本發(fā)明屬于有色金屬運(yùn)用領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)保節(jié)能指標(biāo)要求的提高，資源綜合回收再利用成為金屬提純的發(fā)展趨勢(shì)。電沉積鋅原料成分呈現(xiàn)復(fù)雜化，電沉積鋅溶液中雜質(zhì)難以開(kāi)路，有害元素不斷升高，影響電沉積鋅能耗及析出鋅產(chǎn)品質(zhì)量的陽(yáng)極材料起到了關(guān)鍵作用。電沉積鋅冶煉企業(yè)要求陽(yáng)極板陽(yáng)極耐腐蝕、導(dǎo)電性好、機(jī)械強(qiáng)度高、使用周期長(zhǎng)、成本更加低廉。

長(zhǎng)期以來(lái)，電沉積鋅陽(yáng)極廣泛采用的是pb-ag二元合金，ag含量為0.75%-1.2%，此種陽(yáng)極板存在問(wèn)題是：（1）pb-ag二元合金陽(yáng)極金屬ag的加入量推高了陽(yáng)極成本；（2）氧過(guò)電位高，能耗高；（3）強(qiáng)度低，易變形引起碰電短路，影響電效；（4）易腐蝕使用周期短，產(chǎn)生的鉛在負(fù)極沉積影響陰極鋅品質(zhì)。目前，電沉積鋅陽(yáng)極的研究主要有兩個(gè)方向，一是摒棄鉛，探索新型非鉛基陽(yáng)極，如鋁基陽(yáng)極、鈦基陽(yáng)極、塑料基陽(yáng)極、不銹鋼基陽(yáng)極等；二是沿用鉛，通過(guò)合金化、涂層活化及物理方法對(duì)鉛銀陽(yáng)極性能進(jìn)行改進(jìn)?，F(xiàn)有資料和文獻(xiàn)中對(duì)鉛基稀土合金陽(yáng)極的制備、性能方面的研究和探討也有所報(bào)道，現(xiàn)有的制備方法多選用在真空爐中進(jìn)行，稀土元素的化學(xué)成分選擇、用量的不同對(duì)鉛基合金形成存在差異化。

因此，有必要尋求開(kāi)發(fā)一種高強(qiáng)度、耐腐蝕、低析氧過(guò)電位的新型陽(yáng)極以及與其匹配的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極及其制備方法，在pb-ag二元合金的基礎(chǔ)上選擇性添加有細(xì)化晶粒、活化陽(yáng)極性能的稀土，并采用密閉式上進(jìn)下出的澆鑄工藝，以極少量的稀土投入，達(dá)到鋅電解陽(yáng)極要求，確保成品中稀土有效成分達(dá)到要求，實(shí)現(xiàn)鉛基稀土合金陽(yáng)極產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極，所述的電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極各組分按重量百分比計(jì)為：稀土0.001～0.05%，銀0.2～0.5%，余量為鉛。

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極的制備方法，具體步驟為：

1）將鉛錠投入工頻爐內(nèi)熔化，溫度達(dá)到500℃時(shí)撈渣；

2）當(dāng)熔煉溫度升溫至600℃時(shí)，投入預(yù)制的鉛-銀母合金，熔煉5～10min；

3）在工頻爐中加入碳粉覆蓋劑，覆蓋劑厚度為10～15㎜，粒度為80～100目；

4）當(dāng)熔體溫度達(dá)到650℃時(shí)，用鐘罩加入稀土母合金，采用電磁或機(jī)械攪拌10min，且攪拌過(guò)程不升溫；

5）采用密閉式上進(jìn)、下出定容澆鑄，溫度控制在500℃，澆鑄、冷卻快速完成；

6）毛坯澆鑄后經(jīng)軋制、焊接即得稀土合金陽(yáng)極。

作為優(yōu)選，所述的預(yù)制鉛-銀母合金中銀占25～30%，其余為鉛，其制備方法為：在工頻爐內(nèi)投入鉛，升溫至600℃時(shí)加入銀，且不斷攪拌，熔煉30分鐘后澆鑄錠。

作為優(yōu)選，所述的稀土母合金中稀土占3～7%，其余為鉛，其制備方法為：在真空爐內(nèi)投入鉛后升溫，溫度達(dá)到1050℃時(shí)，投入稀土，抽真空后熔煉20min，然后澆鑄錠。

所述的稀土選自pr、sc、y、la、ce、nd、pm、sm、eu中的一種或多種。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明在pb-ag二元合金的基礎(chǔ)上選擇性添加有細(xì)化晶粒、活化陽(yáng)極性能的稀土，與傳統(tǒng)pb-ag合金陽(yáng)極相比，陽(yáng)極析氧過(guò)電位降低100mv以上，電積鋅電效提升至90%；稀土的加入細(xì)化了晶粒、增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，耐腐蝕性能增強(qiáng)，陰極0#鋅品級(jí)達(dá)100%，銀含量由1%降至0.5%以下，使用周期長(zhǎng)達(dá)3-5年；采用密閉式上進(jìn)下出的澆鑄工藝，稀土投入少，燒損小，可大大降低電積鋅成本，在有色金屬電沉積領(lǐng)域具有較高的推廣實(shí)用價(jià)值。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極，各組分按重量百分比計(jì)為：稀土0.001%，銀0.5%，余量為鉛。

預(yù)制鉛-銀母合金的制備：在工頻爐內(nèi)投入5㎏銀，升溫至600℃時(shí)加入15㎏鉛，且不斷攪拌，熔煉30分鐘后澆鑄錠。

稀土母合金的制備：在真空爐內(nèi)投入0.32㎏鉛后升溫，溫度達(dá)到1050℃時(shí)，投入0.01㎏稀土，抽真空后熔煉20min，然后澆鑄錠。

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極的制備方法，具體步驟為：

1）將979.67㎏鉛錠投入工頻爐內(nèi)熔化，溫度達(dá)到500℃時(shí)撈渣；

2）當(dāng)熔煉溫度升溫至600℃時(shí)，投入預(yù)制的鉛-銀母合金，熔煉10min；

3）再在工頻爐中加入碳粉覆蓋劑，覆蓋劑厚度為10㎜，粒度為80～100目；

4）當(dāng)熔體溫度達(dá)到650℃時(shí)，用鐘罩加入稀土母合金，采用電磁或機(jī)械攪拌10min，且攪拌過(guò)程不升溫；

5）采用密閉式上進(jìn)、下出定容澆鑄，溫度控制在500℃，澆鑄、冷卻快速完成，澆鑄后毛坯采用自然放置時(shí)效；

6）毛坯澆鑄后時(shí)效期達(dá)到時(shí)，經(jīng)軋機(jī)正向、橫向9～11道次軋制，經(jīng)沖孔裁邊后，與陽(yáng)極梁焊接即得稀土合金陽(yáng)極。

實(shí)施例2

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極，各組分按重量百分比計(jì)為：稀土0.01%，銀0.3%，余量為鉛。

預(yù)制鉛-銀母合金的制備：在工頻爐內(nèi)投入3㎏銀，升溫至600℃時(shí)加入7㎏鉛，且不斷攪拌，熔煉30分鐘后澆鑄錠。

稀土母合金的制備：在真空爐內(nèi)投入1.9㎏鉛后升溫，溫度達(dá)到1050℃時(shí)，投入0.1㎏稀土，抽真空后熔煉20min，然后澆鑄錠。

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極的制備方法，具體步驟為：

1）將988㎏鉛錠投入工頻爐內(nèi)熔化，溫度達(dá)到500℃時(shí)撈渣；

2）當(dāng)熔煉溫度升溫至600℃時(shí)，投入預(yù)制的鉛-銀母合金，熔煉8min；

3）在工頻爐中加入碳粉覆蓋劑，覆蓋劑厚度為15㎜，粒度為80～100目；

4）當(dāng)熔體溫度達(dá)到650℃時(shí)，用鐘罩加入稀土母合金，采用電磁或機(jī)械攪拌10min，且攪拌過(guò)程不升溫；

5）采用密閉式上進(jìn)、下出定容澆鑄，溫度控制在500℃，澆鑄、冷卻快速完成，澆鑄后毛坯采用自然放置時(shí)效；

6）毛坯澆鑄后時(shí)效期達(dá)到時(shí)，經(jīng)軋機(jī)正向、橫向9～11道次軋制，經(jīng)沖孔裁邊后，與陽(yáng)極梁焊接即得稀土合金陽(yáng)極。

實(shí)施例3

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極，各組分按重量百分比計(jì)為：稀土0.05%，銀0.2%，余量為鉛。

預(yù)制鉛-銀母合金的制備：在工頻爐內(nèi)投入2㎏銀，升溫至600℃時(shí)加入6㎏鉛，且不斷攪拌，熔煉30分鐘后澆鑄錠。

稀土母合金的制備：在真空爐內(nèi)投入6.64㎏鉛后升溫，溫度達(dá)到1050℃時(shí)，投入0.5㎏稀土，抽真空后熔煉20min，然后澆鑄錠。

一種電沉積鋅用稀土合金陽(yáng)極的制備方法，具體步驟為：

1）將984.86㎏鉛錠投入工頻爐內(nèi)熔化，溫度達(dá)到500℃時(shí)撈渣；

2）當(dāng)熔煉溫度升溫至600℃時(shí)，投入預(yù)制的鉛-銀母合金，熔煉5min；

3）在工頻爐中加入碳粉覆蓋劑，覆蓋劑厚度為12㎜，粒度為80～100目；

4）當(dāng)熔體溫度達(dá)到650℃時(shí)，用鐘罩加入稀土母合金，采用電磁或機(jī)械攪拌10min，且攪拌過(guò)程不升溫；

5）采用密閉式上進(jìn)、下出定容澆鑄，溫度控制在500℃，澆鑄、冷卻快速完成，澆鑄后毛坯采用自然放置時(shí)效；

6）毛坯澆鑄后時(shí)效期達(dá)到時(shí)，經(jīng)軋機(jī)正向、橫向9～11道次軋制，經(jīng)沖孔裁邊后，與陽(yáng)極梁焊接即得稀土合金陽(yáng)極。

本發(fā)明在pb-ag二元合金的基礎(chǔ)上選擇性添加有細(xì)化晶粒、活化陽(yáng)極性能的稀土，與傳統(tǒng)pb-ag合金陽(yáng)極相比，陽(yáng)極析氧過(guò)電位降低100mv以上，電積鋅電效能提升至90%；陽(yáng)極板機(jī)械性能提高30%，耐腐蝕性能增強(qiáng)；陰極0#鋅品級(jí)率達(dá)100%；銀含量由1%降至0.5%以下，陽(yáng)極使用周期長(zhǎng)達(dá)3-5年；本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)澆鑄工藝，使用普通的工頻爐，利用碳粉還原性強(qiáng)、遇高溫與氧發(fā)生還原反應(yīng)的特性，減少稀土金屬氧化燒損的問(wèn)題，以極少量的稀土投入，生產(chǎn)出高品質(zhì)的陽(yáng)極板，可大大降低電積鋅成本，在有色金屬電沉積領(lǐng)域具有較高的推廣實(shí)用價(jià)值。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。