CN100424231C - 悬挂棒 - Google Patents

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Abstract

一种用于阴极板(20)的悬挂棒(22)以及制造金属电解再生用的阴极(1)的方法。悬挂棒包括一优选为不锈钢和空心的支撑元件(22)。一导电金属覆层(24)通过任何适当的技术附着到不锈钢棒上，如压配合、焊接、化学或机械固定或共挤压或成形轧制。把覆层附着到不锈钢支撑元件上与常规电镀技术相比具有显著的优点，这些优点包括可以把更精确的工程规格应用到覆层厚度上。这对于阴极板在电解池中保持直立对齐是很重要的。

Description

悬挂棒
技术领域
本发明涉及金属电解再生中所用的阴极。
发明背景
在整个说明书中任何有关现有技术的讨论都不应该被认为是承认该现有技术已经公知或构成本领域公知技术的一部分。
已知有各种用于金属电解提纯或电解冶金的方法和装置。例如，一个特别成功的电镀铜的方法，即所称的ISA方法。在该方法中，不锈钢阴极母板插入到具有铜阳极的电解槽中。阳极的铜溶解到电解液中，随后以精炼的形式沉积到母板的叶片上。接着，通过先弯曲阴极板，使至少部分沉积的铜从叶片上分离，再从叶片上楔形剥离和气体吹扫剩余的铜，电镀的铜就从叶片上剥离了。
阴极母板一般由不锈钢叶片和连接到叶片上缘的悬挂棒构成，以便把阴极保持和支撑在电解槽中。
已知有各种悬挂棒结构。早期的阴极板采用固体铜悬挂棒，它不仅具有良好的导电性，而且具有足够的强度足以在其上支撑起阴极板和沉积的金属。然而人们发现，在重复使用于电解槽和剥离机械后，相对柔软的铜会变得弯曲或破损。
此外，不锈钢叶片与铜悬挂棒的连接有时也有困难。要克服这一困难，需要复杂的构造和焊接技术。如美国专利第5492609号所讨论的一个例子，在悬挂棒中，中央槽的各侧需要加工另外一些平行凹槽来容纳阴极叶片。这样阴极叶片和悬挂棒沿着该插入槽焊接在一起，平行槽和叶片之间形成的脊用作焊接材料。该过程有时需要铜悬挂棒和钢阴极叶片在一导热液中焊接，使该棒保持一恒定均匀的温度。
铜悬挂棒的成本、构成以及使用寿命使得工业中开始使用铁或钢的悬挂棒来获得更高的结构强度。在大多数情况下，尽管铁或不锈钢结构的整体性较好，但其导电性比较差。因此，在另一技术中，悬挂棒上电镀了一层导电金属的涂层。这种电镀了导电金属的铁或钢悬挂棒具有多种形状，如简单的实心梁、工字形梁、或空心部件。
然而，还是发现这些新的构造具有其自身的问题。首先，这种涂层技术会使其误差受到电镀过程的技术限制。另外金属涂层的厚度和附着力也受到电镀过程的限制。
本发明的一个目的是要克服或改进现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的替代方案。
发明内容
在一个主要方面，本发明提供了一种金属电解再生用的阴极板，所述板包括一阴极叶片和一悬挂棒，所述悬挂棒包括一连接到阴极板的叶片上的抗腐蚀支撑元件，一导电金属覆层附着到该支撑元件上，该导电金属覆层延伸过支撑元件的至少一部分而到阴极叶片，并且部分延伸到阴极叶片的下方。
该支撑元件在使用环境，即电解槽中应可抗腐蚀。优选地，抗腐蚀支撑元件由不锈钢制成，并优选是空心的。
导电金属覆层可附着到不锈钢支撑的一部分或整个外表面并覆盖在其上。这可通过任何适当的技术来实现，如压配合、焊接、化学或机械固定，成形轧制等等。
用不锈钢来做支撑元件使悬挂棒具有了较好的强度、较长的使用寿命，以及抗腐蚀的能力。这些特征对于使悬挂棒获得一更长的操作寿命来说，显然是很重要的。然而，如本领域所公知的，不锈钢是导电性相对较差的导体。采用导电金属覆层可使电流比较容易沿悬挂棒传输到阴极板的叶片上。
然而，与现有技术不同，该导电性是通过粘附一导电材料覆层来实现的。对覆层的机械装配可使覆层的厚度获得更精确的工程要求，从而有助于电解池中的阴极保持直立对齐。如前面所讨论的，通过其他常规构造，如对不锈钢悬挂棒进行电镀，不容易获得在高电流密度下电解池操作所需要的误差。
此外，在悬挂棒的结构中采用铜合金也无法获得悬挂棒所必需的强度。
在一优选实施例中，导电覆层环绕在支撑元件的暴露部分上。
通过使导电覆层从支撑元件沿阴极叶片部分地向下延伸，电流经过棒到达叶片的电阻也减小了，此外还降低了导电金属与一般由不锈钢制成的阴极叶片之间的连接点处可能发生的双金属腐蚀。
除了前面所提到的使用该悬挂棒而产生的优点以外，该悬挂棒本身的制造也比常规过程更简单了。例如，不必把悬挂棒的一部分用作焊接材料。也不必电镀该悬挂棒。如本领域普通技术人员会了解到的，在一种常规技术中，要制造阴极板，需要在悬挂棒焊接到阴极叶片之后，把整个装置翻转过来并浸入电解槽足够深度，从而用导体金属来电镀该阴极板。与这种技术相关的成本和处理难度是显而易见的。而把导电金属覆层附着到支撑元件则简单得多，更节约成本，且比现有技术更精确。
在第二实施例中，本发明提供了一种制造金属电解再生用阴极板的方法，包括：提供一阴极叶片；连接一抗腐蚀支撑元件和阴极叶片，所述元件适用于在电解槽中支撑阴极板；以及附着一导电金属覆层到支撑元件上，其中导电金属覆层在支撑元件的至少一部分的上方延伸到阴极叶片，并部分延伸到阴极叶片的下方。
除了在整个说明书和权利要求书的上下文明显需要以外，“包含”，“包括”及类似词语都解释为包含性意义，与排他性或穷举性意义相反；也就是说，是“包含，但不限于”的含义。
附图说明
本发明下面将通过参考附图的例子的方式来进行描述。
图1是本发明中包含悬挂棒的一阴极板的前视图；
图2是穿过图1中A-A截面的截面图，表示根据本发明第一实施例所用的悬挂棒；
图3是表示根据本发明第二实施例的悬挂棒和阴极叶片的横截面图。
具体实施方式
如图1所示，阴极板1包括悬挂棒10和阴极叶片20。从阴极叶片20切出窗口15，以有助于抬起和运送阴极1。
如前所述，在根据ISA方法电解提纯时，阴极叶片20是不锈钢叶片。然而，可以理解，该叶片还可用任何适当的材料来制成。钛和其他金属也可用于电解提纯过程。
如图2清楚地所示，悬挂棒10包括支撑元件22，该支撑元件22具有附着在其上的导电金属覆层24。
在本实施例中，支撑元件22是不锈钢棒。不锈钢棒22是空心的，但优选端部密封。不锈钢棒22也不是必须为空心。
导电材料覆层24，在本例中是铜，附着在不锈钢棒22的周围。该覆层用来从电解槽中的电接头通过悬挂棒向阴极叶片导电。一般地，覆层约2到4毫米厚。
焊缝26沿铜覆层24的端缘延伸，连接铜套层与板/棒装置。申请人发现，任何焊接材料都适用，只要它可承受采用该阴极板的电解环境。铝铜和硅铜是尤其适合的焊接金属。
应该注意，该覆层可通过各种技术附着到支撑元件上，包括压配合、化学或机械固定或成形轧制。
如图3所示，该覆层包括一伸向阴极叶片20的延伸部28。该延伸部的用途是减小悬挂棒和铜叶片之间的电阻，降低悬挂棒和板之间的双金属腐蚀。优选地，该延伸部终止在电解液平面以上的23或30到40毫米的窗口高度或附近。
申请人还惊奇地发现，把导电覆层附着到不锈钢支撑元件上与常规电镀系统相比具有显著的优点。
单独的制造以及随后把覆层附着到支撑元件上为覆层厚度提供了更小的误差和更精确的工程技术。这对于当阴极板放置在电解棒任一侧的电接头上时能够在电解池中保持直立对齐来说非常重要。
现有方法中没有能在悬挂棒的构造中产生这么小误差的，且到目前为止，申请人可以确认，在不锈钢悬挂棒上附着导电覆层的方法直到目前还没有被构思过。
此外，由于具有一不锈钢芯，该棒制造容易，并可保持永久的机械强度。还可以理解的是，该构造在维护方面也有优点。例如，如果导电材料的套层/覆层破损了，把覆层移走并替换是很简单的事。这也可应用到具有导电材料电解层的当前的悬挂棒上。如果这些涂层破损了，或发现阴极板由于没有对齐而在电解池中操作不良，则本发明把精确的误差应用到悬挂棒中，不仅修理了悬挂棒，而且对覆层厚度提供了更精确的工程技术，因而使棒中的阴极板对齐。
悬挂棒和制造方法可以任何形式实施，只要其不脱离本发明的精神或范围。

Claims (25)

1. 一种金属电解再生用的阴极板，所述板包括一阴极叶片和一悬挂棒，所述悬挂棒包括一连接到阴极板的叶片上的抗腐蚀支撑元件，一导电金属覆层附着在该支撑元件上，该导电金属覆层延伸过支撑元件的至少一部分而到阴极叶片，并部分延伸到阴极叶片的下方，其中，所述支撑元件是空心的。
2. 如权利要求1所述的阴极板，其中，支撑元件由不锈钢构成。
3. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，导电金属覆层附着成使其覆盖支撑元件的整个外部。
4. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，导电金属覆层附着成使其覆盖支撑元件的一部分。
5. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，导电金属覆层通过压配合来附着。
6. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，导电金属覆层通过焊接来附着。
7. 如权利要求6所述的阴极板，其中，导电金属覆层通过铝铜焊缝焊接到支撑元件和/或阴极叶片上。
8. 如权利要求6所述的阴极板，其中，导电金属覆层通过硅铜焊缝焊接到支撑元件和/或阴极叶片上。
9. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，导电金属覆层通过机械和/或化学固定来附着到支撑元件上。
10. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，支撑元件和导电金属覆层通过共挤压法来附着。
11. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，导电金属覆层通过成形轧制来附着到支撑元件上。
12. 如权利要求11所述的阴极板，其中，导电金属覆层从支撑元件延伸到阴极板上的金属沉积区域的上方30到40毫米的位置。
13. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，叶片为不锈钢。
14. 如权利要求1或2所述的阴极板，其中，导电金属为铜。
15. 一种制造金属电解再生用的阴极板的方法，包括：提供一阴极叶片；连接一抗腐蚀支撑元件和阴极叶片，所述支撑元件适用于在电解槽中支撑阴极板；附着一导电金属覆层到支撑元件上，其中，导电金属覆层在支撑元件的至少一部分的上方延伸到阴极叶片，并部分延伸到阴极叶片的下方。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，在支撑元件连接到阴极叶片上之后，导电金属覆层附着到支撑元件上。
17. 如权利要求15所述的方法，其中，在支撑元件连接到阴极叶片上之前，导电金属覆层附着到支撑元件上。
18. 如权利要求15-17中任一项权利要求所述的方法，其中，导电金属覆层通过压配合来附着。
19. 如权利要求15-17中任一项权利要求所述的方法，其中，导电金属覆层通过焊接来附着。
20. 如权利要求19所述的方法，其中，导电金属覆层通过铝铜焊缝焊接到支撑元件和/或阴极叶片上。
21. 如权利要求19所述的方法，其中，导电金属覆层通过硅铜焊缝焊接到支撑元件和/或阴极叶片上。
22. 如权利要求15-17中任一项权利要求所述的方法，其中，导电金属覆层通过机械或化学固定来附着。
23. 如权利要求15-17中任一项权利要求所述的方法，其中，支撑元件与导电金属覆层通过成形轧制来附着。
24. 如权利要求15-17中任一项权利要求所述的方法，其中，阴极叶片和/或支撑元件由不锈钢构成。
25. 如权利要求15-17中任一项权利要求所述的方法，其中，导电金属为铜。
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