[發明專利]鋅電積用新型節能惰性陽極材料的制備方法

有效

• 申請號: 200810058823.4
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101343758A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 郭忠誠;郭忠玉
• 申請（專利權）人: 昆明理工恒達科技有限公司
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25C1/16
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳左

技術領域

本發明涉及金屬表面處理領域使用的復合材料，具體是一種鋅電積用惰性陽極材料的制備方法。

背景技術

在濕法提取鋅、銅、鎳、鈷、錳、鉻等金屬過程中，陽極材料目前仍使用鉛及鉛合金，其缺點是：槽電壓高(3.4～3.8V)，電流效率低(75～88％)，電積過程能耗高(3400～4200度/噸鋅)，陽極使用壽命短(0.5～1年)，陽極鉛易溶解而進入陰極產品中，導致陰極產品質量下降。為了降低鋅、銅、鎳、鈷、錳、鉻等電積的電耗及防止陽極鉛對陰極產品的污染，國內外對上述金屬電積過程用不溶性陽極進行了深入研究和開發。綜合國內外目前的研究和使用情況，主要有以下四類：

1、改進的鉛-銀二元、多元合金陽極：主要包括鉛-銀(Pb-Ag)，鉛-砷(Pb-As)，鉛-鈣(Pb-Ca)，鉛-汞(Pb-Hg)，鉛-鉻(Pb-Cd)，鉛-鈦(Pb-Ti)、鉛-鈣-鋇(Pb-Ca-Ba)、鉛-銀-鈣(Pb-Ag-Ca)、鉛-銀-鍶(Pb-Ag-Sr)、鉛-鈣-錫(Pb-Ca-Sn)及鉛-銀-鈣-錫(Pb-Ag-Ca-Sn)等，但仍存在使用壽命短，能耗高和易污染陰極產物等缺點。

2、鈦基表面涂/鍍尺寸穩定陽極：此類陽極是以鈦Ti為基，表面涂覆貴金屬或其氧化物，但是這種陽極存在以下不足：(1)采用鈦基體，電極成本高；(2)由于電解生產中貴金屬涂層溶解和基體鈦的鈍化，導致電極的壽命短；(3)在電積溶液中，雜質離子，如錳，氧化后以氧化物態在陽極的沉積降低了涂覆貴金屬層的作用。

3、鈦基氧化物陽極：此類陽極以金屬鈦(Ti)為基體，采用電沉積的方法在鈦(Ti)基表面首先沉積二氧化鉛(PbO₂)，再在二氧化鉛表面沉積10微米(μm)厚的二氧化錳(MnO₂)，形成鈦-二氧化鉛-二氧化錳(Ti/PbO₂/MnO₂)電極。該電極與鉛-銀陽極相比，氧的過電位降低了0.344伏，具有一定的應用前景，但是該電極在鋅電積溶液中的使用壽命只有170-200天(在500安/平方米的電流密度下)，有待于進一步提高，而且此類陽極以鈦為基體材料，成本高限制了應用。

4、鋁基或不銹鋼基來制取復合電極材料：此類復合電極材料以鋁或不銹鋼為基體，采用：除油→浸鋅(Zn)→鍍鉛(Pb)→電化學氧化→脈沖電沉積二氧化錳(MnO₂)的工藝來制取。使用該復合電極材料在電積金屬時，陽極表面形成一層致密的膜層，使陽極處于非溶狀態，能提高陰極產品的質量，降低槽電壓。但這種陽極材料在生產過程中存在不足：生產流程過長，生產能耗高。浸鋅、鍍鉛、漂洗等工藝，會產生大量的廢液，環境污染較為嚴重。

發明內容

本發明的目的是提出一種鋅電積用惰性陽極材料的制備方法，該方法可代替原有工藝使用的鉛及鉛基合金陽極，顯著降低生產成本，減少陽極鉛溶解對陰極產品的污染，提高陰極產品的質量。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種鋅電積用惰性陽極材料的制備方法，極板的基體材料是鋁質，電接觸部分與導電橫梁復合成一體，采用多脈沖電沉積的方法在鋁基體上制備，鋁質基體經除油處理后浸鋅，其特征在于有如下工藝流程：

電沉積堿性鉛-錫合金、電沉積：鉛-二氧化鉛-二硼化鈦-二氧化鈰-聚苯胺復合鍍層]Pb-PbO₂-TiB₂-CeO₂-PANI，最后在鋁質基體上得到[鉛-二氧化鉛-二硼化鈦-二氧化鈰-聚苯胺復合鍍層]Pb-PbO₂-TiB₂-CeO₂-PANI節能惰性陽極材料，

所述電沉積堿性鉛-錫合金的工藝條件：氧化鉛(PbO)90～150g/L；氫氧化鈉(NaOH)10～40g/L；酒石酸鉀鈉(C₆H₄O₄NaK)90～150g/L；錫酸鈉(Na₂SnO₃)2～40g/L；溫度20～60℃；陰極電流密度0.5～4A/dm²；