CN217973441U - 一种整体式不锈钢阴极板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种整体式不锈钢阴极板，属于有色金属湿法冶金技术领域。本实用新型整体式不锈钢阴极板，包括一体成型的不锈钢板面，不锈钢板面顶端的两侧固定设置有不锈钢增强复合片，不锈钢增强复合片与不锈钢板面顶端形成三明治结构叠合体；三明治结构叠合体的端头固定设置有不锈钢/铜复合导电头。本实用新型整体式不锈钢阴极板整体强度高，在减少传统相应梁体与板面部分大面积焊接连接的同时，极大的减少了原有整体式钢包铜梁中铜材的使用，极板梁体结构稳定性和耐蚀性大大增强，使用寿命得到延长。

Description

一种整体式不锈钢阴极板

技术领域

本实用新型涉及一种整体式不锈钢阴极板，属于有色金属湿法冶金技术领域。

背景技术

在湿法冶金电解/电积生产锰、镍、铜等金属过程中，常采用不锈钢阴极板作为母板进行金属的沉积。目前使用的不锈钢阴极板结构样式虽多，但大都是采用不锈钢包铜、铜包不锈钢、全铜、铜夹钢等材质作为导电梁，再与不锈钢板面、吊耳等焊接组装，制成不锈钢阴极板。

用于铜电积、电解精炼的阴极，包括导电棒和阴极板两部分，其特征是导电棒与阴极板之间以焊接方式连接。导电棒由三种材料复合而成，最外层为不锈钢，中间为铜，中间导芯子为A3钢。阴极板为不锈钢材质，其底部端面沿长度方向带有一沟槽。上述技术采用大面积焊接连接方式，阴极板使用过程焊缝部分长期暴露在酸性腐蚀环境中容易遭受腐蚀破坏；此外，导电棒采用三种材质复合，中间为铜层，其加工工艺较为复杂，成本较高。

高导电铜包钢复合梁不锈钢阴极板，包括极阴板，极阴板的侧面端部设有绝缘护套，所述极阴板的上部设有凹形卡槽，极阴板的上端设有导电梁主体，导电梁主体的内部设有不锈钢内杆。在实际使用时，通过设置的两个固定铜片和焊接铜在与极阴板安装焊接时能增加极阴板与外包铜的连接面，增加极阴板的导电面和导电的稳定性，通过设置的固定螺丝和螺纹固定孔能够使两个固定铜片和焊接铜与极阴铜贴合的稳定性，通过设置的导电接触块能够方便该装置与导电梁接触时导电的稳定性。上述极板梁体采用外包铜层，成本较高，外层铜易腐蚀；同时连接采用焊接和螺丝固定方式，难以避免极板在使用过程中遭受酸性环境腐蚀，从而导致连接部位的接触电阻增大，增大能耗。

嵌入焊接型电解阴极板，由不锈钢阴极板身、铜方棒、不锈钢方管、提手组成，铜方棒面向不锈钢阴极板一侧的中心线上开有一道铜槽，不锈钢阴极板嵌入铜槽内，铜方棒与不锈钢阴极板之间严密焊接；在不锈钢方管面向不锈钢阴极板一侧的中心线上开有一道缝槽，焊有铜方棒的不锈钢阴极板嵌入不锈钢方管缝槽内，不锈钢方管与不锈钢阴极板之间严密焊接；采用金属材料焊接封堵不锈钢方管开口处。导电铜方棒与阴极板身结合紧密，导电效率高，防腐蚀效果更好。上述极板梁体采用铜方棒，增加了原材料铜材的成本，且开槽处铜与不锈钢采用大面积焊接连接，此外，不锈钢外层与铜棒连接以及提手的固定连接均采用焊接，在增加焊接加工强度的同时，大面积的焊接裸露部分易在使用过程中遭受酸雾环境腐蚀，导致焊缝脱落等缺陷，缩短使用寿命同时，易造成焊缝接触部分电阻增大发热严重。

电解用不锈钢阴极板，该实用新型属湿法冶金技术领域，特别涉及一种电解用不锈钢阴极板的结构设计，主要包括铜包钢导电棒、不锈钢保护板、不锈钢保护套、不锈钢阴极本体、塞焊柱；具有导电电阻小，导电棒成本低，导电棒的刚性好，制作过程简单，加工费用低，不锈钢阴极本体焊缝变形小等特点。上述技术虽加工费用低，但铜包钢导电梁，铜材耗费相对较大，且铜包钢导电梁、不锈钢板面本体等连接采用塞焊柱等焊接加工方式，其连接虽牢固，但不可避免仍存在大面积焊缝部位裸露，阴极板在使用过程中易遭受腐蚀破坏。

高导电铜包钢复合梁不锈钢阴极板，包括铜包钢复合导电梁、不锈钢阴极板面、过渡铜层和夹边条，不锈钢阴极板面的顶端与铜包钢复合导电梁的底端固定连接，过渡铜层包覆设置在不锈钢阴极板面的顶部外侧，过渡铜层的顶端与铜包钢复合导电梁固定连接，不锈钢阴极板面的两侧端固定设置有夹边条，过渡铜层为铜片。可将铜包钢复合导电梁的电流直接导入不锈钢阴极板的表面，可降低导电触点至电解槽液面的电阻，减少无功损耗，可降低电解精炼或电积铜过程的槽电压，与常规的不锈钢阴极板相比，制作成本降低5％～10％，槽电压降低10％～15％。上述技术采用铜包钢复合导电梁以及过渡铜层，铜材耗费大，且均为外漏，阴极板在使用过程中易遭受腐蚀破坏，生成铜锈等腐蚀产物，影响极板使用寿命。

复合型电解锰用阴极，包括不锈钢阴极板、导电铜排，导电铜排与不锈钢阴极板通过复合层固定,该复合层由不锈钢阴极板和铜排的对接面通过***焊接复合而成。由于铜排与不锈钢阴极板的连接方式由螺栓固定改进为***焊接固定，不锈钢板与铜条间焊接牢固接触紧密，且导电性增强，解决了原有因松动造成接触电阻增大使极板发热的问题，实现了节能降耗，提高经济效益的目的，同时提手的设置也方便了人工出槽以及适应机械化出槽。上述技术采用两片导电铜排与不锈钢复合，铜材成本较高，且固定方式为***复合焊接，连接虽然紧密，但不可避免铜材和焊缝裸露，使用过程易受腐蚀；同时，提手部分为焊接连接，焊缝在受腐蚀后，将可能发生脱落现象。

不锈钢包铝复合导电排电解锰阴极板，属于电解领域，包括电极板和横梁，所述横梁内部浇铸导电层，所述横梁上设置一端伸入到所述导电层内，另外一端伸出所述横梁外侧面的用于导电的接触点，所述横梁的内管内设置挤压所述导电层，以使所述导电层充满所述横梁的内管的限制面，通过向横梁内注入铝，在能保证导电性能的前提下，减少铜的使用量，节省材料的使用成本；通过将铜更换成不锈钢包铝，能减少腐蚀，避免阴极板频繁的进行更换维修，在横梁内注入铝之后，在进行冲压，能使铝和横梁之间的间隙减少，从而使铝能够完全充满横梁内部，从而使铝和横梁之间能够重充分接触，保证导电正常。上述技术虽采用铝注入横梁，减少了铜的使用量，但铝与不锈钢为异种材质，两者硬度与熔点相差较大，浇筑连接不可避免造成接触电阻较大；此外，极板接触点为铜质螺栓，其螺纹部分伸入到铝导电层内，极板在使用过程中导电接触点在受酸雾腐蚀后，螺旋连接易出现松动腐蚀现象，导致接触点电阻增大；再者，极板提手为多部分焊接连接，焊缝易发生腐蚀松动现象。

综上，目前电解/电积生产锰、镍、铜等金属所采用的不锈钢阴极板主要有以下几种结构样式：(1)铜导电排通过不锈钢螺栓固定在不锈钢阴极极板上而组成的结构阴极板；(2)全铜导电棒与不锈钢阴极本体焊接的不锈钢阴极板；(3)钢导电棒与不锈钢本体焊接后再进行电镀铜的；(4)铜包钢导电梁与不锈钢板面、吊耳焊接组装；(5)铜包不锈钢复合导电梁与不锈钢板面、吊耳焊接组装。

导电梁与板面的连接均大都采用大面积焊接或螺栓连接等方式，在不锈钢阴极板使用过程中，导电梁体与不锈钢阴极板面间的连接处以及螺栓连接处会经常接触硫酸体系电解液以及酸雾的腐蚀影响，同时在后续剥离沉积金属工序中的经受敲打震动，将导致不锈钢阴极板与导电梁连接处之间由于松动而引起接触电阻增大，从而影响电解/电积产量及电流效率，增加了电能消耗；另一方面，由于金属导电梁体以及吊耳部分长期裸露在外，易受硫酸电解液及酸雾腐蚀，亦会影响到阴极板的使用寿命以及吊耳的牢固程度；此外，由于上述技术方案梁体部分均大都采用大量的铜条、铜块以及镀铜工艺等，铜材大量使用增加了阴极板的生产成本。

实用新型内容

本实用新型针对不锈钢阴极板整体强度低，电阻高以及结构稳定性差、耐蚀性差的问题，提出一种整体式不锈钢阴极板，整体式不锈钢阴极板整体强度高，在减少传统相应梁体与板面部分大面积焊接连接的同时，极大的减少了原有整体式钢包铜梁中铜材的使用，极板梁体结构稳定性和耐蚀性大大增强，使用寿命得到延长。

本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种整体式不锈钢阴极板，包括一体成型的不锈钢板面1，

不锈钢板面1顶端的两侧固定设置有不锈钢增强复合片2，不锈钢增强复合片2与不锈钢板面1顶端形成三明治结构叠合体；

三明治结构叠合体的端头固定设置有不锈钢/铜复合导电头3。

所述不锈钢板面1的顶端为不锈钢横梁1-1，不锈钢横梁1-1的顶端设置有不锈钢吊耳1-2，不锈钢横梁1-1的底端设置不锈钢主体板1-3；

不锈钢增强复合片2包括一体成型的不锈钢增强复合片横梁2-1和不锈钢增强复合片吊耳2-2，不锈钢横梁1-1的两侧固定设置有不锈钢增强复合片横梁2-1，不锈钢增强复合片横梁2-1与不锈钢横梁1-1形成三明治结构叠合梁体，不锈钢吊耳1-2的两侧固定设置有不锈钢增强复合片吊耳2-2，不锈钢增强复合片吊耳2-2与不锈钢吊耳1-2形成三明治结构叠合吊耳。

优选的，不锈钢横梁1-1的两侧通过铆接或焊接固定设置不锈钢增强复合片横梁2-1；不锈钢吊耳1-2的两侧通过铆接或焊接固定设置不锈钢增强复合片吊耳2-2。

所述不锈钢/铜复合导电头3包括不锈钢块3-1和焊接在不锈钢块3-1端头的导电铜块3-2；优选的，导电铜块3-2为T-2紫铜导电铜块，不锈钢块3-1与T-2紫铜导电铜块通过***复合焊接固定。

所述不锈钢增强复合片2和不锈钢/铜复合导电头3的外侧均包覆设置有玻璃钢保护涂层4；优选的，所述玻璃钢保护涂层4为SMC玻璃钢保护涂层，SMC玻璃钢保护涂层通过玻璃钢整体式模塑工艺包覆在不锈钢增强复合片2和不锈钢/铜复合导电头3的外侧。

所述不锈钢/铜复合导电头3的不锈钢块3-1与三明治结构叠合梁体的端头焊接，连接处为焊缝5。

优选的，玻璃钢保护涂层4的厚度为0.5～3mm。

整体式不锈钢阴极板的制备方法，具体步骤如下：

(1)采用冲裁或激光切割的方式将成品不锈钢板进行切割成不锈钢板面和不锈钢增强复合片；

(2)将长条块状不锈钢材料与T-2紫铜条块以***复合焊接方式复合，随后切割成所需尺寸的不锈钢/铜复合导电头；

(3)将两块不锈钢增强复合片贴合在不锈钢板面顶端不锈钢横梁和不锈钢吊耳的两侧形成三明治结构叠合梁体和三明治结构叠合吊耳，再将不锈钢/铜复合导电头焊接在三明治结构叠合梁体的端头；

(4)对阴极板基板吊耳和梁体部分采用喷砂粗化处理，随后采用玻璃钢模塑工艺，将乙烯基树脂与玻璃纤维混合料，模压成型复合于梁体及吊耳喷砂粗化部分，形成SMC玻璃钢耐高温抗腐蚀防护层，形成整体式不锈钢阴极板。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型整体式不锈钢阴极板采用整体式切割成型工艺将梁体、吊耳和板面一次成型，极大减少吊耳、梁体、板面之间的大面积焊接，避免焊接缺陷导致接触电阻增大，节约电能消耗，同时极大提高梁体与板面的连接强度；

(2)本实用新型整体式不锈钢阴极板采用“三明治”结构将吊耳和梁体部分复合增强，且均采用不锈钢同种材质，在极大增强梁体强度的同时，相较于传统铜包钢、钢包铜以及铜钢条复合的导电梁，极大节约了铜原材料的成本；

(3)本实用新型以***复合焊接形式预先制得半成品不锈钢/铜复合导电头，能有效保障电接触导电头的生产质量，便于提前检测不锈钢与铜结合的接触电阻，有助于保障极板生产的整体质量；

(4)本实用新型在导电梁与吊耳部分采用喷砂粗化后，采用模压成型工艺在表面制得SMC玻璃钢耐高温抗腐蚀防护层，仅漏出导电头铜块接触部分，不仅对梁体复合片之间的连接处以及导电头与梁体连接部分起到良好的防护作用，同时进一步增强了极板整体强度，极大减少了使用过程中酸性电解液以及酸雾对连接部分的腐蚀，极大延长了阴极板服役寿命，真正实现免维护、长寿命优点，降低工人劳动强度。

附图说明

图1为整体式不锈钢阴极板结构示意图；

图2为不锈钢板面结构示意图；

图3为不锈钢增强复合片结构示意图；

图4为不锈钢/铜复合导电头结构示意图；

图5为图1中不锈钢/铜复合导电头部分A-A剖面图；

图6为图1中梁体部分B-B剖面图；

图7为图4中不锈钢/铜复合导电头C-C剖面图；

图中，1-不锈钢板面；2-不锈钢增强复合片；3-不锈钢/铜复合导电头；4-玻璃钢保护涂层；5-焊缝；1-1-不锈钢横梁；1-2-不锈钢吊耳；1-3-不锈钢主体板；2-1-不锈钢增强复合片横梁；2-2-不锈钢增强复合片吊耳；3-1-不锈钢块；3-2-导电铜块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种整体式不锈钢阴极板，包括一体成型的不锈钢板面1，

不锈钢板面1顶端的两侧固定设置有不锈钢增强复合片2，不锈钢增强复合片2与不锈钢板面1顶端形成三明治结构叠合体；

三明治结构叠合体的端头固定设置有不锈钢/铜复合导电头3；

一次成型的整体式不锈钢阴极板面(包含梁体、吊耳和主体板面)，极大减少吊耳、梁体、板面之间的大面积焊接，避免焊接缺陷导致接触电阻增大，节约电能消耗，同时极大提高梁体与板面的连接强度。

实施例2：本实例整体式不锈钢阴极板与实施例1的整体式不锈钢阴极板基本相同，不同之处在于：不锈钢板面1的顶端为不锈钢横梁1-1，不锈钢横梁1-1的顶端设置有不锈钢吊耳1-2，不锈钢横梁1-1的底端设置不锈钢主体板1-3；

不锈钢增强复合片2包括一体成型的不锈钢增强复合片横梁2-1和不锈钢增强复合片吊耳2-2，不锈钢横梁1-1的两侧固定设置有不锈钢增强复合片横梁2-1，不锈钢增强复合片横梁2-1与不锈钢横梁1-1形成三明治结构叠合梁体，不锈钢吊耳1-2的两侧固定设置有不锈钢增强复合片吊耳2-2，不锈钢增强复合片吊耳2-2与不锈钢吊耳1-2形成三明治结构叠合吊耳；

不锈钢横梁1-1的两侧通过铆接或焊接固定设置不锈钢增强复合片横梁2-1；不锈钢吊耳1-2的两侧通过铆接或焊接固定设置不锈钢增强复合片吊耳2-2；

整体式不锈钢阴极板采用“三明治”结构将吊耳和梁体部分复合增强，且均采用不锈钢同种材质，极大增强梁体强度，节约铜原材料的成本。

实施例3：本实例整体式不锈钢阴极板与实施例2的整体式不锈钢阴极板基本相同，不同之处在于：不锈钢/铜复合导电头3包括不锈钢块3-1和焊接在不锈钢块3-1端头的导电铜块3-2；优选的，导电铜块3-2为T-2紫铜导电铜块，不锈钢块3-1与T-2紫铜导电铜块通过***复合焊接固定；

不锈钢/铜复合导电头3的不锈钢块3-1与三明治结构叠合梁体的端头焊接，连接处为焊缝5；

以***复合焊接形式预先制得半成品不锈钢/铜复合导电头，能有效保障电接触导电头的生产质量，便于提前检测不锈钢与铜结合的接触电阻，有助于保障极板生产的整体质量。

实施例4：本实例整体式不锈钢阴极板与实施例2的整体式不锈钢阴极板基本相同，不同之处在于：不锈钢增强复合片2和不锈钢/铜复合导电头3的外侧均包覆设置有玻璃钢保护涂层4；玻璃钢保护涂层4为SMC玻璃钢保护涂层，SMC玻璃钢保护涂层通过玻璃钢整体式模塑工艺包覆在不锈钢增强复合片2和不锈钢/铜复合导电头3的外侧；

玻璃钢保护涂层4的厚度为0.5～3mm；

SMC玻璃钢保护涂层可使不锈钢增强复合片2和不锈钢/铜复合导电头3具有耐高温抗腐蚀性能；

整体式不锈钢阴极板的制备方法，具体步骤如下：

(1)采用冲裁或激光切割的方式将成品不锈钢板进行切割成不锈钢板面和不锈钢增强复合片；

(2)将长条块状不锈钢材料与T-2紫铜条块以***复合焊接方式复合，随后切割成所需尺寸的不锈钢/铜复合导电头；

(3)将两块不锈钢增强复合片贴合在不锈钢板面顶端不锈钢横梁和不锈钢吊耳的两侧形成三明治结构叠合梁体和三明治结构叠合吊耳，再将不锈钢/铜复合导电头焊接在三明治结构叠合梁体的端头；

(4)对阴极板基板吊耳和梁体部分采用喷砂粗化处理，随后采用玻璃钢模塑工艺，将乙烯基树脂与玻璃纤维混合料，模压成型复合于梁体及吊耳喷砂粗化部分，形成SMC玻璃钢耐高温抗腐蚀防护层，形成整体式不锈钢阴极板。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种整体式不锈钢阴极板，其特征在于：包括一体成型的不锈钢板面(1)，

不锈钢板面(1)顶端的两侧固定设置有不锈钢增强复合片(2)，不锈钢增强复合片(2)与不锈钢板面(1)顶端形成三明治结构叠合体；

三明治结构叠合体的端头固定设置有不锈钢/铜复合导电头(3)。

2.根据权利要求1所述整体式不锈钢阴极板，其特征在于：不锈钢板面(1)的顶端为不锈钢横梁(1-1)，不锈钢横梁(1-1)的顶端设置有不锈钢吊耳(1-2)，不锈钢横梁(1-1)的底端设置不锈钢主体板(1-3)；

不锈钢增强复合片(2)包括一体成型的不锈钢增强复合片横梁(2-1)和不锈钢增强复合片吊耳(2-2)，不锈钢横梁(1-1)的两侧固定设置有不锈钢增强复合片横梁(2-1)，不锈钢增强复合片横梁(2-1)与不锈钢横梁(1-1)形成三明治结构叠合梁体，不锈钢吊耳(1-2)的两侧固定设置有不锈钢增强复合片吊耳(2-2)，不锈钢增强复合片吊耳(2-2)与不锈钢吊耳(1-2)形成三明治结构叠合吊耳。

3.根据权利要求1所述整体式不锈钢阴极板，其特征在于：不锈钢/铜复合导电头(3)包括不锈钢块(3-1)和焊接在不锈钢块(3-1)端头的导电铜块(3-2)。

4.根据权利要求1所述整体式不锈钢阴极板，其特征在于：不锈钢增强复合片(2)和不锈钢/铜复合导电头(3)的外侧均包覆设置有玻璃钢保护涂层(4)。

5.根据权利要求2所述整体式不锈钢阴极板，其特征在于：不锈钢/铜复合导电头(3)的不锈钢块(3-1)与三明治结构叠合梁体的端头焊接。

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