CN103917696B - 阴极及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于电解过程的电极，所述电极包括导电条以及附接到所述导电条的板，其中所述导电条具有附接到其的导电部件以增强所述导电条的导电性。
Description
技术领域
本发明涉及用于电解过程的电极。本发明特定地但不排他地涉及用于电解过程的阴极。
背景技术
用于电解过程的阴极包括导电条和置于电解溶液中的不锈钢板或钛板，所述不锈钢板或钛板悬挂在导电条上。
现有阴极的问题在于由铜（其为高导电性金属）制成的导电条被焊接到不锈钢板或钛板。问题在于这样的焊接处难于制造并且具有不良的对所产生的酸雾的耐受性，从而潜在地导致所述焊接处很快被腐蚀并且所述板发生分离。
以不同的金属替代铜的问题在于会有显著的电压降落，该电压降落乘以使用中的电极数目并且高电流大幅增加了操作成本。绕开这一问题的一种方法为将不锈钢导电条镀上铜，然而，由于电解操作的酸雾导致的腐蚀，铜镀层一段时间之后就从不锈钢分离，导致大的电压降落。
另一现有技术方案为以三部分工艺将不锈钢板焊接到铜，其中第一区域由铜镍合金形成，中间区域主要由镍合金形成，以及第二区域由不锈镍钢形成。这产生了令人满意的方案但是要求使用镍电极的特殊焊接工艺。
包括在本说明书中的文献、动作、材料、设备、物品或类似物的任何讨论仅用于为本发明提供背景的目的。不应该被视为承认任何或全部这些材料形成在本申请每个权利要求的优先权日之前存在的现有技术的基础或本发明相关领域的公知常识。
发明内容
本发明的目的为克服或至少减轻一个或多个上述问题和/或为消费者提供有用的或商业上的选择。
从下面说明，本发明其他优选的目的将变得明显。
在一种形式中，尽管其不必要为仅有的或事实上最广泛的形式，本发明涉及一种用于电解过程的电极，该电极包括：
导电条；以及
附接到所述导电条的板；
其中所述导电条具有附接到其的导电部件以增强所述导电条的导电性。
优选地，该电极为阴极。更优选地，所述阴极可以被用于铜制造的电解过程。
优选地，所述电解过程为铜制造的电解过程。例如，铜电解提纯或电解冶炼。
优选地，所述导电条由不锈钢制成。可替换地，所述导电条可以由另一种合适的金属或合金制成，诸如钛。将理解的是，所述导电条也可以被称作悬挂棒。优选地所述导电部件通过焊接被附接到所述导电条。所述导电部件优选地具有内表面。优选地所述导电条为中空。更优选地所述导电条具有由辊轧成形制成的管状。
辊轧成形典型地为连续弯折操作，其中长条的薄片金属通过安装在连贯机架上的多组辊子，每组仅形成所述弯折的一个增量部分，直到得到所期望的横截面轮廓。在辊轧成形操作中使用的辊子的设计典型地以花状成形开始，其为轮廓截面的顺序，一个轮廓对应每一个机架或辊子。
优选地，所述导电部件由铜或铜合金制成。可替换地，所述导电部件可以由另一种合适的具有低电阻性的金属或合金制成。所述导电部件典型地焊接到所述导电条的内表面。优选地所述导电部件在所述导电条成形之前焊接到所述导电条的内表面。例如，所述导电部件焊接到薄片或板，然后所述薄片或板被辊轧成形为导电条。
优选地所述板由不锈钢制成。可替换地，所述板由另一种合适的金属或合金制成，例如钛。
优选地所述导电条由与所述板相同的材料制成。更优选地所述导电条和所述板由不锈钢制成。典型地所述板焊接到所述导电条。可替换地，所述板可以与所述导电条整体成形。
在一个实施例中，所述导电条可以具有基本轴向对齐的第一部分和第二部分，与所述第一部分和所述第二部分轴向偏离的第三部分，位于所述第一部分和所述第三部分之间的第四部分，位于所述第二部分和所述第三部分之间的第五部分。典型地所述板附接到所述第三部分。优选地所述第三部分的轴线处于所述第一部分和所述第二部分的轴线的水平之下。这样的优点在于更多的板可以与电解溶液接触。优选地所述导电条被辊轧成形为这样的形状。
在另一种形式中，本发明涉及一种制造电极的方法，该方法包括以下步骤：
将导电部件附接到导电条的内表面；以及
将板附接到所述导电条。
优选地所述将所述导电部件附接到所述导电条的内表面的步骤包括将所述导电部件焊接到所述导电条。
优选地所述将所述板附接到所述导电条的步骤包括将所述板焊接到所述导电条；
优选地该方法包括将所述导电条成形为中空形状和/或管状的步骤。优选地，所述将所述导电条成形为中空形状和/或管状的步骤包括将所述导电条辊轧成形。
优选地该方法包括将所述导电条成形使得第一部分和第二部分基本上轴向对齐，第三部分与所述第一部分和所述第二部分轴向偏离，第四部分位于所述第一部分和所述第三部分之间，并且第五部分位于所述第二部分和所述第三部分之间的步骤。优选地，将所述导电条形成为这样的配置的步骤包括将所述导电条辊轧成形。更优选地，该方法包括将所述导电条成形使得第一部分和第二部分基本上轴向对齐，第三倾斜部分和第四倾斜部分位于所述第一部分和所述第二部分之间，其中所述第三倾斜部分和第四倾斜部分的轴线相对于所述第一部分和所述第二部分的轴线成角度的步骤。优选地所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成钝角。可替换地所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成直角或锐角。优选地所述第三倾斜部分与所述第四倾斜部分相邻。
在另一个形式中，本发明涉及一种用于电解过程的电极，该电极包括：
导电条；以及
附接到所述导电条的板；
其中所述导电条的至少部分伸入到所述板的上边缘之下。
优选地所述导电条的至少顶部部分伸入所述板的上边缘之下。优选地，所述导电条具有基本上轴向对齐的第一部分和第二部分，位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三倾斜部分和第四倾斜部分，其中所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分的轴线相对于所述第一部分和所述第二部分的轴向成角度。优选地所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成钝角。可替换地所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成直角或锐角。优选地所述第三倾斜部分与所述第四倾斜部分相邻。优选地所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分相对所述板的上边缘向内倾斜。
优选地所述板包括至少一个开口。优选地所述至少一个开口位于由所述板的上边缘限定的平面和由所述导电条的最低部分限定的平面之间。
优选地所述导电条为如本说明书中所公开的导电条。可替换地，所述导电条可以由铜和/或铜合金制成。
在另一种形式中，本发明涉及一种用于电极的中空导电条，具有：
导电部件，附接到所述导电条的内表面。
优选地，所述导电条由不锈钢制成。可替换地，所述导电条可以由另一种合适的金属或合金制成，例如钛。优选地所述导电部件通过焊接被附接到所述导电条。
优选地所述导电部件由铜或铜合金制成。可替换地，所述导电部件可以由另一种具有低电阻性的合适的金属或合金制成。优选地所述导电部件在所述导电条成形之前被焊接到所述导电条的内表面。例如，所述导电部件被焊接到薄片或板，然后所述薄片或板被辊轧成形为导电条。
优选地所述导电条具有基本上轴向对齐的第一部分和第二部分，与所述第一部分和所述第二部分轴向偏离的第三部分，位于所述第一部分和所述第三部分之间的第四部分，以及位于所述第二部分和所述第三部分之间的第五部分。
更优选地，所述导电条具有基本上轴向对齐的第一部分和第二部分，位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三倾斜部分和第四倾斜部分，其中所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分的轴线与所述第一部分和所述第二部分的轴线成角度。优选地所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成钝角。可替换地所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成直角或锐角。优选地所述第三倾斜部分与所述第四倾斜部分相邻。
附图说明
为了帮助理解本发明并使得本领域技术人员能够使本发明具有实际效果，将仅通过示例的方式参考附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出现有技术阴极的截面；
图2示出根据本发明实施例的透视示意图；
图3示出根据本发明实施例的导电条和导电部件的示意性横截面图；
图4示出图3的导电条和导电部件焊接在一起的示意性横截面图；
图5示出图4的导电条成形为中空形状的示意性横截面图；
图6示出图5的导电条经焊接的示意性横截面图；
图7示出图6的导电条和板的示意性横截面图；
图8示出图7的导电条和板焊接在一起的示意性横截面图；
图9示出根据本发明实施例的导电条的示意性横截面图；
图10示出根据本发明实施例的电极的示意图；
图11示出根据本发明实施例的电极的示意图；
图12示出根据本发明实施例的电极的示意图。
具体实施方式
图1示出现有技术的阴极100，其具有铜导电条101和不锈钢板103。不锈钢板103通过焊接处105焊接到导电条101。不锈钢/铜焊接处105的问题在于易被腐蚀并且不能提供高结构强度的焊接处。
参考图2，示出了阴极10形式的电极。阴极10包括通过焊接处32附接到板30的导电条20。导电部件26通过焊接处28附接到导电条20。
导电条20和板30由不锈钢制成并且焊接处32同样为高结构强度的不锈钢焊接处，具有对腐蚀的耐受性。导电条20是中空的，具有内表面22。导电条20通过焊接处24被焊接以提供管状的导电条20。
导电部件26由铜制成并且焊接处28并不要求像焊接处32那样强，这是由于在焊接处28上具有最小的结构载荷。
焊接处28主要用于导电目的从而不锈钢导电条20的导电性由铜导电部件26得以增强。具有焊接到导电条20的内表面22的导电部件26的优点在于导电部件26和焊接处28更不易被腐蚀。将导电部件26焊接到导电条20的优点在于导电部件26并不要求提供像导电条20那样的结构强度，同时可以使用更少的铜，因而使得成本降低。
参考图3、4、5、6、7和8，示出了在制造的各个阶段的阴极10。在图3中，导电部件26被置于导电条20（即，该板或薄片材料将成为导电条）的内表面22（即，这将成为内表面）。在图4中，导电部件26通过焊接处28被附接到导电条20。在图5中，导电条20被辊轧成形来形成中空形状。在图6中，导电条20沿着它的长度由焊接处24进行密封。在图7中，板30相邻于导电条20放置。在图8中，板30通过焊接处32附接到导电条。
参考图9，示出根据本发明实施例的导电条20的横截面图。导电条20由不锈钢制成并具有由铜制成的导电部件26，所述导电部件26通过焊接处28被附接到导电条20的内表面22。从图9可以看到，导电部件26具有“U”形横截面。这样的优点在于导电部件26能够通过将板或薄片材料弯折成形或辊轧成形制得。
参考图10，示出根据本发明实施例的阴极10，其具有“笔直”形导电条20和被置于电解溶液50中的板30。
参考图11，示出根据本发明实施例的阴极10，其具有导电条20，导电条20具有基本上轴向对齐的第一部分70和第二部分72，与第一部分70和第二部分72轴向偏离的第三部分74，位于第一部分70和第三部分74之间的第四部分76，以及位于第二部分72和第三部分74之间的第五部分78。板30附接到导电条20的第三部分74。板30被置于电解溶液50中。
通过比较图10和11可以看到，图11中的阴极10具有更多处于电解溶液中的板30，这导致在导电条20和板30的处于电解溶液50中的部分之间的电压降落更小。
参考图12，示出根据本发明的阴极10，其带有导电条20，导电条20具有基本上轴向对齐的第一部分80和第二部分82，位于第一部分80和第二部分82之间的第三倾斜部分84和第四倾斜部分86。第三倾斜部分84和第四倾斜部分86相对于第一部分80和第二部分82成角度。板30附接到导电条20并被置于电解溶液50中。从图12可以看到，导电条20的第三倾斜部分84和第四倾斜部分86伸入到板30的上边缘90之下。开口60与导电条20和板30的上边缘90相邻而设置。
纵观本说明书全文，目的在于描述本发明但不将本发明限制到任何一个实施例或具体特征的集合。相关领域的技术人员可以从具体的实施例中实现各种变化形式，但是这些变化形式也将落入本发明的范围。例如，来自一个实施例的单独特征可以与另一个实施例进行组合。
应该理解可以对所描述的实施例做出各种其他变化和修改而不偏离本发明的精神和范围。
纵观本说明书全文中的词语“包括”或其变化形式诸如“包含”或“含有”，将理解为意指包含阐述的元素、整体或步骤，或元素、整体或步骤的组，但不排除任何其它的元素、整体或步骤，或其他的元素、整体或步骤的组。
Claims (14)
1.一种用于电解过程的阴极，所述阴极包括：
中空的导电条，其通过将板材料辊轧成形来形成；以及
附接到所述导电条的板；
其中导电部件在辊轧成形之前被附接到所述导电条的内表面，以增强所述导电条的导电性；并且
其中所述中空的导电条包括：
基本上轴向对齐的第一部分和第二部分；以及
位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三倾斜部分和第四倾斜部分；
其中所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分的轴线相对于所述第一部分和所述第二部分的轴线成角度。
2.一种用于电解过程的阴极，所述阴极包括：
导电条；以及
附接到所述导电条的板；
其中所述导电条具有附接到其的导电部件以增强所述导电条的导电性，并且其中所述导电条的至少顶部部分降至所述板的上边缘之下。
3.根据权利要求2所述的阴极，其中所述板与所述导电条整体形成。
4.根据权利要求2或3所述的阴极，其中所述导电条具有基本轴向对齐的第一部分和第二部分、与所述第一部分和所述第二部分轴向偏移的第三部分、布置于所述第一部分和所述第三部分之间的第四部分以及布置于所述第二部分和所述第三部分之间的第五部分。
5.根据权利要求4所述的阴极，其中所述第三部分的轴线在所述第一部分和所述第二部分的轴线的水平之下。
6.根据权利要求4所述的阴极，其中所述板附接到所述第三部分。
7.根据权利要求2或3所述的阴极，其中所述导电条具有管状并且所述导电部件焊接到所述导电条的内表面。
8.根据权利要求1或2所述的阴极，其中所述阴极是用于铜生产的电解过程的阴极。
9.根据权利要求1或2所述的阴极，其中所述导电条由不锈钢制成。
10.一种用于阴极的中空导电条，所述中空导电条具有：
基本上轴向对齐的第一部分和第二部分；以及
布置于所述第一部分和所述第二部分之间的第三倾斜部分和第四倾斜部分；以及
附接至所述导电条的板；
其中所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分的轴线相对于所述第一部分和所述第二部分的轴线成角度，并且其中导电部件附接到所述导电条的内表面，并且
其中所述导电条的至少顶部部分降至所述板的上表面之下。
11.一种制造阴极的方法，所述方法包括步骤：
将导电部件附接到平面板的内表面；
从所述平面板辊轧成形中空的导电条；以及
将板附接到所述导电条，
其中所述导电条被成形为使得：所述导电条的第一部分和第二部分基本上轴向对齐，第三倾斜部分和第四倾斜部分位于所述第一部分和所述第二部分之间，并且所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分的轴线相对于所述第一部分和所述第二部分的轴线成角度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成钝角。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第三倾斜部分和所述第四倾斜部分形成直角或锐角。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中将导电部件附接到平面板的内表面的步骤包含：在从所述平面板辊轧成形所述中空的导电条之前，将所述导电部件焊接到所述平面板的内表面。
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