一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法，屬于有色金屬濕法冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在有色金屬的濕法提取過程中，電沉積過程是重要工序。鉛基陽極由于可以在高電流密度、高硫酸濃度的條件下表面形成一層具有良好導(dǎo)電性的氧化物保護膜，被作為不溶陽極廣泛應(yīng)用于濕法冶金電沉積工業(yè)。然而，Pb基合金陽極存在以下缺點:1)析氧過電位高，導(dǎo)致大量無用能耗。以金屬Zn為例，濕法煉鋅電積工序的能耗約為3200kWh/t-Zn，采用鉛銀合金陽極，無用電耗近1000kWh/t-Zn，約占電積過程能耗的30% ；2)陽極中需添加貴金屬銀，使得陽極成本較高；3)鉛基合金陽極密度大、強度低、易彎曲蠕變，減少使用壽命O
[0003]為了克服鉛基陽極存在的不足，國內(nèi)外對鉛基合金陽極的制備工藝進行了改進，采用壓延的方法制備陽極。由于壓延過程可以破壞鑄態(tài)鉛合金的組織結(jié)構(gòu)，獲得細(xì)小均勻的晶粒，減小二次相的偏聚程度，同時減少裂縫孔洞等缺陷，在鋅電沉積工業(yè)中，壓延陽極正逐漸取代澆鑄陽極?，F(xiàn)有的壓延陽極工藝為:鉛合金液進行澆注，凝固后得到毛坯板，之后乳制得到鉛合金板，然后校平、剪切、焊接極耳后得到成品板?，F(xiàn)有工藝的不足之處在于:I)由于陽極材料表面在乳制方向上形成取向一致、形狀細(xì)長、晶界數(shù)量少的晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致陽極材料表面缺少腐蝕中心，難以快速形成結(jié)合力優(yōu)良的PbO2氧化產(chǎn)物保護層。2)壓延陽極板表面光滑，在電解過程中陽極泥不能很好的粘附在陽極板面上，多數(shù)呈片狀脫落，使得新鮮鉛表面暴露在電解液中，不能很好的保護陽極板，縮短了陽極板的壽命，同時還導(dǎo)致析出鋅片含鉛高，降低產(chǎn)品質(zhì)量。3)壓延前的毛坯板的金相結(jié)構(gòu)的隨意性較大，未進行很好的調(diào)控，使壓延后得到的陽極板合金金相不理想，有可能還會導(dǎo)致Pb基合金機械性能惡化。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，制備提供一種具有較好的電催化活性、機械性能和耐腐蝕性能的有色金屬電積用新型陽極。
[0005]本發(fā)明一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法；包括下述步驟:
[0006]步驟一
[0007]以鑄態(tài)鉛基合金為原料，對所取原料進行壓延預(yù)處理，得到壓延備用試樣，所述壓延預(yù)處理過程包括擴散退火和變質(zhì)熱處理中的至少一種；
[0008]所述擴散退火的溫度為280?320°C、優(yōu)選為290_310°C、進一步優(yōu)選為300°C ；
[0009]所述變質(zhì)熱處理的溫度為180?260 °C、優(yōu)選為200-240 °C、進一步優(yōu)選為220-230 0C ；
[0010]步驟二
[0011]對步驟一所得壓延備用試樣進行壓延；得到設(shè)定尺寸的預(yù)成品。
[0012]本發(fā)明一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法；得到預(yù)成品后，可直接使用，為了進一步提升質(zhì)量，可以對步驟二所得預(yù)成品進行電場時效處理，得到成品；所述電場時效處理時，控制溫度為80?120°C、優(yōu)選為90-110°C、進一步優(yōu)選為100_105°C，電場強度為I?8kV/cm、優(yōu)選為3?6kV/cm、進一步優(yōu)選為4?5kV/cm。
[0013]本發(fā)明一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法；步驟一中所述擴散退火是:在保護氣氛下，于280?320°C、優(yōu)選為290-310°C，進一步優(yōu)選為300°C保溫30?60min、優(yōu)選為40_50min、進一步優(yōu)選為45min后以3?10°C /min、優(yōu)選為5_8°C /min、進一步優(yōu)選為6 0C /min的速率冷卻至室溫，在室溫靜置I?2h。
[0014]本發(fā)明一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法；步驟一中所述變質(zhì)熱處理條件為:在保護氣氛下，于溫度180?260°C、優(yōu)選為200-240°C、進一步優(yōu)選為220_230°C，保溫30?45min、優(yōu)選為30_40min、進一步優(yōu)選為35min ;保溫后隨爐冷卻至室溫。
[0015]本發(fā)明一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法；對預(yù)成品電場時效處理時，控制時間為40?90min、優(yōu)選為50_80min、進一步優(yōu)選為60_70min。
[0016]本發(fā)明一種有色金屬電積用壓延陽極的制備方法；包括下述步驟:
[0017]步驟A
[0018]以鑄態(tài)鉛基合金為原料，對所取原料進行壓延預(yù)處理，得到壓延備用試樣，所述壓延預(yù)處理過程是先進行擴散退火處理，然后進行變質(zhì)熱處理；
[0019]所述擴散退火是:在保護氣氛下，于280?320°C、優(yōu)選為290_310°C、進一步優(yōu)選為300°C;下保溫30?60min、優(yōu)選為優(yōu)選為40_50min、進一步優(yōu)選為45min后以3?10°C /min、優(yōu)選為5-8°C /min、進一步優(yōu)選為6°C /min的速率冷卻至室溫，在室溫靜置I?2h，
[0020]所述變質(zhì)熱處理是:在保護氣氛下，將擴散退火處理后的試樣加熱至180?260 °C、優(yōu)選為200-240 °C、進一步優(yōu)選為220-230 °C，保溫30?45min、優(yōu)選為30_40min、進一步優(yōu)選為35min后隨爐冷卻至室溫；
[0021]步驟B
[0022]對步驟一所得壓延備用試樣進行壓延；得到設(shè)定尺寸的預(yù)成品；
[0023]步驟C
[0024]對步驟二所得預(yù)成品進行電場時效處理，得到成品；所述電場時效處理時，控制溫度為80?120°C、優(yōu)選為90-110°C、進一步優(yōu)選為100_105°C，電場強度為I?8kV/cm、優(yōu)選為3?6kV/cm、進一步優(yōu)選為4?5kV/cm，控制時間為40?90min、優(yōu)選為50_80min、進一步優(yōu)選為60_70min。
[0025]本發(fā)明中，所述保護氣氛為惰性氣體，如氬氣和氮氣。
[0026]原理和優(yōu)勢
[0027](I)通過在壓延前預(yù)處理中增加擴散退火的處理步驟，促進合金元素的擴散，調(diào)控合金元素在晶界/晶粒內(nèi)部的分布比例，減少晶界密度，進而降低壓延之后的活性高的二次相在晶界和枝晶界區(qū)域偏聚，能夠獲得更理想的合金力學(xué)性能和耐腐蝕性能；
[0028](2)通過在壓延前預(yù)處理中增加變質(zhì)熱處理的步驟，改變晶界構(gòu)成和取向，提高CSL晶界比例，破壞完整的晶界和枝晶界網(wǎng)絡(luò)，從而減小壓延之后的枝晶界寬度，抑制晶間腐蝕，從而能夠改善合金的耐腐蝕性能；
[0029](3)壓延之后的電場時效處理的步驟，能夠細(xì)化合金晶粒，調(diào)節(jié)壓延過程中析出的第二相粒子的分布，增加空位的密度，為電化學(xué)反應(yīng)提供更多反應(yīng)位點，從而改善合金的電化學(xué)性能。
[0030]總之，本發(fā)明在各個工段以及工藝參數(shù)的協(xié)同作用下(尤其是在壓延前先通過適當(dāng)參數(shù)的擴散退火處理，然后通過適當(dāng)參數(shù)的變質(zhì)熱處理)、取得了意想不到的效果，顯著的提升了陽極板的電催化活性、機械性能和耐腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0031]實施例1
[0032]本實施例中，所述鉛-銀合金以質(zhì)量百分比計；Pb = 99.5% ；Ag = 0.5% ；
[0033](I)按常規(guī)方法在電阻爐中鑄造鉛-銀合金；
[0034](2)將步驟(I)得到的鉛-銀合金鑄錠置于電阻爐中，進行壓延預(yù)處理，工藝條件為:在氬氣保護氣氛下，在300 °C下保溫30min，以3°C /min的速率冷卻至室溫，靜置2h ;加熱至240°C，保溫45min，自然冷卻至室溫；
[0035](3)壓延:將步驟(2)得到的合金通過兩輥或四輥乳機進行壓延；
[0036](4)電場時效處理:將步驟(3)得到的陽極板置于電場時效裝置中，80°C下電場時效40min，電場強度2KV/cm。，
[0037](5)在鋅電積體系中(Zn2+50g/L，H2S04160g/L，溫度40 °C )應(yīng)用，與傳統(tǒng)的鉛銀合金陽極板相比，該合金陽極的機械強度提高25% (該實施例所得成品的抗拉強度為23.15MPa)，槽電壓降低10% (該實施例所得成品的槽電壓為1.64V)，腐蝕率減少17% (該實施例所得成品的腐蝕效率為3.32g/m2.h)。
[0038]對比例I
[0039]本對比例中，所用鉛-銀合金的組分以及各組分的含量完全和實施例1 一致；
[0040]其制備步驟為:
[0041 ] (I)按常規(guī)方法在電阻爐中鑄造鉛-銀合金；
[0042](2)將步驟(I)得到的鉛-銀合金鑄錠置于電阻爐中，進行壓延預(yù)處理，工藝條件為:在氬氣保護氣氛下，在200°C下保溫30min，以3°C /min的速率冷卻至室溫后立即加熱至240°C，保溫45min，自然冷卻至室溫；
[0043](3)壓延:將步驟⑵得到的合金通過兩輥或四輥乳機進行壓延；
[0044](4)電場時效處理:將步驟(3)得到的陽極板置于電場時效裝置中室溫下電場時效40min，電場強度2kV/cm。，
[0045](5)在鋅電積體系中(Zn2+50g/L，H2S04160g/L，溫度40°C )應(yīng)用，該合金陽極的抗拉強度為17.60MPa、其槽電壓為1.83V，腐蝕效率為3.96g/m2.h。
[0046]通過實施例1和對比例I可以看出，當(dāng)擴散退火處理和變質(zhì)熱處理以及電場時效處理的參數(shù)不在本發(fā)明所限定范圍內(nèi)時，其所得成品的性質(zhì)遠遠低于本發(fā)明。
[0047]實施例2
[0048]本實施例中，所述鉛-銀合金以質(zhì)量百分比計；Pb = 99.6% ；Ag = 0.4% ；
[0049](I)按常規(guī)方法在電阻爐中鑄造鉛-銀合金；
[0050](2)將步驟(I)得到的鉛基合金鑄錠置于電阻爐中，進行壓延預(yù)處理，工藝條件為:在氬氣保護氣氛下，在320°C下保溫30min，以10°C /min的速率冷卻至室溫，靜置2h ;
[0051](3)壓延:將步驟⑵得到的合金通過兩輥或四輥乳機進行壓延；
[0052](4)電場時效處理:將步驟(3)得到的陽極板置于電場時效裝置中，100°C下電場時效60min，電場強度4KV/cm。，
[0053](5)在鋅電積體系中(Zn2+50g/L，H2S04160g/L，溫度30 °C )應(yīng)用，與傳統(tǒng)的鉛銀合金陽極板相比，該合金陽極的機械強度提高40% (該實施例所得成品的抗拉強度為26.04MPa)，槽電壓降低15% (該實施例所得成品的槽電壓為1.55V)，腐蝕率基本一致(