本發(fā)明屬于濕法冶金電極材料制造加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在濕法冶金提取鋅、銅、鎳、鉆、錳、鉻等金屬過(guò)程中，陽(yáng)極材料目前仍以傳統(tǒng)的鉛及鉛合金為主，極板通常由鉛包銅導(dǎo)電梁、鉛及鉛合金陽(yáng)極板面焊接構(gòu)成，極板厚度通常為6mm～10mm，其主要缺點(diǎn)是槽電壓高，電流效率低，電積過(guò)程能耗高，陽(yáng)極生產(chǎn)成本高，陽(yáng)極使用壽命短，陽(yáng)極鉛易溶解而進(jìn)入陰極產(chǎn)品，導(dǎo)致陰極產(chǎn)品質(zhì)量下降等。針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)廠家已生產(chǎn)出鋁基鉛合金陽(yáng)極，并成功應(yīng)用于冶煉工業(yè)，在節(jié)能降耗、提升陰極產(chǎn)品質(zhì)量等方面取得了良好的效果，而鉛包鋁復(fù)合材料的制備則是制備鋁基鉛合金陽(yáng)極的關(guān)鍵技術(shù)。

中國(guó)專(zhuān)利CN200910094005.4提供了一種Al/Pb層狀復(fù)合電極的制備方法。該方法先將350～500℃的Pb合金液澆鑄成型為該層狀復(fù)合電極的工作表面(外殼)，將熔化狀態(tài)的中間介質(zhì)在低于300℃時(shí)的溫度下注入Pb殼體，把表面鍍覆好該中間介質(zhì)的Al芯材預(yù)熱到150～250℃，迅速插入Pb殼體的中間介質(zhì)液中,保持150～300℃之間中間介質(zhì)的熔點(diǎn)以上的溫度液固擴(kuò)散燒結(jié)10-60分鐘，自然冷卻到室溫，得到中部為Al芯、外部為Pb層、中間為連接介質(zhì)的Al/Pb層狀復(fù)合電極。該方法解決了熔點(diǎn)較低的中間介質(zhì)與Al、Pb的相容性問(wèn)題及制備工藝的難題，適用于中間介質(zhì)的熔點(diǎn)低于金屬Al和Pb的熔點(diǎn)的情況。

中國(guó)專(zhuān)利CN201110190368.5公開(kāi)了一種新型復(fù)合陽(yáng)極板的制作方法，包括如下步驟：(1)采用冷壓復(fù)合，即用鉛或鉛合金板二塊，鋁或鋁合金板一塊疊放在一起，成鉛或鉛合金板+鋁或鋁合金板+鉛或鉛合金板狀，送入對(duì)輥壓延成鉛包鋁復(fù)合板；(2)采用冷拉拔復(fù)合或采用熱澆鑄復(fù)合制作鋁包銅復(fù)合導(dǎo)電銅棒，即將鋁管套于銅管或棒上用拉拔的塑性變形使其復(fù)合，或?qū)⒋龔?fù)合銅管或棒置于特制的模具中，將鋁或鋁合金熔融，用熱鑄造的方法，將鋁復(fù)合于銅管或棒上；(3)將復(fù)合板中間的鋁或鋁合金板與復(fù)合導(dǎo)電棒外表的鋁管焊接在一起，使之形成復(fù)合陽(yáng)極板。

上述鉛包鋁雙金屬?gòu)?fù)合材料陽(yáng)極的生產(chǎn)工藝仍屬于傳統(tǒng)的軋制復(fù)合、擠壓復(fù)合、鑄造復(fù)合手段，雖在一定程度上發(fā)揮了積極作用。但是，這些方法所制備的鉛包鋁復(fù)合材料仍然存在復(fù)合界面質(zhì)量較差、包覆比難以精確控制、復(fù)合不夠緊密、機(jī)械性能差、表面易產(chǎn)生氣泡殘?jiān)⑸a(chǎn)效率較低等問(wèn)題。因此，綜合國(guó)內(nèi)外鉛包鋁復(fù)合陽(yáng)極材料的生產(chǎn)技術(shù)方法，開(kāi)發(fā)一種鉛鋁復(fù)合工藝高效穩(wěn)定、復(fù)合界面質(zhì)量?jī)?yōu)良、表面無(wú)夾渣氣泡、機(jī)械性能優(yōu)異的復(fù)合材料生產(chǎn)方法顯得尤為重要，能極大推動(dòng)冶金電極材料的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料的連續(xù)擠壓制備方法。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料的連續(xù)擠壓制備方法，以鉛或鉛合金錠為包覆材料、矩型或圓型截面鋁或鋁合金型材為內(nèi)芯，將內(nèi)芯端頭穿過(guò)包覆模具并用引線裝置夾固，使內(nèi)芯位于包覆模具中心軸位置，用液壓擠壓機(jī)推桿將預(yù)熱后軟化的鉛或鉛合金錠從包覆模具上端擠壓流入經(jīng)預(yù)熱的包覆模具熔腔內(nèi)，同時(shí)，引線裝置拉著內(nèi)芯向前移動(dòng)，包覆模具熔腔為延拉拔方向橫截面逐漸減小的錐形熔腔，鉛包覆層在壓力推動(dòng)下逐漸緊密包覆在內(nèi)芯外，與內(nèi)芯接觸形成緊密結(jié)合，在壓力和溫度的雙重作用下最終形成柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料。

本發(fā)明所述的鉛或鉛合金錠為圓柱形錠，直徑為80～200mm，高度為350～700mm。所述矩形內(nèi)芯的截面邊長(zhǎng)為5～40mm，圓形內(nèi)芯的截面半徑為2～20mm。所述液壓擠壓機(jī)的擠壓力300～1500噸。所述鉛或鉛合金錠的預(yù)熱溫度為180～250℃。所述的鉛或鉛合金錠的填入包覆模具的填充模式為子彈式填充。所述包覆模具熔腔的預(yù)熱溫度為200～280℃，包覆模具熔腔延拉拔方向橫截面尺寸逐漸減小，橫截面縮減率為5～60％，擠壓包覆速度約為6～40米/分鐘。

與現(xiàn)有的鉛包鋁復(fù)合陽(yáng)極材料制備方法相比，本發(fā)明將鉛或鉛合金錠為包覆進(jìn)料，采用預(yù)熱鉛錠液壓推力擠壓的方式，實(shí)現(xiàn)單道次控溫拉拔冶金復(fù)合與控溫冷卻處理強(qiáng)化相結(jié)合，使得復(fù)層鉛和芯部鋁金屬達(dá)到緊密的冶金結(jié)合，從而制備出高質(zhì)量的雙金屬層狀復(fù)合材料，制備的復(fù)合材料具有界面結(jié)合強(qiáng)度高、包覆比易于精確控制、外形尺寸精確、變形協(xié)調(diào)性好、成材率高、制備工序簡(jiǎn)單、復(fù)合材料表面質(zhì)量好、無(wú)夾渣氣泡、機(jī)械性能優(yōu)異。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的擠壓示意圖；

圖2a和圖2b為本發(fā)明方法制備得到的鉛包鋁復(fù)合材料的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例和參考附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料的連續(xù)擠壓制備方法，選擇寬5～40mm、厚度3～30mm的矩形截面鋁或鋁合金型材，直徑80～200mm、高度350～700mm的圓柱形鉛或鉛合金錠，如圖1所示，以矩形截面鋁或鋁合金型材為內(nèi)芯，將內(nèi)芯2橫向穿過(guò)包覆模具3，用引線裝置夾固，使內(nèi)芯位于包覆模具中心軸位置。將鉛或鉛合金錠1預(yù)熱到220℃～250℃，通過(guò)子彈式填充方式填入擠壓筒5內(nèi)，隨后液壓擠壓機(jī)推桿以300噸的擠壓力將預(yù)熱后軟化的鉛或鉛合金錠1從模具上端擠壓流入包覆模具熔腔4內(nèi)，模具熔腔預(yù)熱溫度為270℃～280℃，模具熔腔延拉拔方向橫截面尺寸逐漸減小，橫截面縮減率為10％，鉛包覆層在壓力推動(dòng)下逐漸緊密包覆在內(nèi)芯外，同時(shí)，引線裝置拉著內(nèi)芯向前移動(dòng)，在壓力和溫度的雙重作用下以12米/分鐘的擠壓包覆速度，連續(xù)包覆制成如圖2a所示的柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料(復(fù)合棒)，鉛或鉛合金包覆層6緊密包覆在內(nèi)芯2外，隨后經(jīng)冷卻裝置進(jìn)行冷卻處理，最后整理收卷。所述的冷卻處理工藝可根據(jù)鉛合金種類(lèi)及后續(xù)柵欄型陽(yáng)極的性能要求進(jìn)行選擇。

實(shí)施例2

一種柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料的連續(xù)擠壓制備方法，選擇寬5～40mm、厚度3～30mm的矩形截面鋁或鋁合金型材，直徑80～200mm、高度350～700mm的圓柱形鉛或鉛合金錠，如圖1所示，以矩形截面鋁或鋁合金型材為內(nèi)芯，將內(nèi)芯2橫向穿過(guò)包覆模具3，用引線裝置夾固，使內(nèi)芯位于包覆模具中心軸位置。將鉛或鉛合金錠1預(yù)熱到180℃～200℃，通過(guò)子彈式填充方式填入擠壓筒5內(nèi)，隨后液壓擠壓機(jī)推桿以1000噸的擠壓力將預(yù)熱后軟化的鉛或鉛合金錠1從模具上端擠壓流入包覆模具熔腔4內(nèi)，模具熔腔預(yù)熱溫度為200℃～250℃，模具熔腔延拉拔方向橫截面尺寸逐漸減小，橫截面縮減率為5％，鉛包覆層在壓力推動(dòng)下逐漸緊密包覆在內(nèi)芯外，同時(shí)，引線裝置拉著內(nèi)芯向前移動(dòng)，在壓力和溫度的雙重作用下以40米/分鐘的擠壓包覆速度，連續(xù)包覆制成如圖2a所示的柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料(復(fù)合棒)，鉛或鉛合金包覆層6緊密包覆在內(nèi)芯2外，隨后經(jīng)冷卻裝置進(jìn)行冷卻處理，最后整理收卷。

實(shí)施例3

一種柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料的連續(xù)擠壓制備方法，選擇截面半徑2～20mm的圓形截面鋁或鋁合金型材，直徑80～200mm、高度350～700mm的圓柱形鉛或鉛合金錠，如圖1所示，以矩形截面鋁或鋁合金型材為內(nèi)芯，將內(nèi)芯2橫向穿過(guò)包覆模具3，用引線裝置夾固，使內(nèi)芯位于包覆模具中心軸位置。將鉛或鉛合金錠1預(yù)熱到240℃左右，通過(guò)子彈式填充方式填入擠壓筒5內(nèi)，隨后液壓擠壓機(jī)推桿以1500噸的擠壓力將預(yù)熱后軟化的鉛或鉛合金錠1從模具上端擠壓流入包覆模具熔腔4內(nèi)，模具熔腔預(yù)熱溫度為270℃左右，模具熔腔延拉拔方向橫截面尺寸逐漸減小，橫截面縮減率為60％，鉛包覆層在壓力推動(dòng)下逐漸緊密包覆在內(nèi)芯外，同時(shí)，引線裝置拉著內(nèi)芯向前移動(dòng)，在壓力和溫度的雙重作用下以6米/分鐘的擠壓包覆速度，連續(xù)包覆制成如圖2b所示的柵欄型陽(yáng)極用鉛包鋁復(fù)合材料，鉛或鉛合金包覆層6緊密包覆在內(nèi)芯2外，隨后經(jīng)冷卻裝置進(jìn)行冷卻處理，最后整理收卷。