[發明專利]一種鈦-鉛復合陽極及其制備方法

有效

• 申請號: 201110365844.2
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102433573A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王芝秀;李海;李為民
• 申請（專利權）人: 常州大學;宜興市四達鉛錫材料有限公司
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;C25D17/10;B22D25/04;C23C2/08
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 王美華;任曉嵐

技術領域

本發明涉及金屬復合材料及其制備方法，尤其是用于有色金屬濕法冶金和電鍍等行業的鈦-鉛復合陽極及其制備方法。?

技術背景

由于鉛及鉛合金在硫酸、硫酸鹽、中性介質及鉻酸鹽介質中具有良好的耐蝕性，在銅、鋅、錳等有色金屬濕法冶金、電鍍、鉛蓄電池及氯堿化工等行業中廣泛用作陽極。由于鉛較軟，在一些對力學性能要求較高的場合需要提高其強度。通過Ca、Sr、Sn、Sb、Ag等合金化是常用方法；另外，通過將鉛及鉛合金與其它高強金屬復合形成復合陽極也是可行途徑。?

鈦及鈦合金具有質量輕、強度高、耐蝕性高和加工性能好等優異性能，常用作電解、電鍍陽極材料。如能將其與鉛通過一定方式制成復合材料，將大大提高復合陽極的強度，并仍能保證其良好的耐蝕性。然而，由于鈦表面容易形成穩定的氧化膜，大大降低了其與鉛之間的潤濕性，因此二者之間通過擠壓、軋制及鑄造等工藝直接復合難以在界面處形成有效的冶金結合，從而造成界面電阻增加；同時由于鉛的比重較大，即使與鉛形成復合陽極，也容易在長期服役過程中由于自重和槽液的溫度和沖刷作用下導致界面開裂，進而大大降低了復合材料的界面導電性，同時發揮鈦的強度優勢。?

發明內容

為了克服鉛與鈦之間難以形成有效的冶金結合，造成界面導電性差這一問題，以及充分發揮鈦的強度優勢，本發明提供了一種鈦-鉛復合陽極及其制備方法，能夠有效提高鉛與鈦之間的冶金結合，從而提高復合材料的強度和界面導電性能。?

一種鈦-鉛復合陽極，由鈦板、鈦-錫-鉛過渡層及鉛層組成。本發明根據鈦和鉛在錫中皆有較大的固溶度，采用錫作為過渡層，起到中間媒介作用，從而有效提高鉛與鈦之間的冶金結合。?

作為優選，鈦板上有螺紋孔，安裝鈦質螺釘，鈦質螺釘將鈦板和鉛層連接起來，起到緊固和支撐鉛層的作用，進一步降低鉛層自重和槽液沖刷的不利影響，從而大大提高復合材料的強度和界面導電性能。?

作為優選，螺釘露出鈦板面的高度不大于鉛層厚度且不小于鉛層厚度的一半，以保證獲得可靠的緊固和支撐作用。?

該鈦-鉛復合陽極用于有色金屬濕法冶金和電鍍。?

本發明提供了鈦-鉛復合陽極的制備方法，包括下列步驟：清洗鈦板；通過熱浸鍍方法在鈦板表面制備一層錫；將鍍錫鈦板固定在鑄模中澆入鉛液，待其自然冷卻后即可獲得鈦-鉛復合陽極。?

作為優選，清洗鈦板步驟為通過噴砂、噴丸、磨床、砂紙或鋼絲刷等機械方法去除表面氧化膜；采用丙酮、酒精等有機溶劑去除表面油污；水洗后，在HF及HNO₃混合酸溶液中室溫浸至發紅煙，直至板面光亮為止，以進一步除去鈦板表面氧化膜；再次水洗后，在真空干燥箱中干燥處理，盡可能減少重新氧化并防止水分進入錫液中。?

作為優選，在鈦板清洗前先在鈦板上加工螺紋孔并安裝鈦質螺釘，螺釘露出鈦板面的高度不大于鉛層厚度且不小于鉛層厚度的一半。?

作為優選，在鈦板表面熱浸鍍錫的方法是：通過覆蓋木炭、云母、磷粉、鈰粉或通入氬氣等保護條件下在電阻爐中將錫熔化，熔化溫度范圍400-700℃；然后將干燥的鈦板浸入錫液中，保持3-10分鐘，進行熱浸鍍錫處理；熱浸鍍結束后取出快速水冷，以盡可能減少錫在空氣中氧化。此處鈦板浸入錫液中的保持時間為3-10分鐘，時間相對普通鋼、銅熱浸鍍錫工藝較長，以獲得較厚的錫層。?

作為優選，錫在電爐中的熔化溫度范圍為400-700℃。錫的熔點在231.80℃，此處采用遠高于錫熔點的溫度，是因為即使經過去除氧化膜的清洗操作，但是仍不能完全避免表面重新氧化，較高的錫液溫度可以加快錫的熱浸鍍速度，縮短熱浸鍍時間。?

作為優選鑲鑄鉛的步驟是：將鍍錫鈦板固定在鑄模中；在電阻爐中熔化鉛，熔化溫度范圍為350-550℃，然后澆入鑄模中，待其凝固后取出自然冷卻，即可獲得鈦-鉛復合陽極。?

本發明的技術效果是：觀察本發明鈦-鉛復合材料界面處的掃描電鏡及能譜照片可知，復合材料界面處結合良好，界面處出現了鈦-錫-鉛三種元素濃度過渡區，說明此處存在元素之間的相互擴散，因而實現了界面冶金結合。?

附圖說明

圖1為實施例1的鈦-鉛復合材料界面處的掃描電鏡照片。?

圖2為實施例1的鈦-鉛復合材料界面處的掃描能譜照片。?

圖3為實施例2的鈦-鉛復合材料界面處掃描電鏡照片。?

圖4為實施例3的鈦-鉛復合材料界面處掃描電鏡照片。?

圖5為實施例4的鈦-鉛復合材料界面處掃描電鏡照片。?