專利名稱：電解成型制備純鐵箔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解成型制備純鐵箔的方法，屬于電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
電解成型制備的純鐵箔，可用于磁屏蔽材料和高儲(chǔ)能密度鎳鎘電池，也可用于包裝。日本東洋鋼板株式會(huì)社小池一幸先生發(fā)明了“電解鐵箔的制造法”并已申請了專利昭58-73786。小池一幸先生的“電解鐵箔的制造法”是用不溶性的石墨陽極，在鈦陰極滾筒上沉積鐵層，然后剝離下來制成鐵箔。小池一幸先生是將廢鐵原料和鹽酸，在再生槽中生成含有亞鐵離子的電解液，然后將電解液吸入電解槽中進(jìn)行電沉積鐵箔。該方法設(shè)備、工藝復(fù)雜，純鐵箔的制備成本較高。
本發(fā)明的目的在于為了簡化制備純鐵箔的設(shè)備和工藝，便于操作，降低純鐵箔的制備成本，提供了一種電解成型制備純鐵箔的方法。
本發(fā)明方法是通過電解質(zhì)溶液循環(huán)，在一種鈦或鈦合金轉(zhuǎn)鼓陰極上，直流電解連續(xù)剝離電解成型制備純鐵箔，其特征在于電解采用可溶性陽極，其電解質(zhì)水溶液由FeCl2·6H2O和少量的能降低電解質(zhì)溶液的蒸氣壓，保持溶液組成穩(wěn)定的穩(wěn)定劑以及使純鐵箔平整，消除針孔的潤濕劑所組成。其電解質(zhì)溶液組成為FeCl2·6H2O300-800g/l(相應(yīng)亞鐵離子濃度70-190g/l)，穩(wěn)定劑60-100g/l，潤濕劑0.2-0.8mg/l，電解質(zhì)溶液為酸性pH為0.1-3.5，電解質(zhì)溶液溫度為75-100℃，電解時(shí)陰極電流密度為0.01-0.35A/cm2。
本發(fā)明所采用的可溶性陽極材料可為純鐵、低碳鋼或廢鐵屑。其電解質(zhì)水溶液中含有的穩(wěn)定劑為CaCl2，潤濕劑為十二烷基磺酸鈉。
本發(fā)明為了防止陽極附近的雜質(zhì)沾污鐵箔，陰陽極之間加過濾網(wǎng)，一般采用滌倫過濾網(wǎng)。
在本發(fā)明的電沉積鐵箔的過程中，電解質(zhì)溶液的溫度，陰極電流密度以及亞鐵離子濃度等因素都對鐵箔的質(zhì)量有一定的影響。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們選定最佳的工藝條件是，電解質(zhì)水溶液組成FeCl2·6H2O濃度為400-700g/l(相應(yīng)亞鐵離子濃度100-160g/l)，穩(wěn)定劑CaCl2濃度為70-90g/l，潤濕劑十二烷基磺酸鈉濃度為0.4-0.8mg/l;電解質(zhì)溶液pH值為0.5-2.5，陰極電流密度為0.05-0.2A/cm2，電解質(zhì)溶液溫度為94-96℃。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于采用可溶性陽極，電解質(zhì)溶液可直接放入電鍍槽中，不需要再生槽，設(shè)備、工藝簡單，鐵箔的制作成本降低，同時(shí)本發(fā)明電解質(zhì)溶液穩(wěn)定，容易操作，用本方法可生產(chǎn)寬大于180毫米，厚度為20-100微米的純鐵箔，其純度可達(dá)99.89%，鐵箔的力學(xué)和電磁學(xué)性能見下表電解成型制備的純鐵箔物理和機(jī)械性能厚度 平均晶粒 抗拉強(qiáng)度 延伸率 顯微硬度 相對 飽和磁通密度μm μm kg/mm2% HmKg/mm2磁導(dǎo)率 wb/m2
305.6 51-62 6.2-860 112 2.15
另外剩磁Br＝17.26-19.29Wb/m2，矯頑力Hc＝636A/m，電阻率ρ(26℃)＝9.47×10-6Ωcm。
附圖及其圖面說明

圖1為電解溫度T(℃)對電沉積純鐵箔陰極電效η(%)和槽壓Vcell(Ⅴ)的影響的關(guān)系圖。
其曲線(1)表示電解溫度T(℃)與電沉積純鐵箔陰極電效η(%)的關(guān)系。
曲線(2)表示電解溫度T(℃)與電沉積鐵箔槽壓Vcell(Ⅴ)的關(guān)系。
圖2為陰極電流密度Dk(A/cm2)對電沉積鐵箔陰極電效η(%)和槽壓Vcell(Ⅴ)影響的關(guān)系圖。
其曲線(3)表示陰極電流密度Dk(A/cm2)與電沉積純鐵箔陰極電效η(%)的關(guān)系。
曲線(4)表示陰極電流密度Dk(A/cm2)和槽壓Vcell(Ⅴ)的關(guān)系。
曲線(5)表示陰極電流密度Dx(A/cm2)和鐵箔中氫含量的關(guān)系。
圖3為電沉積純鐵箔陰極電效η(%)，槽壓Vcell(Ⅴ)與溶液中亞鐵離子濃度的關(guān)系圖。
其中曲線(6)表示電沉積純鐵箔陰極電效η(%)與電解質(zhì)溶液中亞鐵離子濃度CFe2+(g/l)的關(guān)系。
曲線(7)表示槽壓Vcell(Ⅴ)與電解質(zhì)溶液中亞鐵離子濃度CFe2+(g/l)的關(guān)系。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實(shí)施例1采用可溶性鐵陽極，并在陰陽極之間加滌倫過濾網(wǎng)，用鈦轉(zhuǎn)鼓陰極，通過電解質(zhì)溶液循環(huán)，電解沉積純鐵箔，所用電解質(zhì)溶液FeCl2·6H2O 470g/l(相應(yīng)亞鐵離子濃度112g/l)，穩(wěn)定劑CaCl280g/l，潤濕劑十二烷基磺酸鈉0.4mg/l;PH0.5，陰極電流密度0.1A/cm2。電解液溫度分別為75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃。所得結(jié)果見圖1。由圖1可見，當(dāng)溫度(T)從75℃改變到100℃，觀察到槽壓(Vcell)從1.2伏跌落至1.0伏，當(dāng)溫度從79℃升高到約95℃時(shí)，陰極電效(η)逐漸從92.13%升高達(dá)98.67%，而低于79℃時(shí)，電效(η)急劇下降，所獲鐵箔出現(xiàn)脆性，內(nèi)應(yīng)力引起斷裂，這是由于低溫下氫的共析出和晶粒細(xì)化所致，正是由于氫的大量析出造成了陰極電效急劇下降。在高溫段均能獲得表面光滑，韌性好的純鐵箔。電解溫度升高時(shí)，槽壓下降，顯然是由于電解液歐姆降的減少，電解溫度較高時(shí)，電沉積鐵箔晶粒變大，硬度值變小，當(dāng)溫度在90-100℃時(shí)，硬度值HV＝55-60，因此箔的韌性好，延展率高。
實(shí)施例2采用可溶性鐵陽極(廢鐵屑)，在陰陽極之間加滌倫過濾網(wǎng)，用鈦合金轉(zhuǎn)鼓陰極，通過電解質(zhì)溶液循環(huán)，電解沉積純鐵箔，所用電解液FeCl2·6H2O590g/l(相應(yīng)亞鐵離子濃度140g/l)，穩(wěn)定劑CaCl290g/l，潤濕劑十二烷基磺酸鈉0.6mg/l，pH1.5，陰極電流密度(Dk)分別采用0.05A/cm2、0.1A/cm2、0.15A/cm2、0.2A/cm2、0.25A/cm2、0.3A/cm2、0.35A/cm2。電解液溫度(T)94-96℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。
從圖2可見，當(dāng)陰極電流密度(Dk)從0.064A/cm2增大到0.35A/cm2時(shí)，槽壓(Vcell)急劇升高，從0.8伏增大至3.35伏，而電效(η)從91.18%升高到99.43%，槽壓的升高是由于極間溶液歐姆降(IR)所致，因此能耗高。實(shí)驗(yàn)中，陰極電流密度從0.064A/cm2增大到0.327A/cm2時(shí)，沉積鐵箔中氫含量反而從76ppmm下降到29ppm，高電流密度下沉積的鐵箔也未觀察到氫脆現(xiàn)象，但鐵箔硬度值偏高，主要是由于高電流密度條件下沉積鐵箔晶粒細(xì)造成的。陰極電流密度從0.064A/cm2增大到0.327A/cm2時(shí)，鐵箔平均結(jié)晶粒度從3.64微米減小到2.64微米，相應(yīng)的顯微硬度值HV從80升到140。由此可見，在選擇電沉積條件時(shí)，應(yīng)滿足適當(dāng)?shù)碾娦В忠闺姾牟惶?，一般最佳選擇在0.05-0.2A/cm2。
實(shí)施例3采用低碳鋼陽極，并在陰陽極之間加滌倫過濾網(wǎng)，用鈦轉(zhuǎn)鼓陰極，通過電解質(zhì)溶液循環(huán)，電沉積純鐵箔，所用的電解質(zhì)溶液中亞鐵離子濃度CFe2+分別為90g/l、95g/l、100g/l、110g/l、120g/l、130g/l、140g/l、150g/l、160g/l、170g/l所用穩(wěn)定劑CaCl2濃度80g/l，潤濕劑十二烷基磺酸鈉0.8mg/l，陰極電流密度為0.1A/cm2，電解液溫度94-96℃，溶液pH值為2。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3，由圖3可清楚地看到亞鐵離子濃度對電沉積純鐵箔的影響不大，因此沉積純鐵箔對亞鐵離子濃度可在較大的范圍內(nèi)變化。一般采用亞鐵離子濃度100-160g/l為好。
權(quán)利要求
1.一種在鈦或鈦合金轉(zhuǎn)鼓陰極上，直流電解沉積連續(xù)剝離的電解成型制備純鐵箔的方法，其特征在于電解采用可溶性陽極，電解質(zhì)水溶液由FeCl2·6H2O和少量的能降低電解質(zhì)溶液的蒸氣壓，保持溶液組成穩(wěn)定的穩(wěn)定劑以及使純鐵箔平整、消除針孔的潤濕劑所組成，其電解質(zhì)水溶液組成為FeCl2·6H2O300-800g/l(相應(yīng)亞鐵離子濃度70-190g/l)，穩(wěn)定劑60-100g/l，潤濕劑0.2-0.8mg/l，電解質(zhì)溶液為酸性，pH為0.1-3.5，電解質(zhì)溶液溫度為75-100℃，陰極電流密度為0.01-0.35A/cm2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解成型制備純鐵箔的方法，其特征在于可溶性陽極的材料可為純鐵、低碳鋼或廢鐵屑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解成型制備純鐵箔的方法，其特征在于電解質(zhì)水溶液中含有的穩(wěn)定劑為CaCl2，潤濕劑為十二烷基磺酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解成型制備純鐵箔的方法;其特征在于陰極陽極之間加有防止陽極附近雜質(zhì)沾污純鐵箔的過濾網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解成型制備純鐵箔的方法，其特征在于所說的過濾網(wǎng)為滌倫過濾網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4和5所述的電解成型制備純鐵箔的方法，其特征在于電解的最佳工藝條件為電解質(zhì)水溶液組成為FeCl2·6H2O400-700g/l(相應(yīng)的亞鐵離子濃度為100-160g/l)，穩(wěn)定劑CaCl270-90g/l，潤濕劑十二烷基磺酸鈉0.4-0.8mg/l;電解質(zhì)溶液pH值為0.5-2.5，陰極電流密度為0.05-0.2A/cm2，電解質(zhì)溶液溫度為94-96℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在鈦或鈦合金轉(zhuǎn)鼓陰極上，直流電解沉積連續(xù)剝離電解成型制備純鐵箔的方法，其特點(diǎn)是采用可溶性陽極，電解質(zhì)水溶液由FeCl
文檔編號C25C1/06GK1066478SQ9110293
公開日1992年11月25日 申請日期1991年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月8日
發(fā)明者盧維昌, 徐永蘭, 趙韞, 李兆軍 申請人:中國科學(xué)院化工冶金研究所