[發明專利]一種泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810607780.4
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108774737B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 郭忠誠;黃惠;潘明熙;符德正;陳步明;董勁;冷和
• 申請（專利權）人: 昆明理工恒達科技股份有限公司;昆明理工大學
• 主分類號: C25B11/03
• 分類號: C25B11/03;C25B11/04;C25C7/02;C23C28/02
• 代理公司: 53106 昆明大百科專利事務所
• 代理人: 李云

一種泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料的制備方法，先對泡沫金屬基材進行面處理，在泡沫金屬基材表面形成錫鉍合金層，再制備納米氧化物復合鉛合金，之后采用雙金屬連續擠壓包覆機，將納米氧化物復合鉛合金包覆復合在表面已形成錫鉍合金層的泡沫金屬基材上，制備得到高效析氧電催化泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料。本發明制備得到的泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料，充分發揮了納米氧化物復合鉛合金的高效析氧電催化活性和泡沫金屬基材的優勢，具有質量輕、導電性好、高效析氧電催化性和高耐蝕性等特點，同時可降低資源消耗、節約能源。

技術領域

本發明屬于濕法冶金電極材料技術領域。

背景技術

濕法冶金行業中陽極材料都是以鉛及鉛合金為主，通過現有技術生產的鉛基陽極材料，都存在機械強度低、質量重、電導率低、電催化活性差等問題，繼而，造成了在濕法冶金過程中，槽電壓高、電流效率低、電積能耗高等問題。

目前，關于泡沫金屬基復合材料的制備方法公開的專利較多，但生產過程中均采用了電鍍復合法，此方法易產生大量金屬離子污水，后期需續投入較高處理成本。如中國專利CN 1062084C“鉛酸蓄電池負極泡沫鉛板柵的制作方法”公開了一種泡沫銅為基體，經電鍍Pb-Sn合金和純Pb，制備一種多孔的泡沫Pb板柵。該制備方法中采用電鍍法沉積復合鉛及鉛合金，此工藝易產生大量含金屬離子污水，且通過電鍍法制備較厚鉛合金復合層所需時間較長，電鍍得到的鉛及鉛合金致密性較差，如果試用于含氯離子強酸濕法冶金體系，耐蝕性較差，試用壽命較短。中國專利CN 100449828C“鉛酸蓄電池泡沫鈦基正負電極板柵材料及制造方法”公開了一種在三維網狀結構的泡沫鈦上電鍍二氧化鉛或純鉛，制備板柵材料。該制備方法中同樣采用了傳統的電鍍復合法，會有金屬離子污水產生，且其在鈦基材表面復合電鍍的二氧化鉛或純鉛致密性差，不能用于濕法冶金行業。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的不足，提供一種制備工藝簡單，易操作，可廣泛運用于高性能陽極板工業生產中的高效析氧電催化泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料的制備方法，以制備得到具備質量輕、導電性好、高效析氧電催化性和高耐蝕性等特點的泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料的制備方法，包括下述步驟：

(1)泡沫金屬基材的表面處理：先用全自動高速毛刷拋光機去除泡沫金屬基材表面的氧化膜，再通過真空磁控濺鍍在泡沫金屬基材表面形成錫鉍合金層；

(2)納米氧化物復合鉛合金的制備：在氬氣氣氛保護下，將鉛合金投入真空微重力熔煉爐中，爐溫控制在350～450℃，待鉛合金完全熔化后，稱取納米氧化物加入鉛合金熔液中，其中納米氧化物占鉛合金質量的0.01％～0.1％，控制爐溫在500～700℃，保溫30min～120min，至納米氧化物分散均勻，得到納米氧化物復合鉛合金；

(3)泡沫金屬基鉛合金復合材料的制備：采用雙金屬連續擠壓包覆機，將納米氧化物復合鉛合金包覆復合在表面已形成錫鉍合金層的泡沫金屬基材上，制備得到高效析氧電催化泡沫金屬基鉛合金復合陽極材料。

上述步驟(1)中，在泡沫金屬基材表面形成的錫鉍合金層的厚度為0.2～3μm。步驟(3)中，控制雙金屬連續擠壓包覆機主機轉速1.5～8.5rpm、加熱塊溫度200～350℃，控制納米氧化物復合鉛合金的復合層厚度2～5mm。

本發明所述的泡沫金屬基材為泡沫鋁、泡沫銅、泡沫鎳和泡沫鈦中的一種，泡沫金屬基材料的孔隙率≥75％，平均主孔徑0.5～1.0mm，材質厚度為1～5mm。所述的納米氧化物為β-MnO₂、γ-MnO₂、RuO₂和SnO₂中的一種或幾種，納米氧化物的平均粒度為50～150nm。