CN104789995B - 一种电解锌用阴极铝板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电解锌用阴极铝板，阴极铝板要求铝纯度≥99.7％，杂质含量：Fe 0.10～0.13％；Si 0.06～0.09％；阴极铝板经如下的步骤得到：熔炼、在线细化、铸造和冷轧；在线细化采用炉外在线细化，细化剂为铝钛硼丝，用量为3.0～5.0kg/t，在线细化时间为10～20s；冷轧冷加工量为57～67％；轧制时用的轧制油中抗氧化剂的质量百分比为0.5～1.0％。本发明的阴极铝板耐腐蚀性能显著提高，使用寿命提高到六至九个月，最长的高达一年以上。

Description

一种电解锌用阴极铝板

技术领域

本发明属于电解技术领域，具体涉及一种电解锌用阴极铝板。

背景技术

阴极铝板是电解锌时所用阴极的主要构成部分。阳极铅银合金板和阴极铝板，并联交错悬挂于槽内，通以直流电，在阴极铝板上析出金属锌(称阴极锌或析出锌)，在阳极则放出氧气。电积一定时间后，提出阴极铝板，剥下阴极铝板上的析出锌片送往熔铸工序，对阴极铝板进行刷洗清洁后，再返回电解槽继续使用。

由于阴极铝板是电解锌时所用的主要原材料，其使用寿命的长短，就决定了电解锌的生产成本和质量。因为电解液中含有Cl^-和F^-，就很容易对阴极铝板的表面形成点蚀。阴极铝板表面出现的点蚀缺陷，一是增加了机械剥锌的难度，甚至剥不了锌；二是影响了使用寿命，在剥不了锌的情况下，只能报废。

传统采用下述方法提高阴极铝板的耐腐蚀性能：一是提高阴极铝板的纯度。要求铝的纯度≥99.7％，由于提高铝的纯度，有其极限性，同时还会增加生产成本。二是在阴极铝板的表面加涂层来提高其表面抗腐蚀性。由于涂层在剥锌时容易脱落，操作比较复杂，且在后继处理时对环境有一定的污染。

发明内容

针对传统阴极铝板耐腐蚀性不太理想的缺陷，本发明提供了一种电解锌用阴极铝板，进一步提高其耐腐蚀性，且成本低、操作简单。

本发明的技术方案为：一种电解锌用阴极铝板，阴极铝板要求铝纯度≥99.7％，杂质含量：Fe 0.10～0.13％；Si 0.06～0.09％；所述阴极铝板经如下的步骤得到：熔炼、在线细化、铸造、热轧和冷轧；所述在线细化采用炉外在线细化，细化剂为铝钛硼丝，用量为3.0～5.0kg/t，在线细化时间为10～20s；所述冷轧冷加工量为57～67％；轧制时用的轧制油中抗氧化剂的质量百分比为0.5～1.0％。

本发明通过下述几个方面的改进得到了耐腐蚀性明显提高的电解锌用阴极铝板。需要说明的是，下列措施并非单独就能够提高电解阴极铝板耐腐蚀性，而是经过大量试验和摸索，只有同时采取下列措施才能显著的提高电解阴极铝板耐腐蚀性。

1)在要求铝纯度≥99.7％的同时，并非一味地进一步提高铝的纯度，而是改变铝的主要杂质Fe和Si的含量，要求Fe：0.10～0.13％；Si：0.06～0.09％；因为调整Fe和Si的含量比提高铝的纯度工艺难度更小，生产成本低；最重要的是能够改变铝水熔炼过程中的形核机理，把Fe和Si的含量控制在上述范围，其形成的耐腐蚀相最多，其生产的产品最耐腐蚀。

2)调整制作阴极铝板的熔炼细化工艺：采用炉外在线细化，细化剂为铝钛硼丝，用量为0.3～0.5％；在线细化时间为10～20s；通过改变其细化工艺(改炉内细化为炉外细化)和细化剂(改块状钛剂为铝钛硼丝)，能够有效提高铝水在铸造过程的细化效果，在坯锭内形成均匀而细化的铸造组织，其耐腐蚀性能大大提高。

3)阴极铝板冷加工量为57～67％之间，实践证明这个区域间的耐腐蚀性能最好；铝板冷加工量控制在57～67％之间，其冷加工变形所形成的纤维组织，在电解锌时最耐腐蚀。

4)阴极铝板加工轧制工序使用的轧制油中抗氧化剂的百分比为0.5～1.0％。抗氧化剂的百分比为0.5～1.0％时，其所形成的铝板表层保护膜韧性最好，膜最致密，同时促使铝板表面在电解液中迅速形成一种致密的钝化膜变得容易。

采用上述措施得到的阴极铝板在电解锌时，迅速形成一种致密的钝化膜，来阻止电解液中Cl^-和F^-直接与铝反应而被点蚀，耐腐蚀性能显著提高。并且钝化膜在机械剥锌时不脱落，使剥锌变得很容易。从而，阴极铝板的使用寿命由原来的不足三个月，提高到六至九个月，最长的高达一年以上。

此外，生产阴极铝板的工艺方法，只要在原有铝板阴极生产线上做适当的改进即可应用，不改变原来的工艺流程，工艺简单，成本降低，工作效率高，减轻了工作强度，既经济又环保。

具体实施方式

在本发明生产阴极铝板过程中轧制时用的轧制油可在现有的轧制油基础上控制抗氧化剂的含量。作为优选，本发明方法中的轧制工序可采用ZL201010139792.2(一种提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀性能的方法)中的轧制油、轧制工序和轧制后处理过程，所不同的是控制轧制油中的抗氧化剂含量。对于熔炼、在线除气、在线过滤、铸造等步骤本发明并没有特殊的要求。以下通过具体实施案例对本发明进行详细的说明。

实施例1

采用下述步骤得到耐腐蚀性大为提高的电解锌用阴极铝板：

1)配料并熔炼，要求Al纯度≥99.7wt％，Fe：0.12wt％；Si：0.08wt％，其它杂质含量符合1070牌号铝板的要求，熔炼温度为695～725℃；

2)将熔炼物进行在线除气、在线过滤和炉外在线细化，得到在线处理产物(铝水)；炉外在线细化采取：按3kg/t(0.3％)的量加入铝钛硼丝(Ti:5％、B:1％，φ9.5mm)，在线细化时间为20s；

3)将在线处理产物(铝水)铸造成铝铸锭，然后热轧至9.50mm的板坯；

4)将板坯冷轧至4.0mm，冷加工量57％，采用ZL201010139792.2实施例1中的轧制油、轧制工序和轧制后处理过程，所不同的是控制轧制油中的抗氧化剂占0.5～1.0wt％。

将步骤4)得到的成品阴极铝板，检测其表面抗氧化耐腐蚀性能，检测方法为：锌冶炼厂现场取回的电解锌溶液(常温)浸泡，记录铝板表面开始出现腐蚀斑点的时间为24小时，而采用ZL201010139792.2方法中所用轧制油生产的铝板在同样的电解锌溶液(常温)浸泡，记录铝板表面开始出现斑点的时间为16小时，其表面抗氧化耐腐蚀性能比ZL201010139792.2提高30％以上。

实施例2

步骤同实施例1，所不同的是：杂质含量Fe：0.10wt％；Si：0.09wt％，铝钛硼丝加入量5kg/t，在线细化时间10s，冷加工量67％。按实施例1方法检测其表面抗氧化耐腐蚀性能，铝板表面开始出现钝化膜的时间为24小时。

对比例1

与实施例1进行对比，所不同的是：阴极铝板冷加工量47％，热轧至7.5mm的板坯，将板坯冷轧至4.0mm。采用实施例1步骤所生产的阴极铝板放在20％的稀硫酸中(20℃)浸泡，检测表面抗氧化耐腐蚀性能，铝板表面开始出现斑点的时间为10h；而采用本步骤所生产的阴极铝板在同样溶液中浸泡，铝板表面开始出现腐蚀斑点的时间为4h。

对比例2

为与实施例2进行对比，改变其主要杂质含量：Fe：0.07％；Si：0.03％；其他步骤参数与实施例2一致。把按实施例2步骤所生产的阴极铝板和按本案例生产的阴极铝板同时放在电解锌的电解槽中通电24小时做耐腐蚀性能实验(电解工艺条件：电解液化学成分：Zn²⁺50～60g/l，H₂SO₄160～200g/l，Cl^—＜400mg/l，F^—＜20mg/l，Mn2.5～5g/l，温度32～38℃，平均电流密度300A/m²)。检测表面抗氧化耐腐蚀性能，实施例2步骤所生产的阴极铝板24小时耐腐蚀性能实验后，其表面生成了一层致密的钝化膜，铝板表面无腐蚀斑点；而按本案例生产的阴极铝板24小时耐腐蚀性能实验后，其表面没有形成钝化膜，铝板表面有腐蚀斑点，不能做电解锌阴极铝板用。

Claims (4)

1.一种电解锌用阴极铝板，其特征在于：

阴极铝板要求铝纯度≥99.7％，杂质含量：Fe 0.10～0.12％；Si 0.08～0.09％，除Fe和Si外其它杂质含量符合1070牌号铝板的要求；

所述阴极铝板经如下的步骤得到：熔炼、在线细化、铸造、热轧和冷轧；

所述在线细化采用炉外在线细化，细化剂为铝钛硼丝，用量为3.0～5.0kg/t，在线细化时间为10～20s；

所述冷轧冷加工量为57～67％；轧制时用的轧制油中抗氧化剂的质量百分比为0.5～1.0％。

2.根据权利要求1所述的电解锌用阴极铝板，其特征在于铝钛硼丝为Al-5Ti-B。

3.根据权利要求1所述的电解锌用阴极铝板，其特征在于铸造后热轧至9.5～12.5mm的板坯，然后将板坯冷轧至4.0～6.0mm。

4.一种电解锌用阴极铝板的制备方法，其特征在于：

阴极铝板要求铝纯度≥99.7％，杂质含量：Fe 0.10～0.12％；Si 0.08～0.09％，除Fe和Si外其它杂质含量符合1070牌号铝板的要求；

阴极铝板经包括如下的步骤得到：熔炼、在线细化、铸造、热轧和冷轧；

所述熔炼温度为695～725℃；

所述在线细化采用炉外在线细化，细化剂为铝钛硼丝，用量为3.0～5.0kg/t，在线细化时间为10～20s；

所述冷轧冷加工量为57～67％；轧制时用的轧制油中抗氧化剂的质量百分比为0.5～1.0％。