專利名稱：一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有色金屬冶煉、蓄電池等領域的金屬基復合材料，尤其是一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極制備方法。
背景技術：
一般作為電解生產的電極材料必需滿足以下基本要求(I)良好的導電性；(2)耐腐蝕性強；(3)機械強度和加工性能好；(4)使用壽命長、費用低；(5)對電極反應具有良好的電催化性能。冶金工作者和科研工作者為開發(fā)性能更加優(yōu)越的陽極材料進行了大量的研究和開發(fā)。綜合國內外目前的研究和使用情況，主要有以下四類I、鉛及鉛合金陽極 鉛和鉛合金陽極基本上能滿足生產需要，目前在有色金屬工業(yè)生產中得到廣泛應用。該陽極其主要優(yōu)點在于具有較好的導電性能，且熔點、硬度小，易鑄造或壓延成型；在硫酸介質中較穩(wěn)定；制造成本低等。其缺點是鉛及鉛基合金陽極存在析氧過電位高(接近IV)和表面鈍化膜不致密、電解過程中吸附大量不導電二氧化錳等，導致電解槽電壓高(如鋅電積為3. 2 3. 8V);電積過程電流效率低(75 90% );能耗高(如鋅電積為3200 3800千瓦時/噸)；陽極壽命短(6 12月)；陽極鉛的腐蝕產物易進入陰極產品，影響陰極產品質量；機械強度低，容易變形引起短路等。2、復合電催化鉛基陽極此類陽極通過沉積、涂覆、鑲嵌等方法在鉛及鉛合金基體上復合入析氧電催化活性好和高的電化學穩(wěn)定性的材料。該類電極與鉛-銀陽極相比，其主要優(yōu)點在于多元鉛基合金和復合電催化鉛基陽極雖然改進了陽極的部分性能。其缺點是沒有從根本上解決其不足，特別是電解液中存在較多的Cr。Cl-可能取代PbO2晶格中的氧離子，引起晶粒間的破壞，造成鉛基陽極被Cl—嚴重腐蝕。3、鈦基電催化陽極此類陽極以金屬鈦(Ti)為基體，主要有2種電極一是薄涂層鈦基陽極，其涂層厚度從幾微米到十幾微米；二是厚涂層鈦基陽極，其涂層厚度在O. 5mm以上，甚至可達3_，此類陽極包括鈦基二氧化錳陽極(Ti/Mn02)、鈦基二氧化鉛陽極(Ti/Pb02)等。該類電極與鉛-銀陽極相比，其主要優(yōu)點在于形狀尺寸非常穩(wěn)定，可消除陽極鉛對產品的污染，降低析氧超電位，耐腐蝕性強。其缺點是制作技術要求高，電極在硫酸介質中使用壽命較短，而且此類陽極以鈦為基體材料成本高。4、其它基體復合電催化陽極此類復合電極材料以鉛合金、鋁或不銹鋼為基體，采用除油一浸鋅(Zn)—鍍鉛(Pb)—電化學氧化一脈沖電沉積二氧化錳(MnO2)的工藝來制取。該電極與鉛-銀陽極相t匕，其主要優(yōu)點在于使用該復合電極材料在電積金屬時，陽極表面形成一層致密的膜層，使陽極處于非溶狀態(tài)，能提高陰極產品的質量，降低槽電壓。其缺點是這種陽極材料在生產過程中存在不足生產流程過長，生產能耗高。浸鋅、鍍鉛、漂洗等工藝，會產生大量的廢液，環(huán)境污染較為嚴重。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極制備方法，本發(fā)明的優(yōu)點在可顯著降低生產成本，提高機械強度，降低自重。明顯提高材料導電性能，增大有效導電面積，克服上述現(xiàn)有技術存在的不足。本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是所述的鋁基鉛及鉛合金復合陽極的材芯為鋁基材料，材芯表面粗糙帶毛刺開有若干條沿長度方向的線狀燕尾槽，鋁基材料外包覆有包覆材料層即為復合材料，復合材料外表面經增表處理再經外形加工成陽極板面；由純鉛與銅排澆鑄的導電梁；陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極。所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料外表面經增表處理再經外形加工成陽極板面，由純鉛與銅排澆鑄的導電梁；陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極。澆鑄溫度480 500°C，銅排材質為T2。所述的鋁基鉛及鉛合金復合陽極板面是鋁基鉛合金復合材料為a、棒材(Φ6 O30mm)彎曲后剪切端頭成，棒材彎曲后剪切成，相鄰2根棒材距離5 15mm，表面積相對同尺寸光滑板表面積增大I I. 5倍；b、帶材(厚度6 15mm寬30 1000mm)剪切成,相鄰2根帶材距離5 15mm,表面積相對同尺寸光滑板表面積增大I I. 5倍。所述的鋁基鉛合金復合材料是材芯為鋁基材料，材芯表面粗糙帶毛刺開有若干條沿鋁材長度方向的線狀燕尾槽，鋁基材料外包覆有鉛及鉛合金包覆層即為復合材料，復合材料外表面經增表處理有圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋。所述的招基材料為Φ3 C>20mm的棒材或厚度2 5mm寬30 IOOOmm帶材,材
質為純招或招合金。所述的包覆材料為按鉛合金各組元比例配制澆鑄成Φ7 Φ20πιπι的棒材，包覆材料層厚I. 5 5mm ;材質為純鉛或鉛合金。所述的鋁基材料表面粗糙帶毛刺，毛刺長小于O. 5mm，開有若干條線狀燕尾槽，燕尾槽上寬O. 5 3. Ctam,下寬O. 75 5. Ctam,深O. 5 2. 0臟。所述的復合材料成品外表面增表處理為圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度
O.2 I. 5mm,花紋圓弧半徑O. 5 5_。一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極的制備方法，工藝步驟如下I、按鉛或鉛合金各組元比例配制燒鑄成鉛合金棒材；
2、在鋁基材料棒材表面加工若干條沿鋁材長度方向的線狀燕尾槽；3、加工好燕尾槽的鋁基材料棒材表面拉毛處理；4、鋁基材料和鉛或鉛合金棒材送入包覆設備進行包覆鉛或鉛合金包覆材料層；5、包覆完后在包覆材料層表面立即進行增表處理得到圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋；冷卻即為復合材料；6、鋁基鉛及鉛合金復合材料經外形加工成陽極板面其中a、棒材校直后彎曲成Φ6 Φ30πιπι規(guī)格；b、帶材校直后剪切組裝成規(guī)格為厚度6 15mm、寬30 IOOOmm ；7、導電梁用純鉛與銅排澆鑄而成，澆鑄溫度480 500°C。
8、陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極。本發(fā)明的有益效果是通過物理擠壓將鋁基包覆入鉛及鉛合金電極材料中減少了鉛及鉛合金使用量可顯著降低生產成本，具備了鋁基密度小，機械強度高的特性，同時保持了鉛及鉛合金電極的優(yōu)點。由于導電性能的提高和有效導電面積的增大?？蓽p小材料電阻降低自身電壓降達到降低電解槽電壓減小電積電流密度，在電積過程中達到提高電流效率降低低能耗的目的。此外還可減少電解槽產生的熱量，簡化電解后液體的冷卻工序。


圖I鋁基鉛及鉛合金復合棒材陽極；圖2鋁基鉛及鉛合金復合棒材陽極板面；圖3鋁基鉛及鉛合金復合帶材陽極；
圖4鋁基鉛及鉛合金復合帶材陽極板面。圖中1、銅排，2、導電梁包鉛層，3、鋁基鉛及鉛合金板面復合陽極板面。
具體實施例方式實施例II、澆鑄純鉛成Φ7. Omm棒材。2、取Φ6. Omm純鋁棒在表面加工長度方向線狀燕尾槽6條，燕尾槽上寬O. 8mm，下寬 I. 2mm,深 O. 5mm。3、加工好燕尾槽的鋁棒表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于O. 3mm。4、將加工好的鋁棒和鉛棒同時送入包覆機在包覆機進料線上進行包覆，包覆的純鉛層厚2mm。5、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度
0.5mm,花紋半徑O. 5mm,進行風冷獲得Φ IOmm招基鉛復合材料棒材。6、將Φ IOmm鋁基鉛復合材料棒材，校直后彎曲成1000 X 800 X IOmm陽極板面，如圖2所示，相鄰2根棒材距離5mm。7、用純鉛與銅排在480 500°C溫度下澆鑄成導電梁。8、陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成如圖I所示的陽極。實施例2I、按AgO. 8%比例配制鉛合金燒鑄成Φ9. 5m棒材。2、取Φ20. Omm電工鋁棒材(型號6201)在表面加工長度方向線狀燕尾槽16條，燕尾槽上寬I. 5謹,下寬2謹,深2. Ctam。3、加工好燕尾槽的鋁棒表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于O. 5mm。4、將加工好的鋁棒和鉛銀合金棒送入包覆機在包覆機進料線上進行包覆，鉛銀合金層厚5mmο5、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度
1.5mm,花紋半徑Imm,進行風冷獲得招基鉛復合材料。6、鋁基鉛及鉛合金復合材料棒材(Φ30πιπι)校直后彎曲成1000 X 800 X 30mm陽極板面，如圖2所示，相鄰2根棒材距離15mm。
7、用純鉛與銅排在480 500°C溫度下澆鑄成導電梁。8、陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極，如圖I所示。實施例3I、按SnO. 6%比例配制鉛合金燒鑄成Φ 10. Omm棒材。
2、取3X46mm純鋁鋁帶在表面加工長度方向線狀燕尾槽若干條，燕尾槽上寬
I.5mm,下寬 2mm,深 O. 5mm。3、加工好燕尾槽的鋁帶表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于O. 5mm。5、將加工好的鋁帶、鉛錫合金棒送入包覆機在包覆機進料線上進行包覆，鉛錫合金層厚I. 5mm。5、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度
0.5mm，花紋半徑O. 5mm，進行風冷獲得鋁基鉛復合材料。6、鋁基鉛及鉛合金復合材料帶材出X 49mm)校直后剪切(剪切長度為1000mm)，組裝成1000 X 800 X 6mm陽極板面,如圖4所示,相鄰2根帶材距離5mm。7、用純鉛與銅排在480 500°C溫度下澆鑄成導電梁。8、陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極，如圖3所示。實施例4I、按SnO. 6%比例配制鉛合金燒鑄成Φ20. Omm棒材。2、取5x1000mm純鋁鋁帶在表面加工長度方向線狀燕尾槽若干條，燕尾槽上寬3mm,下寬 5mm,深 I. 5mm。3、加工好燕尾槽的鋁帶表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于O. 5mm。6、將加工好的鋁帶、鉛錫合金棒送入包覆機在包覆機進料線上進行包覆，鉛錫合金層厚5mmο5、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度
1.5mm,花紋半徑5mm,進行風冷獲得招基鉛復合材料。6、鋁基鉛及鉛合金復合材料帶材(15X1010mm)校直后剪切(剪切長度為1000mm),組裝成1000X 1010X 15mm陽極板面,如圖4所示,相鄰2根帶材距離15_。7、用純鉛與銅排在480 500°C溫度下澆鑄成導電梁。8、陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極，如圖3所示。
權利要求
1.一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是鋁基鉛及鉛合金復合陽極的材芯為鋁基材料，材芯表面粗糙帶毛刺開有若干條沿鋁基材料長度方向的線狀燕尾槽，鋁基材料外包覆有包覆材料層即為復合材料，復合材料外表面經增表處理再經外形加工成陽極板面，陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極；所述的導電梁由純鉛與銅排澆鑄。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是所述純鉛與銅排澆鑄成導電梁時，澆鑄溫度480 500 C，銅排材質為T2。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是所述的鋁基材料為Φ3 Φ20 mm的棒材或厚度2 5mm、寬30 IOOOmm帶材，材質為純鋁或鋁合金。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是所述的包覆材料層為按鉛合金各組元比例配制澆鑄成Φ7 Φ20 mm的棒材，包覆材料層厚I. 5 5 mm ;材質為純鉛或鉛合金。
5.根據(jù)權利要求I所述的鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是所述的陽極板面是鋁基鉛合金復合材料，分為棒材和帶材；其中a、棒材規(guī)格為Φ6 Φ30ιμ，彎曲后剪切端頭而成，相鄰2根棒材距離5 15 mm，表面積相對同尺寸光滑板表面積增大I I. 5倍；b、帶材剪切成規(guī)格為厚度6 15mm、寬30 1000mm，相鄰2根帶材距離5 15 mm，表面積相對同尺寸光滑板表面積增大I I. 5倍。
6.根據(jù)權利要求I所述的鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是所述的鋁基材料表面粗糙帶毛刺，毛刺長小于O. 5 mm,開有若干條線狀燕尾槽，燕尾槽上寬O. 5 3. O mm，下寬.O.75 5. O mm，深 O. 5 2. O mm。
7.根據(jù)權利要求I所述的鋁基鉛及鉛合金復合陽極，其特征是所述的復合材料成品外表面增表處理為圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度O. 2 I. 5 mm，花紋圓弧半徑.O.5 ~ 5 mm。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極的制備方法，其特征是工藝步驟如下 (O按鉛或鉛合金各組元比例配制燒鑄成鉛合金棒材； (2)在鋁基材料棒材表面加工若干條沿長度方向的線狀燕尾槽； (3)加工好燕尾槽的鋁基材料棒材表面拉毛處理； (4)鋁基材料和鉛或鉛合金棒材送入包覆設備進行包覆鉛或鉛合金包覆材料層； (5)包覆完后在包覆材料層表面立即進行增表處理得到圓弧凸凹狀或鋸齒狀花紋；冷卻即為復合材料； (6)鋁基鉛及鉛合金復合材料經外形加工成陽極板面，陽極板面有棒材和帶材；其中a、棒材校直后彎曲成規(guī)格為Φ6 Φ30 mm ;b、帶材校直后剪切組裝成規(guī)格為厚度6 15mm、寬 30 1000mm ； (7)用純鉛與銅排澆鑄導電梁，澆鑄溫度480 500C； (8)陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極。
全文摘要
一種鋁基鉛及鉛合金復合陽極制備方法，工藝步驟按鉛或鉛合金各組元比例配制澆鑄成鉛合金棒材；在鋁基材料棒材表面加工若干條沿長度方向的線狀燕尾槽；加工好燕尾槽的鋁基材料棒材表面拉毛處理；鋁基材料和鉛或鉛合金棒材送入包覆設備進行包覆鉛或鉛合金包覆材料層；包覆完后在包覆材料層表面立即進行增表處理得到圓弧凸凹狀或鋸齒狀花紋；冷卻即為復合材料；復合材料外表面經增表處理再經外形加工成陽極板面，由純鉛與銅排澆鑄的導電梁，陽極板面和導電梁通過乙炔焰焊接成陽極。應用于有色金屬電積過程可顯著提高陽極板的導電性能，提高有色金屬電積過程的電流效率，顯著降低電積過程的能耗。
文檔編號C25C7/02GK102626776SQ201210084089
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權日2012年3月27日
發(fā)明者朱盤龍, 郭忠誠 申請人:昆明理工恒達科技有限公司