CN107058797A - 一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；在保护气体气氛下，将上述得到的压延毛坯体在290‑310℃下处理20‑50min，然后冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；将上述制得的压延铝合金置于180‑270℃下，处理3‑60min，压延铅合金阳极材料。本发明制得的铅合金阳极材料导电性好，耐腐蚀性能优异，使用寿命久，机械性能佳。

Description

一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及有色金属电积领域，具体的涉及一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法。
背景技术：
锌是一种常用的重要有色金属，其用量仅次于铝、铜。目前锌的用途以镀锌为主，随着航天、航海、电池等行业的发展，锌不再是曾经的“贱金属”，它已然成了我们经济发展的必备战略金属。随着我国经济的发展，我国锌产量得到了长足的发展，至2007年底，我国锌产量连续十六年居世界第一，年我国锌产量达到374.8万吨。
根据锌资源的特点，锌冶炼方法一般可分为火法和湿法两种。当前，湿法炼锌工艺生产的电锌已占全球Zn锭总产量的80％以上。原因是，相对于火法炼锌工艺，湿法炼锌由于具有生产能力大、效率高、操作条件好、环境污染低并且能综合回收有价金属等优点，已被世界各国广泛采用。随着金属Zn需求量的持续增长和2007年3月国家***颁布的《铅锌行业准入条件》的施行，湿法炼锌技术将会得到更大的发展。锌电积是湿法炼锌的重要工艺过程之一，锌电积工序能耗巨大，约占湿法练锌总能耗的80％，其技术经济指标不仅反映出整个练锌工艺的好坏，而且直接影响企业的经济效益。
锌电积能耗巨大主要原因是高浓度H2SO4电解液体系中一直采用Pb基合金阳极，其析氧过电位达到1V，由此增加无用电耗近1 000kWh/t-Zn，约占Zn电积总能耗(约3200kWh/t-Zn)的30％。因此阳极材料组成和性质显得尤为重要。一般电极材料要满足以下基本要求：良好的导电性；耐腐蚀性强；机械强度和加工性能好；寿命长；对电极反应具有良好的电催化性能。
发明内容：
本发明的目的是提供一种锌电极用压延铅合金阳极材料的制备方法，该方法易于操作，制得的铅合金阳极导电性好，耐腐蚀性能优异，使用寿命久，机械性能佳。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在290-310℃下处理20-50min，然后冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；
(3)将上述制得的压延铝合金置于180-270℃下，处理3-60min，压延铅合金阳极材料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述铸态铅合金的各组分含量为：银0-0.2wt％，钙0.01-0.1wt％，锡0-2wt％，锶0.001-0.05wt％，铝0.001-0.01wt％，其余为铅。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述保护气体为氩气、氦气、中的一种。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述压延铅合金的压延形变总量不低于80％。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，当压延铅合金的压延形变总量低于85％时，采用的处理条件为：180-210℃，30-60min。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，当压延铅合金的压延形变总量不低于85％时，采用的处理条件为：210-270℃，3-8min。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述冷却的冷却速率为2℃/min。
本发明具有以下有益效果：
本发明合理调节铅合金阳极材料的组分，得到的铅合金阳极材料导电性能优异，机械性能好，耐腐蚀性能优异；
另一方面本发明对制得的压延铅合金进行热处理，改善后的压延铅合金具有晶粒取向随机，特殊晶界数量多的结构，用于阳极材料时，能大幅降低阳极的腐蚀速率，从而提高压延铅合金的使用寿命；且该制备方法简单易于操作，对设备要求低。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.05wt％，钙0.01wt％，锶0.001wt％，铝0.001wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在290℃下处理50min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为80％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于180℃下，处理60min，压延铅合金阳极材料。
实施例2
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：钙0.1wt％，锡2wt％，锶0.05wt％，铝0.01wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在310℃下处理20min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为85％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于270℃下，处理30min，压延铅合金阳极材料。
实施例3
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.05wt％，钙0.03wt％，锡0.01wt％，锶0.01wt％，铝0.005wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在300℃下处理45min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为90％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于210℃下，处理8min，压延铅合金阳极材料。
实施例4
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.15wt％，钙0.05wt％，锡0.05wt％，锶0.02wt％，铝0.003wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在300℃下处理40min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为93％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于270℃下，处理3min，压延铅合金阳极材料。
实施例5
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.17wt％，钙0.07wt％，锶0.03wt％，铝0.005wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在310℃下处理35min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为83％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于190℃下，处理40min，压延铅合金阳极材料。
实施例6
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.2wt％，钙0.07wt％，锡1.0wt％，锶0.03wt％，铝0.006wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在290℃下处理50min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为85％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于200℃下，处理50min，压延铅合金阳极材料。
实施例7
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：钙0.09wt％，锡1.5wt％，锶0.04wt％，铝0.008wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在305℃下处理25min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为97％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于260℃下，处理5min，压延铅合金阳极材料。
对比例1
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.2wt％，钙0.07wt％，锡1.0wt％，锶0.03wt％，铝0.006wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在290℃下处理50min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金阳极材料。
对比例2
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.2wt％，钙0.07wt％，锡1.0wt％，铝0.006wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在290℃下处理50min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为85％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于200℃下，处理50min，压延铅合金阳极材料。
对比例3
一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；其中，铸态铅合金的各组分含量为：银0.2wt％，锡1.0wt％，锶0.03wt％，铝0.006wt％，其余为铅；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在290℃下处理50min，然后以2℃/min的冷却速率冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；压延铅合金的压延形变总量为85％；
(3)将上述制得的压延铝合金置于200℃下，处理50min，压延铅合金阳极材料。
将上述制得的阳极材料应用于实际锌沉积体系中进行，并检测其性能，性能检测所涉及的电积锌工艺条件如下：
[Zn2+]60g/L，[H2SO4]180g/L，[Mn2+]5g/L，[SrCO3]0.02g/L，骨胶0.002g/L，电流密度为550A/m2，阴阳极间距30mm，电积液温度38±2℃，电积槽尺寸500mm×650mm×500mm，铅合金阳极板尺寸为450mm×580mm×10mm，阴极铝板尺寸为460mm×580mm×2mm，电积液流速为160l/h，电积时间为600天。
性能测试如下表所示：
从上表可以看出，本发明制得的压延铅合金阳极材料具有优异的抗腐蚀性能，稳态蠕变速率大大降低，使用寿命提高。

Claims (7)

1.一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以铸态铅合金为原料，对其进行压延预处理，得到压延毛坯；
(2)在保护气体气氛下，将步骤(1)得到的压延毛坯体在290-310℃下处理20-50min，然后冷却至室温，最后进行压延、剪切，得到压延铅合金；
(3)将上述制得的压延铝合金置于180-270℃下，处理3-60min，压延铅合金阳极材料。
2.如权利要求1所述的一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述铸态铅合金的各组分含量为：银0-0.2wt％，钙0.01-0.1wt％，锡0-2wt％，锶0.001-0.05wt％，铝0.001-0.01wt％，其余为铅。
3.如权利要求1所述的一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述保护气体为氩气、氦气、中的一种。
4.如权利要求1所述的一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述压延铅合金的压延形变总量不低于80％。
5.如权利要求1所述的一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，当压延铅合金的压延形变总量低于85％时，采用的处理条件为：180-210℃，30-60min。
6.如权利要求1所述的一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，当压延铅合金的压延形变总量不低于85％时，采用的处理条件为：210-270℃，3-8min。
7.如权利要求1所述的一种锌电积用压延铅合金阳极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述冷却的冷却速率为2℃/min。
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