la corrosion, un traitement calqué sur la phosphatation des métaux est proposé.