CN101660069B - 一种电解提炼金属铜的阳极板用多元合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解提炼金属铜的阳极板用多元合金及其制备方法，其组成重量比为：含0.3-3％的锡、0.03-0.1％的钙或锶、0.005-0.08％的钴、0.03-0.09％的稀土金属，余量为铅。其制备方法，包括下述步骤先在熔化炉内按上述重量配比把锡和钴熔炼配制成锡钴中间合金，待用；把铅和锡钴中间合金投入熔化炉内熔化，至450-550℃后保温；将所述重量比的钙或锶、稀土金属加入铅液中并搅拌，搅拌过程中在熔体与炉子间施加一个5-36伏的直流电位差；待熔体合金化均匀后静止30-40分钟，除去熔体表面氧化渣即得。本发明简化了工艺流程，减少了材料消耗，提高了耐蚀性，同时降低熔炼温度和金属铅污染。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体来说涉及一种电解提炼金属铜的阳极板用多元合金，同时还涉及其制备方法。
背景技术
在湿法电积铜工业中，使用铅锡钙合金(含锡：0.6％；含钙0.1％；含铝0.05％；余量铅)制作阳极已近二十年。该种合金的特点是合金组分中的钙元素有效地提高了铅合金的强度，锡除对合金强度有所贡献外，更大程度上是在阳极电位下改善了合金阳极表面氧化膜的导电性；钙和锡的合理组合使铅钙锡合金阳极不仅具有良好的机械性能，而且具有较长的使用寿命。但铅钙锡合金也存在以下问题：一是阳极在电解过程中会大量析氧，析出的氧一方面可聚集成氧气而释放；另一方面也可能会由表及里产生扩散，从而使铅钙锡合金阳极基体遭受到腐蚀。二是在合金熔炼过程中为减少钙的损耗，需在高温(680-720℃)下加入一定量的铝作为钙的保护剂，高温使得铅蒸气压增加，导致铅污染加大和能耗增高，同时也使得加工工艺变得复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种简化了工艺流程，减少了材料消耗，提高了耐蚀性，同时降低熔炼温度和金属铅污染的电解提炼金属铜的阳极板用多元合金。
本发明的另一目的在于提供该电解提炼金属铜的阳极板用多元合金的制备方法。
本发明的一种电解提炼金属铜的阳极板用多元合金，其组成重量比为：
含0.3-3％的锡、0.03-0.1％的钙或锶、0.005-0.08％的钴、0.03-0.09％的稀土金属，余量为铅。
上述的电解提炼金属铜的阳极板用多元合金，其组成较佳重量比为：含0.5-1.5％的锡、0.05-0.08％的钙或锶、0.008-0.06％的钴、0.05-0.07％的稀土金属，余量为铅。
上述的电解提炼金属铜的阳极板用多元合金，其中：铅为1号电解铅，稀土金属为40号混合稀土金属或45号混合稀土金属；锡为1号锡。
本发明的电解提炼金属铜的阳极板用多元合金的制备方法，包括下述步骤：
(1)先在熔化炉内按上述重量配比把锡和钴熔炼配制成锡钴中间合金，待用；
(2)把铅和锡钴中间合金投入熔化炉内熔化，至450-550℃后保温；
(3)将上述重量比的钙或锶、稀土金属加入铅液中并搅拌，搅拌过程中在熔体与炉子间施加一个5-36伏的直流电位差；
(4)待熔体合金化均匀后静止30-40分钟，除去熔体表面氧化渣即得。
本发明与现有技术相比，具有明显的有效效果，从以上技术方案可知，在铅锡钙合金阳极中加入钴元素，减低了阳极表面的析氧过电位，使电解过程中析出的氧易于聚集成氧气而释放，从而减缓了阳极的腐蚀速率；在铅锡钙合金阳极中加入稀土金属，细化了合金组织，净化了晶界，提高了阳极的耐蚀性；合金在熔炼配制中，不用将铅液升温至680-720℃加入铝作为钙的保护剂，只需在450-550℃下加钙时，在合金熔体与炉子间施加一个5-36伏的直流电位差即可达到使钙稳定的目的，从而简化了工艺流程，减少了铝材料消耗，提高了阳极耐蚀性，减低了生产成本，同时降低熔炼温度使有害重金属铅的污染减小。
具体实施方式
实施例1
称取3公斤的1号锡，0.8公斤的钴，置于电阻炉内加热至410℃熔化，并在加入木炭粉覆盖，待二者熔化后充分搅拌，经静置、除渣后浇注成每块3.8公斤的中间合金锭；
称取994.3公斤1号电解铅，锡钴中间合金锭3.8公斤，钙1公斤，45号混合稀土金属0.9公斤；先将熔铅炉升温至480℃熔化铅锭、锡钴中间合金，保温；然后把钙、45号混合稀土金属全部放入一个加料装置中一次性加入铅液中并搅拌，同时在熔体与炉子间施加一个16伏的直流电位差；待熔体合金化均匀后静止60分钟，除去熔体表面氧化渣后进行阳极坯板浇铸；最后将浇铸获得的阳极坯板通过冷轧、裁剪成835×710×6mm的阳极板。经检测阳极板的组成为：含钙0.98％；含锡0.29％；含钴0.077％；含稀土金属0.088％。
对所得到的阳极板进行试验表明：阳极板抗拉强度δb＝5.2kgf/mm2；合金阳极在[H2SO4]：170g/L，电流密度：200A/m2，温度≤60℃的铜电积条件下，阳极析氧电位比传统的铅锡钙合金下降40mV。
实施例2
称取30公斤的1号锡，0.05公斤的钴，置于电阻炉内加热至450℃熔化，并在加入木炭粉覆盖，待二者熔化后充分搅拌，经静置、除渣后浇注成每块30.05公斤的中间合金锭；
称取969.35公斤1号电解铅，锡钴中间合金锭30.05公斤，锶0.3公斤，45号混合稀土金属0.3公斤；先将熔铅炉升温至490℃熔化铅锭、锡钴中间合金，保温；然后把锶、45号混合稀土金属全部放入一个加料装置中一次性加入铅液中并搅拌，同时在熔体与炉子间施加一个36伏的直流电位差；待熔体合金化均匀后静止45分钟，除去熔体表面氧化渣后进行阳极坯板浇铸；最后将浇铸获得的阳极坯板通过冷轧、裁剪成1220×920×6mm的阳极板。经检测阳极板的组成为：含锶0.028％；含锡2.9％；含钴0.0047％；含稀土金属0.027％。
对所得到的阳极板进行试验表明：阳极板抗拉强度δb＝6.4kgf/mm2；合金阳极在[H2SO4]：170g/L，电流密度：200A/m2，温度≤60℃的铜电积条件下，阳极析氧电位比传统的铅锡钙合金下降18mV。
实施例3
称取15公斤的1号锡，0.1公斤的钴，置于电阻炉内加热至400℃熔化，并在加入木炭粉覆盖，待二者熔化后充分搅拌，经静置、除渣后浇注成每块15.1公斤的中间合金锭；
称取983.9公斤1号电解铅，锡钴中间合金锭15.1公斤，钙0.5公斤，40号混合稀土金属0.5公斤；先将熔铅炉升温至550℃熔化铅锭和锡钴中间合金，保温；然后把钙、40号混合稀土金属全部放入一个加料装置中一次性加入铅液中并搅拌，同时在熔体与炉子间施加一个5伏的直流电位差；待熔体合金化均匀后静止30分钟，除去熔体表面氧化渣后进行阳极坯板浇铸；最后将浇铸获得的阳极坯板通过冷轧、裁剪成995×960×6mm的阳极板。经检测阳极板的组成为：含钙0.048％；含锡1.48％；含钴0.0097％；含稀土金属0.047％。
对所得到的阳极板进行试验表明：阳极板抗拉强度δb＝4.5kgf/mm2；合金阳极在[H2SO4]：170g/L，电流密度：200A/m2，温度≤60℃的铜电积条件下，阳极电位比传统的铅锡钙合金下降35mV。
经SEM和电子探针分析合金阳极基体致密，组织细化，合金元素分布均匀。试验中发现阳极呈均匀的面腐蚀，具有良好的抗腐蚀能力，使用寿命可达6年以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种电解提炼金属铜的阳极板用多元合金的制备方法，包括下述步骤：
(1)先在熔化炉内按上述重量配比把锡和钴熔炼配制成锡钴中间合金，待用；
(2)把铅和锡钴中间合金投入熔化炉内熔化，至450-550℃后保温；
(3)将所述重量比的钙或锶、稀土金属加入铅液中并搅拌，搅拌过程中在熔体与炉子间施加一个5-36伏的直流电位差；
(4)待熔体合金化均匀后静止30-40分钟，除去熔体表面氧化渣即得；
其中：电解提炼金属铜的阳极板用多元合金的组成重量比为：
含0.3-3％的锡、0.03-0.1％的钙或锶、0.005-0.08％的钴、0.03-0.09％的稀土金属，余量为铅。
2.如权利要求1所述的电解提炼金属铜的阳极板用多元合金的制备方法，其组成较佳重量比为：含0.5-1.5％的锡、0.05-0.08％的钙或锶、0.008-0.06％的钴、0.05-0.07％的稀土金属，余量为铅。
3.如权利要求1或2所述的电解提炼金属铜的阳极板用多元合金的制备方法，其中：铅为1号电解铅，锡为1号锡。
4.如权利要求3所述的电解提炼金属铜的阳极板用多元合金的制备方法，其中：稀土金属为40号混合稀土金属或45号混合稀土金属。
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