[發明專利]一種鋁基鉛及鉛合金復合材料制備方法

無效

• 申請號: 201210083989.8
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102627002A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 郭忠誠;朱盤龍
• 申請（專利權）人: 昆明理工恒達科技有限公司
• 主分類號: B32B3/30
• 分類號: B32B3/30;B32B15/01;B32B15/20;B22D19/08
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

技術領域

本發明涉及應用于有色金屬濕法冶金、金屬表面處理、化學、電化學和化工等科學領域的金屬基復合材料，尤其是一種鋁基鉛及鉛合金復合材料制備方法。

背景技術

一般作為電解生產的電極材料必需滿足以下基本要求:(1)良好的導電性；?(2)耐腐蝕性強；(3)機械強度和加工性能好；?(4)使用壽命長、費用低；?(5)對電極反應具有良好的電催化性能。冶金工作者和科研工作者為開發性能更加優越的陽極材料進行了大量的研究和開發。綜合國內外目前的研究和使用情況，主要有以下四類：

1、鉛及鉛合金陽極

鉛和鉛合金陽極基本上能滿足生產需要，目前在有色金屬工業生產中得到廣泛應用。該陽極其主要優點在于具有較好的導電性能，且熔點、硬度小，易鑄造或壓延成型;在硫酸介質中較穩定；制造成本低等。其缺點是鉛及鉛基合金陽極存在析氧過電位高（接近1V）和表面鈍化膜不致密、電解過程中吸附大量不導電二氧化錳等，導致電解槽電壓高（如鋅電積為3.2～3.8V）；電積過程電流效率低（75～90%）；能耗高（如鋅電積為3200～3800千瓦時/噸）；陽極壽命短（6～12月）；陽極鉛的腐蝕產物易進入陰極產品，影響陰極產品質量；機械強度低,容易變形引起短路等。

?2、復合電催化鉛基陽極

此類陽極通過沉積、涂覆、鑲嵌等方法在鉛及鉛合金基體上復合入析氧電催化活性好和高的電化學穩定性的材料。該類電極與鉛-銀陽極相比，其主要優點在于多元鉛基合金和復合電催化鉛基陽極雖然改進了陽極的部分性能。其缺點是沒有從根本上解決其不足,特別是電解液中存在較多的Cl^?-?。Cl^?-?可能取代PbO₂?晶格中的氧離子,引起晶粒間的破壞,造成鉛基陽極被Cl^?-?嚴重腐蝕。

3、鈦基電催化陽極

????此類陽極以金屬鈦（Ti）為基體，主要有2?種電極:一是薄涂層鈦基陽極,其涂層厚度從幾微米到十幾微米;二是厚涂層鈦基陽極,其涂層厚度在0.?5mm?以上,甚至可達3mm?,此類陽極包括鈦基二氧化錳陽極(?Ti/?MnO₂?)?、鈦基二氧化鉛陽極(?Ti/?PbO₂?)?等。該類電極與鉛-銀陽極相比，其主要優點在于形狀尺寸非常穩定,可消除陽極鉛對產品的污染,?降低析氧超電位,?耐腐蝕性強。其缺點是制作技術要求高，電極在硫酸介質中使用壽命較短，而且此類陽極以鈦為基體材料成本高。

4、其它基體復合電催化陽極

此類復合電極材料以鉛合金、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。該電極與鉛-銀陽極相比，其主要優點在于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。其缺點是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鋁基鉛及鉛合金復合材料制備方法，本發明的優點在于可顯著降低生產成本，提高產品的機械強度，降低自重。該方法獲得的產品應用于濕法冶金工業，可顯著提高材料的導電性能，提高電流效率，顯著降低有色金屬電積過程的能耗，克服上述現有技術存在的不足。

本發明通過以下技術方案來實現

一種鋁基鉛及鉛合金復合材料，其特征是：材芯為鋁基材料，材芯表面粗糙帶毛刺并開有若干條沿長度方向的線狀燕尾槽,?鋁基材料外包覆有鉛及鉛合金包覆材料即為復合材料，復合材料外表面經增表處理有圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋。

所述的鋁基材料為Φ3～Φ20㎜的棒材或厚度2～5mm，寬30～1000mm的帶材，材質為純鋁或鋁合金。

所述的包覆材料為Φ7～Φ20㎜的棒材，形成的包覆材料層厚1.5～5㎜，材質為純鉛或鉛合金。

所述的鋁基材料表面粗糙帶毛刺，毛刺長小于0.5㎜，開有若干條線狀燕尾槽，每一條燕尾槽上寬0.5～3㎜，下寬0.75～5㎜，深0.5～2㎜。

所述的圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度0.2～1.5㎜，花紋圓弧半徑0.5～5㎜。

所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料的制備方法，包括如下工藝步驟：

1、鋁基材料經表面加工若干條沿長度方向的線狀燕尾槽；

2、加工好燕尾槽的鋁基材料表面拉毛處理；