铝基的铅银合金复合阳极板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝基的铅银合金复合阳极板及其制备方法。
背景技术
湿法提取锌、铜等金属的工艺中,阳极材料通常使用铅及铅银合金。
中国专利CN102912376A公开一种制作锌电解铅阳极板的方法,包括步骤:a、将铅锭放入熔铅炉内,将铅锭熔化为金属铅熔液,并将已熔化好的银金属熔液加入到熔铅炉中,混合均匀配制成母合金熔液,母合金熔液引流至母板浇铸模中,浇铸为阳极母板;b、将所述阳极母板冷却至室温,并在室温条件下利用第一ST轧机对所述阳极母板进行若干次轧制;c、对轧制后的阳极母板进行表面粗糙处理,使阳极母板的表面形成粗糙结构;d、将表面粗糙处理后的阳极母板进行裁剪,并对裁剪后的阳极母板进行冲孔作业制成阳极板面;e、对铜梁进行清洗、干燥及挂锡处理后,将铜梁放入浇铸模内,对铜梁进行浇铸制成阳极梁,然后在气焊的作用下,对所述阳极梁及阳极板面进行焊接制成锌电解铅阳极板;所述步骤c中利用第二ST轧机对阳极母板进行表面粗糙处理,所述第二ST轧机的轧锟锟筒表面为粗糙表面结构;所述轧锟锟铜表面为螺纹形、条沟形或锯齿形的表面结构;每次轧制厚度不超过2mm,运行过程中各轴承的厚度不超过70℃。
中国专利CN106435263A公开一种节能抗腐蚀的Pb-Ag-La合金阳极板的制作方法,其特征是:包括以下步骤A:制备毛坯、B:冷却轧制、C:裁剪冲孔、D:浇铸铜铅横梁、E:焊接冲孔板;A:制备毛坯先制作铅镧中间合金待用,再将精铅放入熔铅炉内,待铅熔化后加入Ag,Ag在铅液中熔化后加入制备好的铅镧中间合金液,形成母合金液,搅拌均匀、打渣后,浇铸到模具中形成毛坯板;B:冷却轧制将毛坯板冷却并放置一周以上,利用轧机对毛坯板进行轧制;C:裁剪冲孔按照相关尺寸对板面进行剪裁冲孔成型形成冲孔板;D:浇铸铜铅横梁刷洗铜梁,加热后在表面镀锡,将镀锡铜梁置于模内,浇铸铅液包裹镀锡铜梁形成铜铅横梁;E:焊接冲孔板利用气焊工艺,将冲孔板与铜铅横梁焊接制成锌电积用阳极板。
中国专利CN104611731A公开了一种有色金属电积用栅栏型铝棒铅银合金阳极板,其特征在于,包括有铝或铝合金导电梁(1)、焊接于导电梁上的铜铝爆炸复合导电头(2)、焊接于铝或铝合金导电梁(1)下方的栅栏型阳极板支架(3);所述栅栏型阳极板支架由铝棒铅银合金复合阳极棒组装而成,栅栏型阳极板支架的边框采用绝缘夹边条(4)固定,绝缘夹边条相互焊接组成一整体框架;在栅栏型阳极板支架表面覆着一层α-PbO2和β-PbO2聚苯胺导电陶瓷。但该专利仍然存在板面强度、电流效率、槽电压以及使用寿命等还有较大提升的技术性问题。
目前对于阳极板的强度、电流效率、阳极使用寿命、工艺的简化上仍需进一步改进。
发明内容
本发明提供一种铝基的铅银合金复合阳极板,其包括:用压力浇铸方式浇铸而得的铝或铝合金导电梁、由铝或铝合金复合铅银合金板列所构成的阳极板列或板面、在阳极板列上安装的多个绝缘子以及板面两侧安装的绝缘夹边条、在阳极板列表面上镀膜处理获得的β-PbO2层或α-PbO2/β-PbO2复合层,
所述铝或铝合金导电梁由导电横梁及一端的铜铝复合导电头所构成,铝或铝合金复合铅银合金板列焊接于铝或铝合金导电梁下方的预留孔内,
阳极板列包括多块铝板铅银合金复合板用压力浇铸铅银合金的方式将板面连为一体,各铝板铅银合金复合板宽度为30-100mm,优选32-50mm,更优选35-40mm、厚度为3-8mm,优选4-7mm的铝或铝合金板和压覆于铝或铝合金板表面的厚度2-10mm,优选2.5-5mm的铅银合金,阳极板列两侧用绝缘夹边条使阳极板列固定,
铜铝复合导电头中,铜头表面任选地进行了拉花、打孔和镀锡。
铜铝复合导电头是使用铜块,采用压力浇铸方式用铝包覆铜块来复合而制得的,再用摩擦焊的方式与导电铝梁焊接制得一根完整的导电梁,或者直接用压力浇铸的方式进行整梁浇铸,导电铜头浇铸于导电梁的一端。
进一步地,阳极板列通过如下方式制备:先压覆铅银合金于打孔拉花的铝板表面(包覆于铝板表面的铅银合金厚度为2-10mm),形成铅银合金复合板,然后将多块铅银合金复合板穿入打好孔的钛条内,在钛条的位置浇铸铅银合金将钛条及铅银合金复合板面包覆及连接为一体。
在铝板铅银合金复合板面打孔增强溶液流通从而提高电效。
进一步地,相邻的铝板铅银合金复合板之间的间距为6-15mm,优选8-10mm。
本文所述的拉花是在表面上形成一定的花纹,花纹可以为波纹形、方格形、不规则形等形状,打孔是在铝板上打宽度为8-30mm,长为10-100mm,两孔间的间距为20-50mm的方孔或者如图4-2所示的圆孔(直径例如4-15mm)等,铝板经压力设备压覆铅银合金后,再在铝板打孔处开孔,开孔时不能使铝板外露。
本发明另外提供了上述铝基的铅银合金复合阳极板的制备方法,其包括以下步骤:
(A)在铝或铝合金板表面进行拉花和打孔处理,然后再经过酸洗、碱洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜或用板面清理器刮除板面的三氧化二铝膜;
(B)任选地在铝或铝合金板表面进行镀银处理;
(C)采用压覆工艺将铅银合金压覆于拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝板的铅银合金复合板,通过浇铸的方式将多个铝板的铅银合金复合板连接,将铝板的铅银合金复合板连为一体,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,两侧用绝缘加边条固定于铝或铝合金的导电梁上,得到阳极板列(或板面);
(D)铜铝复合导电头的铜头表面经过拉花和打孔处理后,再经过镀锡处理,采用压力浇铸方式包覆于导电梁的一端;
(E)将阳极板放入含有铅盐的镀液中进行氧化处理,在阳极板列上形成β-PbO2层或α-PbO2/β-PbO2复合层;
(F)在阳极板列上安装多个绝缘子。
步骤(B)采用的镀银液配方及工艺参数为:硝酸银15-50g/L、适量的氢氧化铵(加至由浑浊到透明即可)、甲醛30-60ml/L,温度控制在10-25℃,电流密度为2A·dm2,搅拌速度400-800r·min-1,镀制时间为1-7分钟。
步骤(D)中,铜铝复合导电头采用的镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2-萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L,温度为20℃;阴极电流密度为:1A/dm2。
步骤(E)中铅处于最高价(Pb+4),具有很强的氧化性,可以氧化硫酸并放出氧气,在酸性介质中能够将氯离子氧化生成氯气,同样也能将二价锰氧化成六价锰。另外,PbO2是一种比汞和钛还好的导电体,其电阻率仅为4×10-5~5×10-5Ω.cm,且PbO2化学催化性好,析氧过电位高(仅次于金属铂),可作为金属铂的替代物。由此可见,PbO2是一种较为理想的阳极材料。二氧化铅主要有α、β两种晶型。α-PbO2斜方晶型,晶小而致密,导电性差,稳定性好;β-PbO2为四方晶型,结晶较大,其导电性远优于α-PbO2。β-PbO2及α-PbO2的标准生成自由能,分别为-218.99kj/mol和217.32kj/mol,故β-PbO2比α-PbO2有更好的热力学稳定性。但α-PbO2放电量只有相同数量β-PbO2的1/3~2/3。另外,α-PbO2比β-PbO2催化活性低,因此在制备PbO2电极或以PbO2为活性催化层的SPE复合电极时,以往多是先镀活性低、稳定性好的α-PbO2层作为中间层,然后再镀活性高、放电能力强、催化性能好的β-PbO2层作外层。
β-PbO2制备方法:镀液组成:Pb(NO3)2:0.4-0.8mol·L-1、NH2SO3H:0.8-1.5mol·L-1、NaF或KF:0.01-0.05mol·L-1、CeO2:0.005-0.02mol·L-1、表面活化剂。电流密度为1-3A·dm2,温度为30-50℃,搅拌速度400-800r·min-1,电镀时间1-2h,镀层厚度为20—40μm。
在步骤(C)中,使相邻的铝板铅银合金复合板之间的间距为6-15mm,优选8-10mm,
在上述方法中,铝板的铅银合金复合板的宽度为30-100mm,优选32-50mm,更优选35-40mm、厚度为3-8mm,优选4-7mm,压覆于铝或铝合金板表面的铅银合金厚度2-10mm,优选2.5-5mm。
本申请中,“任选地”表示进行或不进行后续的工序。
本发明的优点
本发明阳极板强度高,由于增加了板面正对面积,同时使板面阳极泥的清理更容易,降低了槽电压,提高了电效,降低材料成本,增加阳极的使用寿命(增加板面强度),生产工艺更简单。
附图说明
图1为本发明的铝基的铅银合金复合阳极板的正面图。
图2为导电梁的剖面图,其中2-1为导电梁的左侧的剖面图,2-2为导电梁的中间的剖面图,2-3为导电梁右侧的剖面图。
图3为铝板铅银合金复合板剖面图,其中3-1和3-2均为板包覆铅银合金复合板剖面图。
图4为拉花、打孔结构的示意图,其中4-1是铜导电头,4-2是铝板。
1 导电铜头(铜铝复合导电头),
2 绝缘塑料夹边条,
3 铝包铜部分,
4 铅包铝合金复合阳极板,
5 铅包钛条的板筋,
6 导电梁上的焊缝(浇铸铅补上),
7 导电铝梁,
8 绝缘子(塑料材质),
9 铝包铅银合金复合阳极板的孔,
10 铜与导电梁之间的焊缝,
11 铝合金阳极板剖面,
a 焊缝,
b 铝合金复合阳极板。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例来进一步说明本发明。
如图1-3所示,一种铝基的铅银合金复合阳极板,其包括:铝或铝合金的导电梁7,用压力浇铸方式浇铸于导电梁一端的导电铜头1,以压力浇铸方式焊接于铝或铝合金导电梁下方的预留孔的阳极板列(或称为板面),在阳极板列上安装的多个绝缘子8,在阳极板列表面上包覆的β-PbO2层或α-PbO2/β-PbO2复合层。
阳极板列包括多块铝板铅银合金复合板4,铝板铅银合金复合板包括宽度为30-100mm,优选35-40mm、厚度为3-8mm,优选4-7mm的铝或铝合金板11和压覆于铝或铝合金板表面的厚度3-10mm的铅银合金,阳极板列两侧用绝缘夹边条2使阳极板列固定为一体。
铜铝复合导电头(尤其与导电梁连接的一端)表面进行了拉花、打孔和镀锡处理(见图4)。
采用压力浇铸方式制得铝包铜的导电头部分,再用摩擦焊的方式与导电铝梁焊接制得一根完整的导电梁。也可以铝导电梁采用整体压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
多个铝板铅银合金复合板穿入打孔后的金属条(如钛条)内,组成一体,然后使用铅银合金用压力浇铸方式将钛条包覆于铅银合金板筋5内(包覆于铝板表面的铅银合金厚度为3-10mm)。
实施例1
方法a:采用压力浇铸方式制得铜铝复合导电头,再用摩擦焊的方式与导电铝梁焊接制得一根完整的铜铝复合导电梁。
方法b:铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
在宽度为35mm、厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后再经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜。或者用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,相邻板间隙为10mm,将板面连为一体,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到阳极板列a和b两种。
铜头表面经过拉花和打孔处理后,再经过镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2-萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L。温度为20℃;阴极电流密度与为1A/dm2。
将阳极板放入镀液中进行氧化处理,在板面上镀制α-PbO2与β-PbO2层:
镀液组成:Pb(NO3)2:0.598mol·L-1,NH2SO3H:1.13mol·L-1,NaF:0.02mol·L-1,0.01mol·L-1CeO2,PTFE:5~6ml·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度600r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
本实施例中的铝基铅银合金的复合阳极板浸入锌电解液(55g/L Zn2+、180g/LH2SO4、70-90mg/L氟化物、400-550mg/L CL-离子、30℃、i=6A/dm2)使用。
方法a获得的该新型阳极的电流效率比传统铅银合金阳极板提高4.8%,槽电压降低280mV。方法b获得的该新型阳极的电流效率比传统铅银合金阳极板提高5.6%,槽电压降低310mV。
在其他工艺条件不变的情况下,得出b方法制得的导电梁的导电性能优于a方法,b导电梁的导电性显著提高,发热量少,槽电压低;使用强度高,制作工艺更简单、快捷。
实施例2
导电梁的制作工艺:铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
分别将宽度为15、20、35、40、50、70mm,厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后再经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜,或者用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,相邻板间隙为10mm,将板面连为一体,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到六种不同板列宽度的阳极板。
铜头表面进行拉花和打孔处理,经过镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2-萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L。温度为20℃;阴极电流密度为1A/dm2。
将阳极板放入镀液中进行氧化处理,在板面上形成α-PbO2与β-PbO2层:
镀液组成:Pb(NO3)2:0.598mol·L-1,NH2SO3H:1.13mol·L-1,NaF:0.02mol·L-1,0.01mol·L-1M CeO2,PTFE:5~6ml·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度600r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
本实施例中的铝基铅银合金的复合阳极板浸入锌电解液(55g/L Zn2+、180g/LH2SO4、70-90mg/L氟化物、400-550mg/L CL-离子、30℃、i=6A/dm2)使用。
在其他工艺条件不变的情况下,使用板宽度为15、20、35、40、50、70mm的阳极板,在电锌液中电解锌重复5次,每次电锌时间为24小时,其电锌量均值分别为10.18、10.32、10.60、10.68、10.39、10.27kg;得出结论为:宽度为35-40mm左右的两种板,在同等时间内,电锌量最多,且相比于其他具有显著性差别。
实施例3
导电梁的制作工艺:铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
在宽为35mm厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜,或者用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,将板面连为一体,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,调整板列之间的间隙分别为4、6、8、10、12、14mm,然后两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到四种不同板列间隙的铝基铅银合金阳极板。
铜头表面进行拉花和打孔处理,经过镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2-萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L。温度为20℃;阴极电流密度为1A/dm2。
将阳极板放入镀液中进行氧化处理,在板面上形成α-PbO2与β-PbO2层:
镀液组成:Pb(NO3)2:0.598mol·L-1、NH2SO3H:1.13mol·L-1、NaF:0.02mol·L-1、0.01mol·L-1CeO2、PTFE:5~6mol·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度600r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
本实施例中的铝基铅银合金的复合阳极板浸入锌电解液(55g/L Zn2+、180g/LH2SO4、70-90mg/L氟化物、400-550mg/L CL-离子、30℃、i=6A/dm2)使用电镀24小时,重复实验5次,分别得到板列间隙4、6、8、10、12、14mm平均值为10.29、10.32、10.56、10.58、10.36、10.27kg。
通过实验得到将板列的间隙调整到8-10mm时,铝基铅银合金阳极板的电效较高。
实施例4
导电梁的制作工艺:铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
c、在宽度为35mm厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜,或者用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
d、另外在宽度为35mm厚度为4mm的铝板表面未进行拉花和打孔处理,然后经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜,或者用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于c和d制作得到的铝板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,将板面连为一体,板间隙为8mm,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,然后两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到两种不同的铝基铅银合金阳极板。
铜头表面进行拉花和打孔处理,经过镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2-萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L。温度为20℃;阴极电流密度为1A/dm2。
将阳极板放入镀液中进行氧化处理,在板面上形成α-PbO2与β-PbO2层:
镀液组成:Pb(NO3)2:0.598mol·L-1,NH2SO3H:1.13mol·L-1,NaF:0.02mol·L-1,0.01mol·L-1CeO2,PTFE:5~6ml·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度600r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
本实施例中的铝基铅银合金的复合阳极板浸入锌电解液(55g/L Zn2+、180g/LH2SO4、70-90mg/L氟化物、400-550mg/L CL-离子、30℃、i=6A/dm2)使用电积24小时,重复实验5次,拉花、打孔的阳极板得到的电锌量均值为10.62kg,未拉花打孔的均值为10.49kg。
通过实验得到在铝板表面进行拉花和打孔处理的阳极板的效果要优于未在铝板表面进行拉花和打孔处理的阳极板,采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝合金板的包覆得更加紧密,对电效的提升较好。
实施例5
导电梁的制作工艺:铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
在宽度为35mm、厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后再经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜。或者用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,将板面连为一体,板间隙为8mm,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到铝基铅银合金阳极板板体。
铜头表面经过拉花和打孔处理后,再经过镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2-萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L。温度为20℃;阴极电流密度与为1A/dm2。
分别将阳极板放入配制好的e和f镀液中进行氧化处理,在板面上镀制α-PbO2与β-PbO2层:
e方法的镀液组成:硫酸80~150g/L,苯胺2~20ml/L,硫酸钴2~8g/L,氟离子1~10g/L。温度为40℃,电流密度为2A/dm2,机械搅拌80·rmin的条件下电镀1-2h。镀层厚度为20-50μm。
f方法的镀液组成:Pb(NO3)2:0.598mol·L-1,NH2SO3H:1.13mol·L-1,NaF:0.02mol·L-1,0.01mol·L-1CeO2,PTFE:5~6ml·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度80r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
本实施例中的两种不同体系下镀α-PbO2与β-PbO2层的铝基铅银合金的复合阳极板浸入锌电解液(55g/L Zn2+、180g/L H2SO4、70-90mg/L氟化物、150mg/L、400-550mg/L CL-离子mg/L、30℃、i=6A/dm2)使用电积24小时,重复实验5次,e方法和f方法得到的电锌量均值为:10.58与10.91kg,f方法的槽电压比e方法的槽电压低30mv。
本实施例在铝基铅银合金复合阳极板上得到两种不同的α-PbO2与β-PbO2层:e方法得到的是一种棕褐色镀层,f方法得到的是另一种棕黑色镀层,由于f方法得到的镀层β-PbO2含量比e方法的要高,导电性也高,电锌产量也明显高于c方法。比较两种方法后,实验证明:采用f方法镀膜处理铝基铅银合金复合阳极板的效果优于e方法。
实施例6
导电梁的制作工艺:铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
分别将宽度为15mm、25mm、35mm、45mm、55mm,厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后再经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜,或者用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,将板面连为一体,相邻板间距为10mm,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到五种不同尺寸的阳极板,分为a、b、c、d、e五批送到生产厂家做生产实验。
铜头表面进行拉花和打孔处理,经过镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2- 萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L。温度为20℃;阴极电流密度为1A/d㎡。
将阳极板放入镀液中进行氧化处理,在板面上形成α-PbO2与β-PbO2层:
镀液组成:镀液组成::Pb(NO3)2:0.598mol·L-1,NH2SO3H:1.13mol·L-1,NaF:0.02mol·L-1,0.01M CeO2,PTFE:5~6ml·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度600r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
经过一个月的电锌生产,厂家给出a、b、c、d、e五组阳极板的月生产的日平均电锌量分别为:423.25kg、428.32kg、436.79kg、435.94kg、422.40kg;还有在清理a、b、c、d、e五组阳极板的阳极泥时,只有c、d、e三组的阳极板容易清理,而a、b两组在清理时,发现阳极泥附着在极板表面十分地紧密,很难清理,由于a、b两组板面宽度较窄,相邻两板面之间的缝隙小,很容易堵塞,溶液之间的流动性变差,所以,锌离子在阴极板面的补充不充分,造成锌产量下降,e两组由于板面宽度比较大,造成两板面之间的缝隙减少,也影响了溶液之间的流动性。通过实验可以看出,板面宽度在35、45、55mm时,阳极泥容易清理,而板面宽度为35mm时,电锌产量最高。
实施例7
导电梁的制作工艺:铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
a方法:在宽度为35mm、厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后再经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜。
镀锡液配方及工艺参数为:硫酸亚锡50g/L、硫酸(密度1.84g/cm3)70g/L、明胶2g/L、2-萘酚0.8g/L、表面活性剂0.4g/L。温度为20℃;阴极电流密度与为1A/d㎡。
b方法:在宽度为35mm、厚度为4mm的铝板表面进行拉花和打孔处理,然后再用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,将板面连为一体,板间隙为10mm,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到铝基铅银合金阳极板板体。
铜头表面经过拉花和打孔处理后,再经过镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。
将阳极板放入镀液中进行氧化处理,在板面上形成α-PbO2与β-PbO2层:
镀液组成:Pb(NO3)2:0.598mol·L-1,NH2SO3H:1.13mol·L-1,NaF:0.02mol·L-1,0.01mol·L-1CeO2,PTFE:5~6ml·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度600r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
本实施例中的铝基铅银合金的复合阳极板浸入锌电解液(55g/L Zn2+、180g/LH2SO4、70-90mg/L氟化物、400-550mg/L CL-离子、30℃、i=6A/dm2)使用电镀24小时,重复实验5次,分别得到a、b两种方法处理过的阳极板的电锌平均量为10.56kg和10.64kg。
通过实验可以看出:经过a和b方法处理后得到的铝板电效基本一致。
实施例8
在宽度为35mm、厚度为4mm的铝或铝合金板表面进行拉花和打孔处理,然后再经过碱洗、酸洗、水洗,去除铝或铝合金板表面的三氧化铝膜,或用板表面清理器刮除板面的三氧化二铝膜,使铝板的表面导电性增强,从而提高阳极板的电效。
对铝或铝合金板板表面处理后,在铝或铝合金板表面进行镀银处理,采用的镀银液配方及工艺参数为:硝酸银15-50g/L、氢氧化铵(加至由浑浊变清澈即可)、甲醛30-60ml/L,温度控制在10-25℃,电流密度为2A·dm2,搅拌速度400-800r·min-1,镀制时间为1-7分钟。
采用压覆工艺将铅银合金压覆于经拉花和打孔处理的铝或铝合金板表面,得到铝或铝合金的铅银合金复合阳极板板体,通过浇铸的方式将板体连接,板间隙为10mm,将板面连为一体,将其焊接于导电梁下方的预留孔内,两侧用绝缘加边条固定于导电梁上,得到阳极板列。
铜头表面进行拉花、打孔处理和镀锡处理,采用压力浇铸方式得到铜铝复合导电头。
铝导电梁采用压力浇铸方式,将铜导电头浇铸于导电梁的一端从而制作出铜铝复合导电梁。
将阳极板放入镀液中进行氧化处理,在板面上形成α-PbO2与β-PbO2层:
镀液组成:Pb(NO3)2:0.598mol·L-1,NH2SO3H:1.13mol·L-1,NaF:0.02mol·L-1,0.01mol·L-1CeO2,PTFE:5~6ml·L-1。电流密度为2A·dm2,温度为40℃,搅拌速度600r·min-1,电镀时间1-2h。镀层厚度为20—40μm。
实施例1阳极板的电流效率比实施例8的阳极板低0.2%,槽电压高10mV。
实施例9
与实施例8相同,只是铜头表面不进行拉花、打孔处理和镀锡处理,结果实施例9的阳极板的电流效率比实施例8低1.3%,槽电压高40mV。
对比例1
1)采用拉拔挤压工艺制备表面为异构齿型或锯齿型柱面纹的铝棒芯(长轴15mm,短轴6mm),然后将其放入质量体积比为10%的氢氧化钠中浸泡5min,清水冲洗后放入体积比为20%的HNO3中浸泡0.5~1min,清水冲洗后放入镀银液中浸泡0.5-10min,用去离子水清洗后,热风快速吹干,备用;
2)将步骤1)处理得到的铝棒芯表面采用拉拔挤压工艺复合铅银合金得到铝棒铅银合金复合阳极棒(铅银合金厚度6mm),再将铝棒铅银合金复合阳极棒组装成栅栏型阳极板支架,最后将栅栏型阳极板支架焊接于铝或铝合金导电梁上,得到栅栏型铝棒铅银合金阳极板体;
3)将步骤2)制备的栅栏型铝棒铅银合金阳极板体的栅栏型阳极板支架置于电镀液中,在30℃,阳极电流密度为1A/dm2、机械搅拌100r/min的条件下电镀5小时,在栅栏型阳极板支架表面形成β-PbO2-聚苯胺导电陶瓷覆盖层。再经水洗、干燥后即得有色金属电积用栅栏型铝棒铅银合金阳极板。电镀液配方为:硫酸100g/L、苯胺5ml/L、硫酸钴5g/L、氟离子5g/L,混合后,经超声波分散10分钟后电沉积。
该阳极的电流效率比实施例2中的铅银合金阳极板降低2.6%,槽电压高80mV,使用寿命比实施例1制备的阳极板缩短时间约1/3。
本申请在铜头表面进行拉花、打孔和镀锡处理后,最大限度地提高了铜与铝的接触面积,降低铜在导电过程中的发热量,减少电能的损耗,从而直接提高了电能的使用效率。其次,通过在铜头表面进行的拉花、打孔处理,也使得铝与铜包覆得更紧密。减少铜导电头在生产过程中发热量,从而导致槽电压升高。第三,减少生产时用铣床铣孔的工序。
在电锌过程中,阳极泥易附着于板面,条状的尺寸较小同时条间距又不能过大,板面整体数量较多,阳极泥附着在板面就很难脱落,容易造板面缝隙堵塞,降低溶液的流动性;其次,工人对阳极泥清理时,对板面进行连续地敲打,容易造成表面镀层脱落,破坏了板面原有的防腐功能,使板面的使用寿命减少同时对阳极板表面也有一定程度胡损坏,将条状改为本发明规定尺寸的板状,阳极泥容易脱落和清理,两板之间的间隙较大不易堵塞,做成板状也便于日后小范围的修复,阳极板在电锌过过程中会有烧板现象,不得不更换新阳极板继续生产。以传统加工工艺生产的阳极板,主要是由铅银合金整体压轧而成一个整体板面,再焊接于导电横梁下方,所以说,一旦出现了烧板情况,就很难在板面上修补,一般都采取直接更换新板继续生产;而本发明工艺生产的阳极板,在生产过程中出现烧板不严重的情况下,可以进行部分替换,不必更换整块新阳极板。从可修复的目的出发,最大程度地降低生产企业的使用成本。
使用本发明,与现有技术相比,阳极板生产成本降低35%,电流效率提高4-7%,槽电压降低约16%。