CN1974859B

CN1974859B - 电解二氧化锰用钛合金阳极及其制造方法

Info

Publication number: CN1974859B
Application number: CN200610154692A
Authority: CN
Inventors: 方平伟; 胡明晶; 陈锦超
Original assignee: YONGKANG MINTIA TITANIUM INDUSTRY TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: JIANGSU GOLDEN TORCH METAL PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2026-11-14
Also published as: CN1974859A

Abstract

本发明提供了一种电解二氧化锰用钛合金阳极组份及其制作方法，在钛中加入Mn、Cr、Al、Sn、Zr、B等6种元素中至少二种，其重量百分比为4％≤Mn＜9％，6％＜Cr≤9％，3％＜Al≤6％，3％≤Sn≤6％，2％＜Zr≤6％，B≤0.5％，余量为Ti及其它不可避免的杂质元素，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中熔炼成铸锭，再加工成线材，然后组装成网状阳极。该阳极用于电解二氧化锰生产具有抗钝化性能，在100A/m²电流密度下，在正常工业电解条件下，槽电压能稳定在3.3伏以内，产品与阳极附着良好，无开裂脱离现象，克服了现有工业用阳极的缺陷，是较理想的电解二氧化锰阳极。

Description

电解二氧化锰用钛合金阳极及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种阳极，特别是一种电解二氧化锰生产所用的钛合金阳极材料及结构组装的制作方法。

背景技术

自从作为锌锰电池活性物质一二氧化锰采用电解法生产以来，电解所用的阳极材料从石墨、铅到工业纯钛取得了很大进步，钛取代石墨和铅使电解二氧化锰无论是产量还是质量都有了飞跃发展，显然钛作为不溶性阳极有其独特优势。然而，纯钛作为阳极有着它固有的钝化倾向，在稍高的电流密度或电解液温度低的情况下将发生钝化，致使槽电压升高、电耗增大，以至无法继续电解。为此人们采用了各种方法试图克服纯钛的钝化倾向，如对钛阳极表面进行化学处理、打孔、涂镀贵金属、在阳极表面进行真空渗抗钝化元素等方法以达到抗钝化效果，但多数没有实现工业应用，有的尽管有工业应用但效果并不理想。近来人们开始探索采用合金化的方法制作抗钝化钛合金，其中工业应用比较成功的有上海钢铁研究所的Ti-Mn-Cr-Fe四元抗钝化钛合金已在中国电解二氧化锰行业进行了大量应用(中国发明专利号91107417.1、美国发明专利号5.733.428)；然而该阳极仍存在难以克服的缺陷，即合金的焊接性能不好，不能进行大型阳极的焊接组装，又由于板材轧制工艺难以控制，影响大张板材的批量生产，阻碍了更大规模的工业应用；同时，在长期使用后该阳极仍有槽电压上升的倾向。在阳极组装结构方面，目前工业应用的钛阳极除了方平伟等人发明的钛合金阳极采用异型截面条状结构外，都采用平板打孔或瓦楞板状结构，前者能克服二氧化锰产品开裂分层问题，而后者仍有产品开裂分层现象，使槽电压产生波动，也恶化了产品质量。为此，许多科研机构、生产厂家及有识之士不断地进行了开发和研究，但至今尚未有较好的改进办法。

发明内容

为了克服现有电解二氧化锰用阳极存在的上述弊病，本发明的目的是提供一种通过合金组份和工艺优化达到既抗钝化又能加工及焊接的电解二氧化锰用钛合金及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案，是通过合金组份和工艺优化组合达到既抗钝化又能加工又能焊接的新钛合金，它可制作成板材、带材和线材，其化学组成为：在钛中加入Mn、Cr、Al、Sn、Zr、B等6种元素中至少二种，其重量百分比为4％≤Mn＜9％，6％＜Cr≤9％，3％＜Al≤6％，3％≤Sn≤6％，2％＜Zr≤6％，B≤0.5％，余量为Ti及其它不可避免的杂质元素。

本发明的钛合金组成经混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中进行二次熔炼成钛合金铸锭，经过热加工冷加工制成合金线材，然后由该线材编织焊接成网状阳极。

所述网状阳极的线材用纯钛制成，再进行表面抗钝化处理，包括化学涂层真空渗镀或电镀。

本发明采用上述方案后，阳极网状结构可以采用多种网状形式都能达到稳定槽电压的效果，该结构也可以用纯钛制作，或再进行表面抗钝化处理，包括化学涂层真空渗镀或电镀，实现稳定槽电压、提高产品质量的效果。

采用上述方案制作的阳极可以达到抗钝化、降低和稳定槽电压以及提高产品质量的效果，实验证明，在50A/m²电解电流密度的正常工业电解条件下，槽电压能稳定在2.2伏以下；在80A/m²电流密度下，槽电压能稳定在3.0伏以下；在100A/m²电流密度下，槽电压能稳定在3.3伏以下。所有产品外观光滑并与阳极附着良好，没有板状阳极所发生的开裂分层现象，克服了现有工业用阳极的缺陷，是较理想的电解二氧化锰阳极。

附图说明

图1为本发明钛合金阳极形状示意图。

图2为本发明钛合金阳极第二种形状示意图。

图3为本发明钛合金阳极第三种形状示意图。

图4为本发明钛合金阳极第四种形状示意图。

具体实施方式

图1至图4为本发明电解二氧化锰用钛合金阳极四种形状示意图，下面结合具体实施方案对本发明电解二氧化锰用钛合金阳极及其制造方法简述如下：

实施例1：

在钛中配入成份为：8％Mn+3％Al+1％Zr，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ5mm线材，按图1组装成阳极，并在常规工业条件下采用100A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在2.8伏～3.3伏以内，产品外观良好。

实施例2：

在钛中配入成份为：4％Mn+8％Cr+1％Zr+3％Al，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ3mm线材，按图1组装成阳极，并在常规工业条件下采用80A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在2.3～3.0伏以内，产品外观良好。

实施例3：

在钛中配入成份为：6％Mn+5％Cr+3％Al，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ2.5mm线材，按图2组装成阳极，并常规工业条件下采用50A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在1.8～2.2伏以内，产品外观良好。

实施例4：

在钛中配入成份为：50％Ni+0.006％B，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ2mm线材，按图2组装成阳极，并在常规工业条件下采用100A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在2.5～3.2伏以内，产品外观良好。

实施例5：

在钛中配入成份为：8％Cr+2％Ni，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ4mm线材，按图3组装阳极，并在常规工业条件下采用50A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在2.0～2.2伏以内，产品外观良好。

实施例6：

在钛中配入成份为：5％Mn+5％Cr+3％Ni，混合后压成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ3.5mm线材，按图3组装成阳极，在常规工业条件下采用50A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在1.8～2.2伏以内，产品外观良好。

实施例7：

在钛中配入成份为：6％Mn+6％Cr+3％Sn+2％Zr，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ4.5mm线材，按附图4组装成阳极，在常规工业条件下采用60A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在2.0～2.3伏以内，产品外观良好。

实施例8：

在钛中配入成份为：6％Mn+5％Cr+0.1％RE，混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中二次熔炼成铸锭，再加工成φ2.0mm线材，按图4组装成阳极，在常规工业条件下采用60A/m²电流密度电解二氧化锰，槽电压可稳定在2.0～2.3伏以内，产品外观良好。

Claims

1.一种电解二氧化锰用钛合金阳极，其特征是：在钛中加入Mn、Cr、Al、Sn、Zr、B等6种元素中至少二种，其重量百分比为4％≤Mn＜9％，6％＜Cr≤9％，3％＜Al≤6％，3％≤Sn≤6％，2％＜Zr≤6％，B≤0.5％，余量为Ti及其它不可避免的杂质元素。

2.一种电解二氧化锰用钛合金阳极的制造方法，其特征是：对权利要求1所述的钛合金组成经混合后压制成自耗电极，在真空电弧炉中进行二次熔炼成钛合金铸锭，再加工成线材，然后由该线材编织焊接成网状阳极。