CN113913870A - 一种低变形高电效电解锌用阳极板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低变形高电效电解锌用阳极板及其制备方法。制备方法包括合金熔炼、连续铸挤、剪板、冲孔、拼板焊接、横梁焊接步骤，得成品阳极板；连续铸挤是将熔化的铅合金导入连续挤压机的轮槽中铸挤，得带凹槽铅板条；剪板是将带凹槽铅板条按阳极板的板面长度剪裁成若干条；拼板焊接是按阳极板的板面宽度，将已裁剪的带凹槽铅板条进行横向拼接后焊接，得极板。本发明通过连续挤压成型，可避免成分偏析和减少加工缺陷，且一次挤压成型还缩短了极板加工工序，从而降低加工成本；拼板焊接的方式不受模具及加工设备限制，可制备任意规格的阳极板，且加工内应力小，可降低板面变形；带凹槽的板面比表面积大，可提高阳极板的使用寿命及阴极锌片质量。

Description

一种低变形高电效电解锌用阳极板及其制备方法

技术领域

本发明属于有色金属冶炼技术领域，具体涉及一种成品阳极板成分偏析小、加工内应力小、比表面积大、不受模具及加工设备限制可制备任意尺寸规格，且可降低阳极板使用过程的变形程度以延长使用寿命，同时缩短了阳极板的加工工序以降低加工成本的低变形高电效电解锌用阳极板及其制备方法。

背景技术

铅合金电极材料因具有良好的电化学性能、易加工及可回收再利用等优点，已成为当前乃至今后相当长时间内在湿法冶金、电化学工业中首选的电极材料，是湿法电解冶金和电化学工业重要的装备器件，也是整个电化学反应体系的核心主体，直接关系到电解和电化学过程的稳定性、产品的产率和质量、运行成本和电能消耗等。

目前，对于电解锌用阳极板的形状、尺寸及允许公差，虽然近年来行业中也开始有规范性标准，但由于生产及运用环节的历史遗留问题和新技术的推动，多根据用户的要求以及生产厂家的加工实际情况确定，因此造成阳极板的的各尺寸规格较多，而现有阳极板采用整体式的压轧方法，不仅需要配备不同的模具及加工设备，导致前期投入及后期管理成本较高，而且较大尺寸规格和特殊尺寸规格的阳极板往往受限于模具及加工设备无法产出，限制了新设备及新工艺的使用。此外，传统阳极板将铸造与压轧分开进行加工的模式，不仅生产工艺流程长、能耗与材耗较高，导致产品成本偏高；而且难以避免大铸锭存在的成分偏析、晶粒粗大、内应力大问题，且后期铸锭经再加热后压轧，也存在轧制过程的内应力大、夹渣难以消除的固有缺陷，容易导致阳极板的质量不稳定，使用寿命较短。

在有色金属的电积过程中，极板的电化学腐蚀由电极表面的电化学极化引起，腐蚀速率由电极表面的实际电流密度和电解液成分决定，并与电流密度成正比，而阳极板比表面积的增大可降低电流密度，从而有利于降低阳极板的腐蚀速率。为此，现有技术中一般采用表面打孔、栅栏化及泡沫化的方式来增加极板的比表面积，但栅栏化及泡沫化的极板强度有限，抗蠕变及耐腐蚀性能差，而且因铅钙稀土多元合金板中的钙稀土等元素易烧损，制备成栅栏化及泡沫化的极板将加剧合金元素的损失，造成极板使用过程性能的不稳定并降低了极板的使用寿命；而表面打孔若孔径过小，电解过程中生产的阳极泥容易阻塞板孔，影响电解液的流动性和易导致电解液局部温度较高，从而降低电解效率，而过低的孔间距易造成极板两孔间的贯通式腐蚀，降低极板的使用寿命。

因此，依靠科技进步，研发新的电解锌用阳极板，从根源上解决内在的质量问题，同时缩短工艺流程，并解决模具和加工设备的限制问题，在降低生产成本的同时，大幅度提高阳极板在电解锌中的使用寿命和提高阴极锌片质量，是当前电解锌用极板的重要技术研发方向。

发明内容

根据现有技术中存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，第二目的在于提供一种低变形高电效电解锌用阳极板。本发明最大限度的降低了多元合金阳极板的成分偏析、加工内应力及内部缺陷，特别是解决了稀土合金板使用过程易变形的问题，同时增加了极板的比表面积，可增强极板使用前期阳极泥的附着能力和锌的沉积效果，进一步提高了阳极板的使用寿命并提高阴极锌片质量；并且突破了模具和加工设备的限制，可制备任意尺寸规格的阳极板，极大的丰富了极板产品的种类。

本发明的第一目的是这样实现的：包括合金熔炼、连续铸挤、剪板、冲孔、拼板焊接、横梁焊接步骤，最后得到成品阳极板；

所述连续铸挤步骤是将铅合金熔炼步骤熔化的合金直接导入连续挤压机的轮槽中进行铸挤，制得带凹槽铅板条；

所述剪板步骤是将带凹槽铅板条按阳极板的板面长度剪裁成若干条；

所述拼板焊接步骤是按阳极板的板面宽度，将多条已裁剪并冲孔的带凹槽铅板条进行横向拼接后焊接，得到极板。

本发明的第二目的是这样实现的：前述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法制备的低变形高电效电解锌用阳极板。

本发明的有益效果：

1、本发明通过快速凝固连续挤压工艺制备阳极板，连续挤压以大挤压比的成型能避免大铸锭带来的成分偏析，且可大幅度破碎晶粒，并可减少铸锭及轧制过程的内应力、夹渣等加工缺陷，而且带凹槽的铅板一次挤压成型，较传统的浇铸、轧制、滚花工艺的制备方法，具有流程短、生产成本低、内部缺陷少、偏析小。

2、本发明采用拼板焊接制备板面的方式，可通过调整带凹槽铅板条的横向排列数量及方式，可制备任意尺寸规格的阳极板，相较传统的整体成型方式不受模具及加工设备限制，而且使用过程中拼接式的板面便于应力的释放，可降低板面使用过程的变形程度。

3、本发明的阳极板带凹槽的板面结构可增加30%表面积，从而使得电流密度可降低20%以上，同时可缩短镀膜时间1/3，而低的电流密度有利于β-Pb02的生成，增强了阳极板的自修复能力，同时增强了锌的沉积效果及阳极泥在使用前期的附着能力，进一步提高阳极板的使用寿命及阴极锌片质量。

4、本发明的阳极板使用过程中由于不可抗力导致极板短路出现孔洞时，将孔洞部分截断，截取相同规格合适长度的铅条进行修补即可，方便高效，节约极板使用成本。

附图说明

图1为本发明的阳极板结构示意图（凹槽未示出）；

图2为图1之A-A向放大图；

其中：1-带凹槽铅板条，2-通孔，3-凹槽，4-间隙，5-导电横梁。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1至2所示，本发明包括合金熔炼、连续铸挤、剪板、冲孔、拼板焊接、横梁焊接步骤，最后得到成品阳极板；

所述连续铸挤步骤是将铅合金熔炼步骤熔化的合金直接导入连续挤压机的轮槽中进行铸挤，制得带凹槽铅板条；

所述剪板步骤是将带凹槽铅板条按阳极板的板面长度剪裁成若干条；

所述拼板焊接步骤是按阳极板的板面宽度，将多条已裁剪并冲孔的带凹槽铅板条进行横向拼接后焊接，得到极板。

所述带凹槽铅板条的厚度为5~7mm且宽度为30~100mm，凹槽深度为0.5~2mm。

所述凹槽为沿带凹槽铅板条的长度方向延伸的“U”形槽、半球形槽、双曲线槽或“V”形槽，所述凹槽沿凹槽铅板条的宽度方向间隔设置。需要说明的是，本发明凹槽并不局限于上述结构，例如还可以是锯齿形、甚至其它不规则的形状，只要能实现能使阳极板面形成不规则的表面结构即可。

所述凹槽的开口宽度为0.5~3mm且不小于凹槽的深度，两凹槽的中心距不小于1.5倍的凹槽深度。

所述连续铸挤步骤采用一步法铸挤，即以挤压比大于10且挤压板条宽厚比大于10、挤压速度3~20m/min进行铸挤，然后对挤压得到的板条进行水冷，制得带凹槽铅板条。

所述连续铸挤步骤中，带凹槽铅板条的宽度≥6倍的厚度，可保证开孔后不影响极板的强度。

所述冲孔步骤中，冲孔得到的孔径为2~4倍的极板厚度。开孔直径小于极板厚度的4倍可实现极板冲孔不降低极板表面积，大于极板厚度的2倍能有效防止阳极产生的阳极泥阻塞板孔影响电解液的流动。

所述拼板焊接步骤中，是将多条已裁剪的带凹槽铅板条相互横向紧密拼接在一起后焊接，得到极板；或者是将多条已裁剪的带凹槽铅板条横向间隔拼接，然后分别与顶端的导电横梁焊接，下部用绝缘包边条固定，得到极板，其中两带凹槽铅板条间的间隙不大于20mm。

所述拼板焊接步骤中，两相邻带凹槽铅板条上冲孔得到的通孔沿长度方向错位排列。

所述连续铸挤步骤中的铅合金为铅银合金、铅银钙锶合金、铅银锡锑合金、铅钙稀土多元合金中的一种。

一种低变形高电效电解锌用阳极板，根据前述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法得到。

实施例1

S101、将铅锭放入熔铅炉内熔化为金属铅熔液，然后根据配比将准备好的铅钙及铅稀土中间合金加入到熔铅炉中，混合均匀，然后捞出合金熔液表面形成的氧化渣，得到合金熔液；其中，铅锭与中间合金的重量比为：100:1，铅稀土的总含量为：0.03%。

S200：将前述的合金熔液经溜槽引流至连续挤压机的轮槽中进行一步法铸挤，得到厚度5mm且宽度30mm的带凹槽铅板条；其中，轮槽中间隔设置有多条“U”形的凸缘，凸缘的高度为2mm，两凸缘之间的中心距为4mm。

S300：由于铸挤后的带凹槽铅板条长度较长，还不能满足阳极制作的要求，因此需根据阳极板面的长度尺寸要求，将冷却后的长条状的带凹槽铅板条用剪板机等剪切设备剪裁成长1100mm若干条。

S400：将剪裁后的带凹槽铅板条按孔径15mm，用液压冲孔机或冲床进行冲孔作业。

S500：将15条已裁剪并冲孔的带凹槽铅板条进行横向拼接，中间间距10mm然后焊接在一起形成整体，得到590×1100有效面积为1.2㎡的极板。

S600：将极板与事先经清洗、干燥及挂锡等预处理的横梁按要求进行焊接，制成锌电解用阳极板。

实施例2

S101、将铅锭放入熔铅炉内熔化为金属铅熔液，然后根据配比将准备好的铅钙及铅稀土中间合金加入到熔铅炉中，混合均匀，然后捞出合金熔液表面形成的氧化渣，得到合金熔液；其中，铅锭与中间合金的重量比为：100:5，铅稀土的总含量为：0.15%。

S200：将前述的合金熔液经溜槽引流至连续挤压机的轮槽中进行一步法铸挤，得到厚度7mm且宽度100mm的带凹槽铅板条；其中，轮槽中间隔设置有多条半球形的凸缘，凸缘的高度为0.5mm，两凸缘之间的中心距为3mm。

S300：由于铸挤后的带凹槽铅板条长度较长，还不能满足阳极制作的要求，因此需根据阳极板面的长度尺寸要求，将冷却后的长条状的带凹槽铅板条用剪板机等剪切设备剪裁成长1600mm若干条。

S400：将剪裁后的带凹槽铅板条按孔径30mm，用液压冲孔机或冲床以两行交错排列的方式冲孔作业。

S500：按阳极板的板面宽度，将10条已裁剪并冲孔的带凹槽铅板条进行横向拼接，中间间距5mm，然后焊接在一起形成整体，得到1045×1600有效面积为3.2㎡的极板。

S600：将极板与事先经清洗、干燥及挂锡等预处理的横梁按要求进行焊接，制成锌电解用阳极板。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于包括合金熔炼、连续铸挤、剪板、冲孔、拼板焊接、横梁焊接步骤，最后得到成品阳极板；

所述连续铸挤步骤是将铅合金熔炼步骤熔化的合金直接导入连续挤压机的轮槽中进行铸挤，制得带凹槽铅板条；

所述剪板步骤是将带凹槽铅板条按阳极板的板面长度剪裁成若干条；

所述拼板焊接步骤是按阳极板的板面宽度，将多条已裁剪并冲孔的带凹槽铅板条进行横向拼接后焊接，得到极板。

2.根据权利要求1所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述带凹槽铅板条的厚度为5~7mm且宽度为30~100mm，凹槽深度为0.5~2mm。

3.根据权利要求2所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述凹槽为沿带凹槽铅板条的长度方向延伸的“U”形槽、半球形槽、双曲线槽或“V”形槽，所述凹槽沿凹槽铅板条的宽度方向间隔设置。

4.根据权利要求3所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述凹槽的开口宽度为0.5~3mm且不小于凹槽的深度，两凹槽的中心距不小于1.5倍的凹槽深度。

5.根据权利要求1所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述连续铸挤步骤采用一步法铸挤，即以挤压比大于10且挤压板条宽厚比大于10、挤压速度3~20m/min进行铸挤，然后对挤压得到的板条进行水冷，制得带凹槽铅板条。

6.根据权利要求1至5任意一项所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述连续铸挤步骤中，带凹槽铅板条的宽度≥6倍的厚度。

7.根据权利要求6所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述冲孔步骤中，冲孔得到的孔径为2~4倍的极板厚度。

8.根据权利要求6所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述拼板焊接步骤中，是将多条已裁剪的带凹槽铅板条相互横向紧密拼接在一起后焊接，得到极板；或者是将多条已裁剪的带凹槽铅板条横向间隔拼接，然后分别与顶端的导电横梁焊接，下部用绝缘包边条固定，得到极板，其中相互间隔不大于20mm。

9.根据权利要求6所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法，其特征在于所述连续铸挤步骤中的铅合金为铅银合金、铅银钙锶合金、铅银锡锑合金、铅钙稀土多元合金中的一种。

10.一种低变形高电效电解锌用阳极板，其特征在于根据权利要求1至9任意一项所述低变形高电效电解锌用阳极板的制备方法得到。

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