專利名稱：不銹鋼電解板的制作方法
不銹鋼電解板相關申請本PCT國際申請要求2005年3月9日提交的澳大利亞臨時專利申 請No. 2005901127的優(yōu)先權，通過引用將其結合到本文中。2005年11 月16日提交的美國專利申請No. 11/281， 686也要求了 AU 2005901127 的4又益。發(fā)明領域本發(fā)明涉及電解板，尤其涉及適用于金屬的電解回收的基本永久 陰極板。本發(fā)明主要被開發(fā)作為基本永久不銹鋼陰極板，該陰極板適用于 銅陰極的電解沉積。通過陰極的表面面層(finish)特性可增強電解 沉積的操作附著(operational adherence);下文將參考這神應用描 述這一開發(fā)。然而，可理解的是，本發(fā)明不限于這一具體應用領域。發(fā)明背景在整個說明書中對現(xiàn)有技術的任何討論不應被認為是承認這種 現(xiàn)有技術在本領域中是普遍已知的或構成公知常識的一部分。銅的電解精煉包括從約99. 7%Cu的不純陽極電解溶解銅，及然后 將溶解的銅以純態(tài)選擇性鍍覆到陰極上。這種反應發(fā)生在含有電解質 的槽中，該電解質基本上是疏酸銅與疏酸的混合物。存在各種用于金屬的電解精煉的工藝和裝置。對于銅的電解沉積， 當前工業(yè)最佳實施是針對"永久(permanent)"不銹鋼陰極板的制備 和應用。該實施主要是基于澳大利亞昆士蘭Mount Isa Mines的Jim Perry等的原始工作(和專利)。該技術在整個工業(yè)中通常被稱作ISA PR0CESS⑧技術。ISAPROCESS⑧技術(也為ISA PROCESS 2000TM)A Mount Isa Mines Limited的商標并且已在澳大利亞、奧地利、比利時、加拿大、智利、中國、塞浦路斯、埃及、英格蘭、德國、印度、印度尼西亞、伊朗、 日本、緬甸、墨西哥、秘魯、俄羅斯、南非、西班牙、瑞典、泰國和美國被許可。在該工藝中，將不銹鋼陰極母板浸入具有銅陽極的電解槽中。電 流的施加致使未精煉的基體金屬從陽極溶解入電解槽內，且隨后以精 煉的形式沉積在母板的陰極片上。然后首先通過折曲陰極板以造成至 少部分銅沉積物從其分離，且然后通過楔入剝離(wedge stripping) 和氣噴(gas blasting)該片上其余的銅，將電解沉積的銅從該片上 剝離。通過使用插入到鋼片和在銅的上部邊緣處的沉積銅之間的刀狀片 或刀形楔(knife-edge wedges )進行該錄'J離。作為選擇，可通過使帶 有銅的陰極穿過捶擊工位來自動進行剝離，在該捶擊工位中，從兩側 靠近其上部邊緣劇烈敲擊沉積的銅。這松動了銅上部邊緣，然后通過 將一股或多股空氣流導入鋼與松動的銅的上部邊緣之間的微小空隙來 完成剝離。然而，更優(yōu)選通過本申請人開發(fā)并作為澳大利亞專利 No. AU712, 612獲得專利權的撓曲裝置，或者通過相關方法(美國專利 US4，840，71Q)來實現(xiàn)剝離。電解槽中的陰極的吊桿組成。ISA PROCESS 利用多槽系統(tǒng)，該多槽被串聯(lián)布置以形成實用部分 (practical section)。在該槽中，平行連接電極、陽極的銅和陰極。作為可替代ISA PROCESS 的方案，另 一方法是使用較高純度銅的 始極片(starter sheet )作為將銅電沉積到其上的陰極基底。這些始 極片是在特殊的電解槽中通過將銅24小時地電沉積到硬軋的銅或鈦 母板上制備的。始極片的制備包括片的洗滌、矯直和加強。然后通過所附銅條的 環(huán)而將該片懸掛在軋制銅吊桿上。
ISA 1100833@與常規(guī)始極片技術之間的基本差異在于，ISA PR0CESS⑧使用"永久"的可再利用的陰極母板代替不可再利用的銅始 極片。該技術的關鍵要素是ISA 11(^833@陰極板的有專利權的設計。該 板本身由"316L"不銹鋼制成，其被焊接至不銹鋼矩形中空型材吊桿 上。為了電導率和抗腐蝕性，該吊桿包封有電鍍銅。不銹鋼是含有極低碳含量(相對于低碳鋼)和各種鉻含量的鐵基 金屬。鉻與氧結合形成抗氧化的附著表面膜。ISA 11(^￡33@陰極板的 316L不銹鋼具有大約如下的組成<0. 03%的碳、16-18. 5°/。的鉻、10-14% 的鎳、2-3%的鉬、<2%的錳、<1%的硅、<0. 045%的磷、<0. 03%的石克和余 量的鐵。奧氏體316L是標準的含鉬等級。鉬賦予316L優(yōu)異的全面抗腐蝕 性能，尤其是在酸性環(huán)境中對點蝕和縫隙腐蝕的較高抵抗力。然而，合適的鋼的選擇不能自然地確保成功。所需的陰極板表面 附著特性是，其提供了在鋼片與沉積到其上的銅之間的粘性足夠的附 著，以防止銅從鋼上自動剝落或滑落。為此，向316L不銹鋼提供"2B"表面面層。2B面層呈中間亮度 和暗灰色，是種銀灰、半光亮表面，其通過冷軋、軟化和除氧化皮以 及隨后用拋光輥進行最終輕微軋制制得。其結果是種被稱作"光整冷 軋"或"2B，， ( "B" -bright)的半光亮灰色表面，并且具有0.1-0.5 lim的表面粗糙度(Ra)指數(shù)。2B鋼常用于食品工業(yè)中的加工設備， 這時需要易于保持潔凈的表面。由于材料被軋制成越來越薄的尺寸，因此表面的平滑度和反射性 得以改善。為了實現(xiàn)所需的尺寸的減薄而需要進行的任何退火和最終 退火在非常嚴密控制的惰性氣氛下實施。因此，表面基本上沒有出現(xiàn) 氧化或起氧化皮，并且不需要附加的酸洗和鈍化。如ISA PROCESS⑧中所使用的那樣，2B面層的316L鋼片為3. 25mm 厚，其被焊接至中空的不銹鋼型材吊桿(國際專利公開W0 03/062497 號；美國專利公開No. US 2005126906 )。為了改善電導率，用2. 5mm
厚的電鍍銅涂層包封該吊桿。用塑料邊緣條(國際專利申請?zhí)朠CT/AU00/00668 )掩蓋垂直邊緣(澳大利亞專利No. AU 646,450 )， 以防止銅陰極在該邊緣周圍生長。用蠟的薄膜掩蓋底部邊緣，在防止 銅包封該板的同時，沒有提供用于收集落下的陽極泥(slimes)的突 起(ledge)，該陽極泥可另外污染陰極銅。因為始極片的制造和更換逐漸增加了花費，通過這些方法運行的 精煉廠通常每個陽極循環(huán)運行兩個陰極循環(huán)，即，始極片陰極在它們 被取出之前通常用金屬銅將其各個鍍覆12至14天；然后在陽極之間 插入第二始極片。相應地，陽極循環(huán)期通常為大約24至28天。在陰 極循環(huán)的終了，將陽極殘余物取出、洗滌并且返回至鑄造設備，用來 熔化及重鑄成用于另外的電解精煉循環(huán)的陽極。雖然ISA PROCESS 陰極技術能夠提供5-14天的可變陰極壽命，7 天陰極循環(huán)期通常被認為是理想的，因為它適合每周工作時間表和較 短的工作周。較短的循環(huán)期對陰極品質具有許多益處。當被剝離時，單個陰極 板產(chǎn)生兩個純陰極銅的單片。該陰極技術導致了銅電解車間的電極操 作系統(tǒng)的主要進步。與可選擇的薄始極片相比，不銹鋼陰極板提供了 不銹鋼陰極板的精確的平直度和垂直度。永久不銹鋼陰極在電解過程 中截留落下的陽極泥和陰極沉積物內的其它雜質的機會較少。簡言之， 永久不銹鋼陰極的使用允許獲得使用始極片所不能獲得的加工效率。此外，不銹鋼陰極板的使用改善了電流效率，因為較少發(fā)生短路 且因此較少形成銅節(jié)結。通過取消始極片環(huán)還改善了陰極質量。隨著細絲拉拔機對銅棒生產(chǎn)商的要求(超過LME A等級)不斷更 加苛刻，陰極的化學品質極其重要。這種品質要求應當有必要開始于 銅生產(chǎn)源-陰極銅精煉廠本身。雖然13人？11(^833@工藝主要有益于精煉商，但是為終端用戶增加 了切實的間接利益，終端用戶得到更可靠的、品質更高的產(chǎn)品。永久 不銹鋼陰極的益處極大地提高了精煉強度。可降低陽極/陰極對之間的 極間間隙，從而提高每單位槽長度的用于電解的有效面積。
相應地，可提高用于電解的電流密度，現(xiàn)今，ISA 11(^833@精煉 廠在約330 A/ii^運行，而常規(guī)始極片精煉廠通常在約240 A/n^運行。在精煉廠運行中，生產(chǎn)過程中的銅庫存量是重要的考慮事項。綜 合上面提及的各種ISA 1100￡33@效率可降低約12°/。的生產(chǎn)過程中的銅， 這是個極顯著的結果。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是克服或改善現(xiàn)有技術的至少一種缺點，或者是提 供有用的可替換的方案。優(yōu)選形式的本發(fā)明的目的是，提供用于銅陰極的電解精煉和/或電 解沉積的基本永久的雙相和/或304等級不銹鋼陰極板。另一優(yōu)選形式的本發(fā)明的另外目的是，提供適用于電沉積和在其 上附著金屬的雙相鋼電解板的制備方法，和適用于電沉積和在其上附 著金屬的304等級鋼電解板的制備方法。發(fā)明內容根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供適合作為用于金屬電沉積的基底的 電解板，所述板至少部分地由雙相不銹鋼組成。優(yōu)選地，該雙相不銹鋼是相對于316L不銹鋼的低鎳和/或低鉬鋼。 優(yōu)選地，該雙相鋼的特征主要在于包括約如下的組成22-26。/。的Cr、 4-7°/。的Ni、 0-3°/。的Mo、和0. 1-0. 3°/。的N。作為選擇，該雙相鋼的特征 主要在于包括約如下組成1.5。/。的Ni、 21.5。/。的Cr、 5%的Mn、 0. 2°/。的 N。在一實施方案中，該電解板適合用作始極片陰極母板。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供適合作為用于金屬電沉積的基底的電解板，所述板至少部分地由"304等級"鋼組成。在一實施方案中，電解板是基本上永久的和/或可再利用的，例如陰極母板。優(yōu)選地，304等級鋼的特征主要在于包括約如下的組成<0. 8°/。的 C、 17. 5-20。/。的Cr、 8-11%的N" <2%的Mn、 <1%的Si、 <0. 045%的P、 <0. 03°/。的S、其余為Fe。在另一實施方案中，304等級不銹鋼制備有2B面層。在第一和第二方面的實施方案中，改性電解板的表面，以便在所 述板上賦予預定的附著特性。術語"預定的附著特性"應被認為是表 示，對試圖在其上電沉積金屬的表面的表面粗糙度進行改性，以產(chǎn)生 允許電沉積物的操作附著和隨后對其處理所必需的附著力，該附著不 足以強至可阻礙電沉積物從被改性的表面機械地分離。在優(yōu)選實施方案中，電解板是陰極并且電沉積是通過電解精煉或 者通過電解沉積的銅的電沉積。在另一實施方案中，拋光的表面面層在所述板上賦予預定的附著 特性。優(yōu)選地，拋光的表面面層是這樣一種鍍覆表面，即其表面粗糙 度經(jīng)改性，以產(chǎn)生允許電沉積的金屬的操作附著和隨后對其處理所必 需的附著力，但該附著不足以阻礙電沉積的金屬從該被改性的表面機 械地分離。在一實施方案中，拋光面層由表面粗糙度Ra定義，Ra通常在約0. 6—2. 5 jum的范圍內。在特別優(yōu)選的實施方案中，拋光面層由表面粗糙度Ra定義，Ra通常在約0.6-1.2 jam的范圍內。優(yōu)選地，可用裝置例如砂帶磨光工具、角磨機、電動或風動的砂 磨機、或者其組合來施加拋光面層。在另一實施方案中，向板的表面內形成一個或多個孔穴，從而在 所述板上賦予預定的附著特性。在一實施方案中，至少一些孔穴完全貫穿板的深度，然而在一個 可替換的實施方案中，至少一些孔穴僅部分貫穿板的深度。在另一實施方案中，孔穴與電沉積金屬的上部沉積線間隔開，使 得在最上孔穴上方的沉積金屬相對易于去除，并且在最上孔穴位置及 其下的沉積金屬相對難以去除。優(yōu)選地，孔穴基本位于距板的頂部15-20 cm，從而促進了相對易 于去除的上部金屬部分和相對難以去除的下部金屬部分的形成。在一實施方案中，通過首先楔入上部金屬部分和板之間的撓曲裝置可將電沉積金屬去除。在另外實施方案中，所述板的表面內形成一個或多個槽部分，從而在該板上賦予了預定的附著特性。該槽部分在板的表面上基本上可為任何形狀或取向，但因為與分離裝置自頂向底剝離電沉積金屬這一事實相關聯(lián)的v形槽邊界，優(yōu)選不是水平的。在另一實施方案中， 一個或多個突起部分位于板的表面上，從而 在該板上賦予預定的附著特性。該突起部分在板的表面上基本上可為 任何形狀或取向?；舅降耐黄鸩糠痔峁┝溯^大的操作附著，伴隨 交換，在其上可累積較多的陽極殘渣，因此損害了電沉積物的純度。在另一實施方案中，蝕刻板的表面，從而在該板上賦予預定的附 著特性。優(yōu)選地，通過電化學方法進行該蝕刻。在另外的實施方案中，該板包括裁切角(cropped corner)工藝 和/或V形槽工藝，因此促進了其上電極沉積物的剝離。根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了在根據(jù)第一方面和/或第二方面的電 解板上電沉積金屬的方法。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了適用于金屬在其上電沉積和附著 的雙相鋼電解板的制備方法，所述方法包括改性雙相鋼板的表面，以獲得具有改性的表面粗糙度的鍍覆表面， 從而產(chǎn)生允許電解金屬沉積的操作附著和隨后對其處理所必需的附著 力，所述附著不足以強至可阻礙所述電沉積金屬從所述改性的表面機 械地分離。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了通過根據(jù)本發(fā)明的第四方面的方 法形成的雙相不銹鋼電解板。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了適用于金屬在其上電沉積和附著 的304等級鋼電解板的制備方法，所述方法包括。改性304等級鋼板的表面，以獲得具有改性的表面粗糙度的鍍覆 表面，從而產(chǎn)生允許電解金屬沉積的操作附著和隨后對其處理所必需 的附著力，所述附著不足以強至可阻礙所述電沉積金屬從所述改性的 表面才幾械地分離。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了通過根據(jù)本發(fā)明的第六方面的方法形成的304等級鋼電解板。盡管具有上面提及的優(yōu)點，鎳和鉬二者不可預測(和目前快速上 漲)的價格給經(jīng)濟地使用316L不銹鋼作為工業(yè)標準陰極板施加了不斷 增加的壓力。目前使用的可再利用陰極技術具有與其相關的原料成本過高的缺 點。相應地，可再利用陰極的使用范圍窄。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，新材料 和受控表面面層可允許節(jié)約陰極制造中所利用的原料的量和成本。實 現(xiàn)的成本降低本身又可增加可再利用陰極的市場范圍，并且有可能將其擴展到其它金屬的電解沉積中?？蓪嵤┑钠渌赡艿?永久"陰極板的開發(fā)存在機遇。遺憾的是， 這種材料不是現(xiàn)成隨手可得的，至少部分地因為要提供同時具有如下 性質的陰極板的雙重問題。1. 在強酸性的H2S04/CuS04介質中足夠的抗腐蝕性；和2. 銅沉積物的足夠的操作接觸附著性，以允許將被鍍覆的電極安 全轉移至電極處理機，其中該附著性必須允許易于通過物理方法將沉 積物分離而沒有對陰極片的化學或物理的損傷。相應地，需要表現(xiàn)出上述特性的其它可能的材料，以^更制備更加 經(jīng)濟可行的陰極板。由于已經(jīng)使用非奧氏體鋼，因此考慮使用較低鎳 的奧氏體不銹鋼。然而，如果用合適的精加工得到，則認為可使用低 鎳雙相鋼是作為可行的其它可能的陰極板。最廣泛使用的不銹鋼類型是"奧氏體"不銹鋼。"充分奧氏體" 鋼結構具有至少7%的鎳含量，其提供了延展性、大范圍的使用溫度、 非磁性性能和良好的可焊性。奧氏體不銹鋼的應用范圍包括家庭用品、 貯存器、工業(yè)管道及容器、建筑立面和建筑結構。"鐵素體，，不銹鋼具有類似于低碳鋼的性能，但是具有更好的抗 腐蝕性。這些鋼中最普通的包括12-17°/。的鉻，在結構應用中大多使用12%，在家庭用品、煮器、洗衣機和室內建筑中使用17%。"雙相"鋼具有幾乎等比例的奧氏體和鐵素體的兩相結構。該雙 相結構既提供了強度又提供了延展性。雙相鋼大多用在石化、造紙、 紙漿和造船工業(yè)中?？墒褂煤辖鸹氐母鞣N組合來獲得這種鐵素體/ 奧氏體態(tài)。最普通雙相鋼的組成在如下范圍內22-26。/。的Cr、 4-7%的 Ni、 0-3。/。的Mo、具有少量來穩(wěn)定奧氏體的N(O. 1-0. 3%)。 一種合適的 商業(yè)雙相不銹鋼包含約1. 5°/。的Ni、 21. 5%的Cr、 5%的Mn、和0. 2°/。的N。如上所述，在電解精煉工業(yè)中通常公認的常識是，如果電沉積金 屬要充分附著在陰極板上，則在陰極板上2B面層是必須的。雖然一些 可獲得的雙相不銹鋼表現(xiàn)出與電解精煉工業(yè)的要求相符的抗腐蝕性， 但這些材料不能夠以2B面層獲得。因為通過制造不能夠在雙相鋼上提供2B面層，可行的可替代方案 被認為是模擬其表面附著特性，即通過拋光和/或刷光雙相鋼的表面來 產(chǎn)生"類2B"面層。與需要2B面層的公認常識相反，本申請人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當將雙相 鋼"按原樣"用于銅的電解沉積用的陰極板時，則沉積物對該板的操 作附著是令人滿意地牢固，以便允許必需的進一步處理。然而，在本發(fā)明的范圍內開發(fā)了兩種進一步的改性，以便擴大雙 相鋼陰極板的功效。首先，可將"物理固定"例如突起、槽和/或孔應用于陰極的表面。 突起和/或槽可以是水平的、垂直的、斜的或其任何組合，其穿過該陰 極的一個或多個表面。任選地，可將突起和/或槽基本水平地布置成橫 跨陰極正面和背面的底部部分的寬度。該突起和/或槽通過提供一個表面，支靠著該表面固體沉積物不能夠在重力下滑落，來用于防止電解 沉積的銅沉積物"松開"。然而，基本水平的突起遇到前述問題，即 提供了陽極殘渣可在其上累積的表面，基本水平的槽在陰極表面上提 供了 V形槽邊界。優(yōu)選地，將槽基本上沿著板的長度基本垂直地布置。該優(yōu)選方式 源于ISA PROCESS⑧折曲去除裝置的正常工作模式，其自頂至底工作。
如果將槽水平放置，則產(chǎn)生的v形槽邊界可造成從表面去除的電沉積 金屬在槽的附近破裂。類似地，在陰極板表面上布置一個或多個孔，使得銅能夠鍍覆在 孔內，因此提供了對陰極的較好附著。該孔可完全地或部分地貫穿板的深度/寬度，并且優(yōu)選位于距板的頂部15-20cm，以便為在最上孔上 方的上部鍍覆部分的沉積、和在最上孔位置及其下的下部鍍覆部分的 沉積創(chuàng)造條件。上部鍍覆部分可相對易于去除，因為相對于無孔板，其對板的附 著力沒有被提高。然而，較低鍍覆部分將相對難以去除，因為在一個 或多個孔穴內的金屬鍍覆所引起的較大操作附著提高了操作附著性。 因此，在電解板表面上自頂至底工作的取卸裝置楔入上部鍍覆部分和 該板本身之間，以較好促進其后較低鍍覆部分的去除。在取卸銅沉積物"第一階段，夾住并撓曲該板。優(yōu)選地，在孔內 形成的沉積物和由此提供的附著力可被機械破除。相應地，孔的最佳 尺寸/數(shù)目/布置/深度可根據(jù)規(guī)模、陰極循環(huán)期長度和被精煉的金屬而 變化。提供較好操作附著的第二種方法是，電化學蝕刻陰極的表面，以 便產(chǎn)生蝕刻的表面，電解沉積的銅沉積物可較好地附著在該表面上。 然而，這樣的電化學蝕刻必須保持該不銹鋼板的基本垂直狀態(tài)，以使 得仍可由其制得基本平整的銅片。用成本證實了雙相鋼陰極板的明顯優(yōu)點。雙相鋼通常比316L鋼便 宜。另外，雙相鋼比目前用于陰極板的316L鋼更強，這意味著可預見 雙相陰極板能夠被制備得較薄而不損害它們重要的功能性。板必需足 夠強，以經(jīng)受電沉積物從陰極表面撓曲分離。然而316L陰極板通常為 約3.25 mm厚，雙相鋼基本上足夠強，以致于可維持陰極板為約1 mm 厚。然而，陰極板表面上突起、槽和/或孔的選擇性布置意味著該板優(yōu) 選為約2.0-2.25 mm厚。不管怎樣，在當前價格下，2.25 mm厚的雙 相不銹鋼陰極表現(xiàn)出比功能等效的3. 25 mm厚316L陰極板節(jié)約了額外 的顯著成本。就工業(yè)規(guī)模電解精煉廠的經(jīng)濟效率而言，不應低估這些
節(jié)約的意義。雙相不銹鋼陰極板的另外市場是作為始極片。上文描述了始極片 技術，獲得合適的雙相鋼始極片的優(yōu)點既表現(xiàn)在成本又表現(xiàn)在加工效 率上。在本發(fā)明范圍內的另外發(fā)展是使用較低等級"3 04"鋼作為陰極板。 304等級鋼具有的典型組成是<0. 8。/。的C、 17. 5-20%的Cr、 8-11%的 Ni、 〈2。/。的Mn、 〈1。/。的Si、 <0. 045%的P、 <0. 03°/。的S、和余量的Fe。304等級是最通用和廣泛使用的不銹鋼。304的平衡奧氏體結構使 得其能夠被劇烈地深度拉拔而沒有中間退火，這使該等級在拉拔不銹 鋼部件例如水槽、凹形器皿和帶柄的平底鍋的制造中占主導。304等 級易于壓彎或軋制形成為用于工業(yè)、建筑和運輸領域中的各種部件。 奧氏體結構還賦予304優(yōu)異的韌性。然而304等級鋼具有這樣的瑕疵，即被認為太易于被腐蝕不能有 效地作為陰極板。其在溫暖的氯化物環(huán)境中易遭受點蝕和縫隙腐蝕； 認為其在室溫下可抵抗具有至多約200 mg/L氯化物的飲用水，在60 。C下減少至150mg/L。由于這些原因，很大程度上一直忽視了 304等 級鋼作為潛在的基本永久陰極板。然而，可將304等級鋼制成具有2B面層，并且本申請人令人驚奇 地發(fā)現(xiàn)由304鋼制成的厚度為3. 0-3. 25mm的具有2B面層的陰極板在 用于銅的電解沉積時出乎意料地有效。本申請人開發(fā)了拋光或砂帶磨光的面層，適合于產(chǎn)生電解沉積的 銅沉積物的足夠的操作附著性，此外還仍然允許易于用目前常規(guī)的 ISA 11(^^33@陰極剝離機械將該沉積物分離?？稍谘b配成陰極結構之前或之后，對不銹鋼"拋光，，。相應地， 在每種情況下使用的設備將是不同的。主要是利用可用于研磨或拋光 金屬的商業(yè)工具之一。這些可以是砂帶磨光工具、角磨機、電動或風 動砂磨機等。磨光介質的選擇和所使用裝置的速度選擇，對于獲得合 適的預定的陰極設計的鍍覆表面的面層至關重要。在本發(fā)明范圍內的另一可預見的發(fā)展是將裁切角陰極工藝應用于 雙相和/或304等級陰極板。裁切角陰極工藝公開于本申請人的國際專 利申請NO. PCT/AU2004/000565中。陰極片的側緣和下緣不到各自的下 緣和側緣終止而具有角邊緣部分，該角邊緣部分在底部邊緣的對立端 到各自的側緣之間延伸，并且將底部邊緣的對立端連接至各自的側緣。 另夕卜，可以想象到的是，可聯(lián)合V形槽工藝使用本發(fā)明的雙相和/ 或304等級陰極板。陰極板的底部邊緣和/或角邊緣部分包括例如V 形槽的槽，以有助于從陰極片上將銅分離成兩個單獨的片。附圖簡要說明現(xiàn)將參考附圖并且僅通過實施例來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案， 其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的電解板的正視圖，其顯示了在 板的正面內用來提高電沉積物的操作附著性的多個孔穴；圖2是在圖1的線2-2上截取的截面圖，其顯示了貫穿電解板整個深度的孔穴；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的電解板的正視圖，其顯示了 基本橫跨板寬度延伸的水平槽部分；圖4是在圖3的線4-4上截取的截面圖，其顯示了槽部分可形成的相對深度；圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個實施方案的電解板的正視圖，其顯示了 基本橫跨板的底部寬度延伸的水平突起部分；圖6是圖5中所示電解板的側視圖，其顯示了延伸至板的正面和 背面的突起部分；圖7是本發(fā)明特別優(yōu)選實施方案的正視圖，結合了具有裁切角工 藝的圖1和2中所示的實施方案；圖8是本發(fā)明另一特別優(yōu)選實施方案的底部的放大側視圖，結合 了 V形槽工藝；和圖9是根據(jù)本發(fā)明制造的測試板的照片。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方案參考附圖，適合作為用于金屬2的電沉積的基底的電解板1由雙 相不銹鋼或304等級鋼組成。當需要雙相不銹鋼電解板時，適合的鋼是相對于316L不銹鋼的低 鎳和/或低鉬鋼，并且該板適合用作始極片陰極母板。當需要304等級鋼電解板時，該板基本上是永久的和/或可再利用 的。在特別優(yōu)選的實施方案中，304等級鋼制備有2B面層。當或者雙相鋼或者304等級鋼足夠時，改性電解板1的表面，以 便在該板上賦予"預定的附著特性"。應認為該術語表示，對試圖在 其上電沉積金屬2的電解板1的表面3的表面粗糙度進行改性，以產(chǎn) 生允許電沉積金屬2的操作附著和隨后對其處理所必需的附著力，該 附著不足以強至可阻礙電沉積物2從改性的表面3機械地分離。在特別優(yōu)選的實施方案中，電解板l是陰極，且電沉積金屬2是 電解沉積的銅。向陰極1賦予試圖預定的附著特性的方法之一是通過拋光的表面 面層。該拋光的表面面層是鍍覆表面3，其表面粗糙度經(jīng)改性，以產(chǎn) 生允許電解沉積的銅沉積物2的操作附著和隨后對其加工所必需的附 著力，但該附著不足以阻礙電沉積銅從改性的表面3機械地分離。拋 光的面層由表面粗糙度Ra定義，Ra通常在約0. 6-2. 5jam的范圍內，更 優(yōu)選在約0. 6-1.2nm的范圍內。裝置例如砂帶磨光工具、角磨機、電 動或風動的砂磨機、或者其組合可施加該拋光的面層。具體參考附圖的圖1和2，其概述了另一實施方案，向板l的表 面3內形成了一個或多個孔穴4，從而在該板上賦予了預定的附著特 性。選擇該孔穴的物理尺寸和特性，使得有效避免兩側之間的橋連或 連接。該孔穴可完全地貫穿板的深度(圖2),或僅部分貫穿板的深度。 孔穴4與電沉積金屬2的上沉積線5間隔開，使得沉積在最上端孔穴 4上方的金屬相對易于去除，并且使得沉積在所述最上端孔穴位置及 其下方的金屬相對難以去除?？籽?基本位于距板1的頂部6 15-20 cm,從而來促進相對易于去除的上部金屬部分7和相對難以去除的下 部金屬部分8的形成。通過首先楔入上部金屬部分7和鍍覆表面3之 間的撓曲裝置9可將電沉積金屬2去除。具體參考附圖的圖3和4，其概述了另一優(yōu)選實施方案，向板1 的表面3內形成一個或多個槽部分10，從而在該板上賦予預定的附著 特性。該槽部分在所述板的表面上可基本上為任何形狀或取向。然而， 基本水平的槽部分在鍍覆表面3上賦予了固有的V形槽邊界。具體參考附圖的圖5和6，其概述了另一優(yōu)選實施方案，在板1 的表面3內形成一個或多個突起部分11,從而在該板上賦予預定的附 著特性。該突起部分在該板的表面上可基本上為任何形狀或取向。在又一優(yōu)選實施方案中，通過電化學蝕刻在板表面3上賦予預定附著特性。具體參考圖7,其概述了又一優(yōu)選實施方案，該電解板1可結合 裁切角12工藝。具體參考圖8，其概述了又一優(yōu)選實施方案，該電解板1可結合V 形槽13工藝。在應用中，通過根據(jù)上述本發(fā)明的一個或多個實施方案的一種或 多種表面改性，可防止沉積在陰極1上的電解沉積銅2與該板相脫離。還提供了適用于金屬2在其上電沉積和附著的雙相不銹鋼或304 等級鋼電解板1的制備方法，該方法包括改性板1的表面3，以獲得 具有改性的表面粗糙度的鍍覆表面3，從而產(chǎn)生允許電解金屬沉積物2 的操作附著和隨后對其處理所必需的附著力，該附著不足以強至可阻礙電沉積金屬2從改性的表面3機械地分離。應當理解的是，經(jīng)闡述的發(fā)明提供了基本永久的雙相和/或304 等級不銹鋼陰極板，該陰極板適用于銅陰極的電解精煉和/或電解沉 積。雖然參考具體實施例描述了本發(fā)明，但本領域技術人員可理解的是，本發(fā)明可體現(xiàn)在許多其它方式中。除非上下文另有明確要求，在整個說明書和權利要求書中，詞語
"包括，，、"包含，，及類似詞語應當解釋為與排它性含義或窮舉性含義相對的包括性含義；也就是說，其意思是"包括，但不限于"。在整個權利要求書中所使用的術語"預定附著特性"應被認為是 表示，對試圖在其上電沉積的電解板表面的表面粗糙度進行改性，以 產(chǎn)生允許電沉積物的操作附著和隨后對其處理所必需的附著力，所述 附著不足以強至可阻礙電沉積物從改性的表面機械地分離。
權利要求
1.一種電解板，其適合作為用于金屬電沉積的基底，所述板至少部分由雙相不銹鋼組成。
2. 根據(jù)權利要求l的電解板，其中所述雙相不銹鋼是相對于316L 不銹鋼的低鎳和/或低鉬鋼。
3. 根據(jù)權利要求1或2的電解板，其中所述雙相鋼的特征主要在 于包含約如下的組成22-26%的Cr、4-7。/。的Ni、0-3。/。的Mo、和0. 1-0. 3%的N。
4. 根據(jù)權利要求1或2的電解板，其中所述雙相鋼的特征主要在 于包含約如下的組成1.5。/。的Ni、 21.5。/。的Cr、 5°/。的Mn、 0. 2%的N。
5. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中所述板適合用作始 極片陰極母板。
6. —種電解板，其適合作為用于金屬電沉積的基底，所述板至少 部分地由"304等級"鋼組成。
7. 根據(jù)權利要求6的電解板，其中所述板基本上是永久的和/或 可再利用的。
8. 根據(jù)權利要求6或7的電解板，其中所述304等級鋼的特征主 要在于含約如下組成<0. 8。/。的C、 17. 5-20°/。的Cr、 8-11%的Ni、 <2% 的Mn、 〈1。/。的Si、 <0. 045%的P、和<0. 03°/。的S。
9. 根據(jù)權利要求8的電解板，其中所述組成的其余部分包含F(xiàn)e。
10. 根據(jù)權利要求6至9中任一項的電解板，其中所述304等級 不銹鋼制備有"2B，， 面層。
11. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中所述板的一個或 多個表面經(jīng)改性，以便在所述板上賦予預定的附著特性。
12. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中所述電解板是陰 極且所述電沉積是通過電解精煉或者通過電解沉積的銅的電沉積。
13. 根據(jù)權利要求11的電解板，其中通過拋光的表面面層在所述 板上賦予所述預定的附著特性。
14. 根據(jù)權利要求13的電解板，其中所述拋光的表面面層是鍍覆 表面，其表面粗糙度經(jīng)改性，以產(chǎn)生允許電解沉積金屬的操作附著和 隨后對其處理所必需的附著力，但該附著不足以阻礙電沉積金屬從所 述改性的表面機械地分離。
15. 根據(jù)權利要求13或14的電解板，其中所述拋光的面層由表 面粗糙度Ra定義，Ra通常在約0. 6-2. 5nm的范圍內。
16. 根據(jù)權利要求13至15中任一項的電解板，其中所述拋光的 面層由表面粗糙度Ra定義，Ra通常在約0. 6-1.2jam的范圍內。
17. 根據(jù)權利要求13至16中任一項的電解板，其中所述拋光的 面層可通過裝置例如砂帶磨光工具、角磨機、電動或風動砂磨機、或 者其組合來施加。
18. 根據(jù)權利要求11至17中任一項的電解板，其中向所述板的 表面內形成一個或多個孔穴，從而在所述板上賦予預定的附著特性。
19. 根據(jù)權利要求18的電解板，其中至少一些所述孔穴完全貫穿 所述板的深度。
20. 根據(jù)權利要求18的電解板，其中至少一些所述孔穴僅部分貫 穿所述板的深度。
21. 根據(jù)權利要求18至20中任一項的電解板，其中所述孔穴與 所述電沉積金屬的上部沉積線間隔開，使得在最上端所述孔穴上方的 沉積金屬相對易于去除，并且使得在所述最上端孔穴位置或其下的沉 積金屬相對難以去除。
22. 根據(jù)權利要求18至21中任一項的電解板，其中所述孔穴基 本位于距所述板的頂部15-20 cm，從而促進了相對易于去除的上部金 屬部分和相對難以去除的下部金屬部分的形成。
23. 根據(jù)權利要求22的電解板，其中所述電沉積金屬可通過首先 楔入所述上部金屬部分和所述板之間的撓曲裝置來去除。
24. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中向所述板的表面 內形成了 一個或多個槽部分，從而在所述板上賦予預定的附著特性。
25. 根據(jù)權利要求24的電解板，其中所述槽部分在所述板的表面 上可基本上為任何形狀或取向。
26. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中一個或多個突起 部分位于所述板的表面上，從而在該所述板上賦予預定的附著特性。
27. 根據(jù)權利要求26的電解板，其中所述突起部分在所述板的表 面上可基本上為任何形狀或取向。
28. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中所迷板的所迷表 面被蝕刻，從而在所述板上賦予預定的附著特性。
29. 根據(jù)權利要求28的電解板，其中通過電化學方法進行所述蝕刻。
30. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中所述板包括裁切 角工藝。
31. 根據(jù)前述權利要求中任一項的電解板，其中所述板包括V形 槽工藝。
32. 制備雙相鋼電解板的方法，該雙相鋼電解板適用于金屬在其 上電沉積和附著，所述方法包括改性雙相鋼板的表面，以荻得具有改性的表面粗糙度的鍍覆表面， 從而產(chǎn)生允許電解金屬沉積物的操作附著和隨后對其處理所必需的附 著力，所述附著不足以強至可阻礙所述電沉積金屬從所述改性的表面 機械地分離。
33. 雙相鋼電解板，其由根據(jù)權利要求32的方法制得。
34. 制備304等級鋼電解板的方法，該304等級鋼電解板適用于 金屬在其上電沉積和附著，所述方法包括改性304等級鋼板的表面，以獲得具有改性的表面粗糙度的鍍覆 表面，從而產(chǎn)生允許電解金屬沉積物的操作附著和隨后對其處理所必 需的附著力，所述附著不足以強至可阻礙所述電沉積金屬從所述改性 的表面機械地分離。
35. 304等級鋼電解板，其由根據(jù)權利要求34的方法制得。
全文摘要
本發(fā)明提供適用于金屬陰極的電解精煉的基本永久不銹鋼陰極板(1)，該陰極由低鎳雙相鋼或較低等級的“304”鋼組成，其中通過改變陰極表面的各種性質使得能夠實現(xiàn)電沉積物在其上的操作附著。還提供了制備上述雙相或304等級陰極板的方法，使得該板上沉積物的所需操作附著沒有強至可阻礙金屬沉積物在隨后的操作過程中被去除。
文檔編號C25B11/04GK101166850SQ200680014666
公開日2008年4月23日 申請日期2006年3月9日 優(yōu)先權日2005年3月9日
發(fā)明者W·K·韋伯 申請人:斯特拉塔昆士蘭有限公司