CN112725864A - 一种长寿命铝阴极板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长寿命铝阴极板的制备方法，属于有色金属湿法冶金技术领域。本发明将铜铝复合导电头焊接在铝梁的端头，将铝板焊接在铝梁的底端；铝梁外表面、铝板的液位线以上区域和铝板两侧边缘首先进行粗化处理，然后进行阳极氧化处理分别得到Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III；在铝梁外表面的Al2O3陶瓷膜I上涂覆耐酸耐磨树脂漆形成铝基/Al2O3/涂料多功能防腐层；铝板液位线以上区域的Al2O3陶瓷膜II和铝板两侧边缘的Al2O3陶瓷膜III表面涂覆耐酸环氧树脂涂层，最后在环氧树脂涂层上注塑PP塑料形成铝基/Al2O3/涂料/PP塑料多功能防腐层。本发明的Al2O3/涂料/PP塑料多功能防腐层有效防止了电解液中氟氯离子对铝阴极的腐蚀，铝阴极板的使用寿命可提高30％‑60％。
Description
技术领域
本发明涉及一种长寿命铝阴极板的制备方法，属于有色金属湿法冶金技术领域。
背景技术
目前，大约90％的锌都是采用湿法冶金技术提取，阳极板(铅基合金材料)和阴极板(铝板)是锌电积过程不可缺少的电极板。金属铝的导电性仅次于铜，而且其标准电极电位低于锌，因此，一般都采用纯铝板作为阴极板面，铝合金型材作为导电梁，铜铝复合材料作为导电头，采用搅拌摩擦焊技术将铝板、铝导电梁和铜铝复合导电头焊接在一起形成铝阴极板。在锌电积实际生产中，铝阴极受到酸雾、电解液中氟氯离子等腐蚀影响，铝阴极板易出现在液位线部位腐蚀断裂、侧边腐蚀变薄的现象，最终无法使用。铝阴极板的更新替换增加了冶金企业的生产成本。
发明内容
本发明针对现有技术中铝阴极板易出现在液位线部位腐蚀断裂、侧边腐蚀变薄等问题，提供一种长寿命铝阴极板的制备方法，本发明通过在铝梁外面、铝板液位线以上区域及铝板两侧边缘原位生长Al2O3陶瓷膜，可有效防止电解液中氟氯离子对铝阴极的腐蚀，显著提高其使用寿命。
一种长寿命铝阴极板，包括铝梁1、铜铝复合导电头2和铝板3，铜铝复合导电头2固定设置在铝梁1的端头，铝板3的顶端固定设置在铝梁1底端，铝梁1外层原位生长Al2O3陶瓷膜I，Al2O3陶瓷膜I的外层涂覆有防腐涂料层，铝板3顶部液位线以上区域原位生长Al2O3陶瓷膜II，Al2O3陶瓷膜II的外层涂覆有环氧树脂层I，环氧树脂层I外层固定设置有PP塑料层I，铝板3两侧端边缘原位生长Al2O3陶瓷膜III，Al2O3陶瓷膜III的外层涂覆设置有环氧树脂层II，环氧树脂层II外层固定设置有PP塑料层II。
一种长寿命铝阴极板的制备方法，具体步骤包括：
(1)将铜铝复合导电头焊接在铝梁的端头；
(2)将铝板焊接在铝梁的底端；
(3)铝梁外表面、铝板的液位线以上区域和铝板两侧边缘首先进行粗化处理，然后进行阳极氧化处理分别原位生长得到Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III；
(4)在铝梁外表面的Al2O3陶瓷膜I上涂覆耐酸耐磨树脂漆形成铝基/Al2O3/涂料多功能防腐层；铝板液位线以上区域的Al2O3陶瓷膜II和铝板两侧边缘的Al2O3陶瓷膜III表面涂覆耐酸环氧树脂涂层，最后在环氧树脂涂层上注塑PP塑料形成铝基/Al2O3/涂料/PP塑料多功能防腐层；
所述Al2O3陶瓷膜I的厚度为20-30μm，Al2O3陶瓷膜II的厚度为20-40μm，Al2O3陶瓷膜III的厚度为20-50μm，Al2O3陶瓷膜II的高度为80-140mm，Al2O3陶瓷膜III的宽度为13-16mm；Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III的硬度为400-800Hv；
所述步骤(3)粗化处理的粗糙度Ra为50-100；
所述步骤(3)阳极氧化的温度为0-15℃，阳极氧化的电流密度为300-600A|m2，氧化时间为1-5h；
所述步骤(3)阳极氧化溶液中含有硫酸180-200g/L，草酸30-40g/L，甘油20-30g/L；
所述步骤(4)注塑温度为240-280℃，注塑时间为20-50s；
优选的，防腐涂料层包括防腐底漆和耐酸树脂面漆，防腐底漆为三方底漆或者四防底漆，耐酸树脂面漆为环氧类树脂，防腐涂料层的厚度为20--30μm；
优选的，环氧树脂层I的厚度为10--20μm，环氧树脂层II的厚度为20--30μm，PP塑料层I的厚度为2--3mm，PP塑料层II的厚度为15--22mm。
优选的，阳极氧化处理原位生长得到Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III后24h内涂覆防腐涂料层或环氧树脂涂层。
本发明的有益效果是：
本发明通过在铝梁外面、铝板液位线以上区域及铝板两侧边缘原位生长Al2O3陶瓷膜，可有效防止电解液中氟氯离子对铝阴极的腐蚀，显著提高其使用寿命。
附图说明
图1为长寿命铝阴极板结构示意图；
图2为A处剖视图；
图3为B处剖视图；
图4为C处剖视图；
图中，1-铝梁、2-铜铝复合导电头、3-铝板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种长寿命铝阴极板(见图1-4)，包括铝梁1、铜铝复合导电头2和铝板3，铜铝复合导电头2固定设置在铝梁1的端头，铝板3的顶端固定设置在铝梁1底端，铝梁1外层原位生长Al2O3陶瓷膜I，Al2O3陶瓷膜I的外层涂覆有防腐涂料层；铝板3顶部液位线以上区域原位生长Al2O3陶瓷膜II，Al2O3陶瓷膜II的外层涂覆有环氧树脂层I，环氧树脂层I外层固定设置有PP塑料层I，铝板3两侧端边缘原位生长Al2O3陶瓷膜III，Al2O3陶瓷膜III的外层涂覆设置有环氧树脂层II，环氧树脂层II外层固定设置有PP塑料层II；
一种长寿命铝阴极板的制备方法，具体步骤包括：
(1)将铜铝复合导电头焊接在铝梁的端头；
(2)将铝板焊接在铝梁的底端；
(3)铝梁外表面、铝板的液位线以上区域和铝板两侧边缘首先进行粗化处理至粗糙度Ra为60，然后进行阳极氧化处理分别原位生长得到Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III；其中阳极氧化的温度为0℃，阳极氧化的电流密度为300A|m2，氧化时间为2h，阳极氧化溶液中含有硫酸180g/L，草酸20g/L，甘油30g/L；
本实施例中Al2O3陶瓷膜I的平均厚度为20μm，Al2O3陶瓷膜II的平均厚度为20μm，Al2O3陶瓷膜III的平均厚度为30μm，Al2O3陶瓷膜II的宽度为120mm，Al2O3陶瓷膜III的宽度为16mm；Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III的硬度为680Hv；
(4)在铝梁外表面的Al2O3陶瓷膜I上涂覆耐酸树脂漆形成铝基/Al2O3/涂料多功能防腐层，铝板的液位线以上区域的Al2O3陶瓷膜II和铝板两侧边缘的Al2O3陶瓷膜III表面涂覆环氧树脂涂层，然后在环氧树脂涂层上注塑PP塑料形成铝基/Al2O3/涂料/PP塑料多功能防腐层。
具体实施方法是：将粗化好的铝板与铝导电梁焊接，然后放入特制的电解槽里进行阳极氧化，氧化时间结束后取出极板，进行热水封闭处理，接着喷四防底漆，待其干燥后喷耐酸环氧树脂漆，待环氧树脂固化后进行注塑处理；
其中防腐涂料层包括防腐底漆和耐酸环氧树脂面漆，防腐底漆为四防底漆，耐酸树脂面漆为环氧类树脂漆；防腐涂料层的厚度为22-30μm，环氧树脂层I的厚度为20μm，环氧树脂层II的厚度为25μm，PP塑料层I的厚度为3mm，PP塑料层II的厚度为16mm；注塑温度为250℃，注塑时间为30s；
本实施例铝阴极板相比市售铝阴极版的使用寿命提高40％。
实施例2：一种长寿命铝阴极板的制备方法，具体步骤包括：
(1)将铜铝复合导电头焊接设置在铝梁的端头；
(2)将铝板焊接在铝梁的底端；
(3)铝梁外表面、铝板的液位线以上区域和铝板两侧边缘进行粗化处理至粗糙度Ra为80，然后进行阳极氧化处理分别原位生长得到Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III；其中阳极氧化的温度为8℃，阳极氧化的电流密度为400A|m2，氧化时间为3h，阳极氧化溶液中含有硫酸200g/L，草酸30g/L，甘油20g/L；
本实施例中Al2O3陶瓷膜I的平均厚度为30μm，Al2O3陶瓷膜II的平均厚度为30μm，Al2O3陶瓷膜III的平均厚度为30μm，Al2O3陶瓷膜II的宽度为160mm，Al2O3陶瓷膜III的宽度为17mm；Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III的硬度为550Hv；
(4)在铝梁外表面的Al2O3陶瓷膜I上涂覆耐酸树脂漆形成铝基/Al2O3/涂料多功能防腐层，铝板的液位线以上区域的Al2O3陶瓷膜II和铝板两侧边缘的Al2O3陶瓷膜III表面涂覆环氧树脂涂层，然后在环氧树脂涂层上注塑PP塑料形成铝基/Al2O3/涂料/PP塑料多功能防腐层。
具体实施方法是：将粗化好的铝板与铝导电梁焊接，然后放入特制的电解槽里进行阳极氧化，氧化时间结束后取出极板，进行热水封闭处理，接着喷三方底漆，待其干燥后喷耐酸环氧树脂漆，待环氧树脂固化后进行注塑处理。
其中防腐涂料层包括防腐底漆和耐酸环氧树脂面漆，防腐底漆为三方底漆，耐酸树脂面漆为环氧类树脂漆；防腐涂料层的厚度为20-25μm，环氧树脂层I的厚度为18μm，环氧树脂层II的厚度为23μm，PP塑料层I的厚度为3.5mm，PP塑料层II的厚度为18mm；注塑温度为270℃，注塑时间为40s；
本实施例铝阴极板相比市售铝阴极版的使用寿命提高50％。
实施例3：一种长寿命铝阴极板的制备方法，具体步骤包括：
(1)将铜铝复合导电头焊接设置在铝梁的端头；
(2)将铝板焊接在铝梁的底端；
(3)铝梁外表面、铝板的液位线以上区域和铝板两侧边缘进行粗化处理至粗糙度Ra为60，然后进行阳极氧化处理分别原位生长得到Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III；其中阳极氧化的温度为15℃，阳极氧化的电流密度为500A|m2，氧化时间为1h，阳极氧化溶液中含有硫酸190g/L，草酸35g/L，甘油25g/L；
本实施例中Al2O3陶瓷膜I的平均厚度为40μm，Al2O3陶瓷膜II的平均厚度为40μm，Al2O3陶瓷膜III的平均厚度为40μm，Al2O3陶瓷膜II的宽度为180mm，Al2O3陶瓷膜III的宽度为16mm；Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III的硬度为400Hv；
(4)在铝梁外表面的Al2O3陶瓷膜I上涂覆耐酸树脂漆形成铝基/Al2O3/涂料多功能防腐层，铝板的液位线以上区域的Al2O3陶瓷膜II和铝板两侧边缘的Al2O3陶瓷膜III表面涂覆环氧树脂涂层，然后在环氧树脂涂层上注塑PP塑料形成铝基/Al2O3/涂料/PP塑料多功能防腐层；
具体实施方法是：将粗化好的铝板与铝导电梁焊接，然后放入特制的电解槽里进行阳极氧化，氧化时间结束后取出极板，进行热水封闭处理，接着喷三方底漆，待其干燥后喷耐酸环氧树脂漆，待环氧树脂固化后进行注塑处理；
其中防腐涂料层包括防腐底漆和耐酸环氧树脂面漆，防腐底漆为三方底漆，耐酸树脂面漆为环氧类树脂漆，防腐涂料层的厚度为22-26μm，环氧树脂层I的厚度为22μm，环氧树脂层II的厚度为24μm，PP塑料层I的厚度为4mm，PP塑料层II的厚度为22mm；注塑温度为240℃，注塑时间为45s；
本实施例铝阴极板相比市售铝阴极版的使用寿命提高35％。
以上结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种长寿命铝阴极板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将铜铝复合导电头焊接在铝梁的端头；
(2)将铝板焊接在铝梁的底端；
(3)铝梁外表面、铝板的液位线以上区域和铝板两侧边缘首先进行粗化处理，然后进行阳极氧化处理分别得到Al2O3陶瓷膜I、Al2O3陶瓷膜II和Al2O3陶瓷膜III；
(4)在铝梁外表面的Al2O3陶瓷膜I上涂覆耐酸耐磨树脂漆形成铝基/Al2O3/涂料防腐层；铝板液位线以上区域的Al2O3陶瓷膜II和铝板两侧边缘的Al2O3陶瓷膜III表面涂覆耐酸环氧树脂涂层，最后在环氧树脂涂层上注塑PP塑料形成铝基/Al2O3/涂料/PP塑料防腐层。
2.根据权利要求1所述长寿命铝阴极板的制备方法，其特征在于：Al2O3陶瓷膜I的厚度为20-30μm，Al2O3陶瓷膜II的厚度为20-40μm，Al2O3陶瓷膜III的厚度为20-50μm，Al2O3陶瓷膜II的高度为80-140mm，Al2O3陶瓷膜III的宽度为13-16mm。
3.根据权利要求1所述长寿命铝阴极板的制备方法，其特征在于：步骤(3)粗化处理的粗糙度Ra为50-100。
4.根据权利要求1所述长寿命铝阴极板的制备方法，其特征在于：步骤(3)阳极氧化的温度为0-15℃，阳极氧化的电流密度为300-600A|m2，氧化时间为1-5h。
5.根据权利要求1所述长寿命铝阴极板的制备方法，其特征在于：步骤(3)阳极氧化溶液中含有硫酸180-200g/L，草酸30-40g/L，甘油20-30g/L。
6.根据权利要求1所述长寿命铝阴极板的制备方法，其特征在于：步骤(4)注塑温度为240-280℃，注塑时间为20-40s。
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