[發(fā)明專利]一種銅電積用復(fù)合陽極板及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010048065.9
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111101153A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳步明;黃惠;冷和;郭忠誠;李學(xué)龍;李威;楊琛
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工恒達(dá)科技股份有限公司;昆明理工大學(xué);晉寧理工恒達(dá)科技有限公司;云南金鼎鋅業(yè)有限公司
• 主分類號: C25C1/12
• 分類號: C25C1/12;C25C7/02;C25D3/30;C23C2/10;B22D19/16;B22D17/00;C23C18/52;C23C18/36;C23C4/06;C23C4/126
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 付麗

本發(fā)明提供了一種銅電積用復(fù)合陽極板，包括導(dǎo)電梁、柵欄型陽極板支架、鉛或鉛合金固定架、絕緣護(hù)套；所述導(dǎo)電梁的表面設(shè)置有第一鉛合金層；所述柵欄型陽極板支架與所述導(dǎo)電梁垂直連接；所述柵欄型陽極板支架由若干根平行設(shè)置的陽極復(fù)合棒組成；所述鉛或鉛合金固定架垂直連接于所述柵欄型陽極板支架上；所述絕緣護(hù)套平行設(shè)置于所述柵欄型陽極板支架兩側(cè)。本申請還提供了所述銅電積用復(fù)合陽極板的制備方法。本發(fā)明提供的復(fù)合陽極板應(yīng)用于電積銅中，相比傳統(tǒng)的Pb?0.06wt％Ca?1.2wt％Sn陽極，槽電壓可降低300mV，使用壽命長延長2倍，電流導(dǎo)通效率提高4％以上，電流密度可升高到原來的3倍以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及銅電積技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅電積用復(fù)合陽極板及其制備方法。

背景技術(shù)

全濕法生產(chǎn)銅需要大量鉛合金材料陽極。目前，濕法電積銅時，電流密度一般在200～260A/m²范圍內(nèi)，電解周期在7～10d，每生產(chǎn)1萬噸銅需要3 000～4 000片陽極板，同時還要配備大量電解槽和不銹鋼陰極板，一次性投資大，回收周期長。在現(xiàn)有條件下，提高電流密度是提高電銅產(chǎn)量的有效方法之一。但電流密度提高，會使?jié)獠顦O化，導(dǎo)致槽電壓增大，并導(dǎo)致陰極銅顆粒變粗，陽極腐蝕速率加快，溶液中鉛離子含量提高。因此，提高電流密度時，必須同時加大電解液循環(huán)速度，適當(dāng)調(diào)整添加劑及改變陽極板結(jié)構(gòu)等。

目前，工業(yè)上使用的鉛合金陽極可在電解過程中形成氧化膜保護(hù)層，并在生產(chǎn)中有相對高的安全保障，但陽極表面氧化層的腐蝕會使電積槽內(nèi)產(chǎn)生有害物質(zhì),并對陰極造成污染。此外，電解過程中鉛合金陽極需要600mV的附加電勢與氧結(jié)合在其表面形成氧化鉛層，這將消耗每個電解槽30％的電力。為了解決電積銅帶來的環(huán)境問題和能源消耗問題，已開發(fā)出更高性能的陽極替代品。例如：

1)鉛基Pb-Co合金陽極和鉛基Pb-Co₃O₄復(fù)合陽極是以鉛或鉛合金為基體，在其表面復(fù)合電沉積Pb-Co或Pb-Co₃O₄合金層；Co₃O₄被廣泛用于電化學(xué)領(lǐng)域，具有優(yōu)異的電催化活性。試驗結(jié)果表明Co³⁺和Co₃O₄在銅電積過程中具有優(yōu)異的電催化活性；工業(yè)試驗表明以Pb合金為基體，在其表面復(fù)合沉積Pb-Co₃O₄復(fù)合合金層制得的陽極在電積銅過程中槽電壓比傳統(tǒng)Pb-Ca-Sn合金陽極降低了大約70mV，能耗降低了4％左右。Co₃O₄和Co的摻雜不僅可以降低析氧過電位，還可以增加陽極的耐腐蝕性；但鉛合金基體本身導(dǎo)電性差、易彎曲變形及易污染陰極產(chǎn)品等現(xiàn)象不可避免。

2)設(shè)置涂層鈦陽極：這種陽極是在鈦電極表面涂覆一層貴金屬氧化物(如RuO₂或IrO₂)，其優(yōu)點是能耗低(10％～17％)，不僅能夠避免電積槽內(nèi)鉛的沉積和對陰極產(chǎn)物的污染，而且還不必加入硫酸鈷；但這種陽極的主要缺點是使用壽命太短，材料成本太高。

3)以輕質(zhì)金屬鋁為內(nèi)芯與外層鉛合金通過熔鑄或電鍍的形式來互溶得到的陽極：但是仍存在一些難以解決的問題，一是解決不了鉛合金液的流動性以及大尺寸陽極板局部可能出現(xiàn)的孔洞；二是鍍層會出現(xiàn)一些晶界縫隙，電解時產(chǎn)生的氧氣透過鍍層的晶界縫隙氧化鋁基體，形成導(dǎo)電性差的三氧化二鋁膜層，惡化陽極性能。

4)有色金屬電積用柵欄型陽極板：改善了電解液的流動性能，提高了電解有色金屬收集的效果和質(zhì)量，避免了陰極板進(jìn)行起吊時，觸碰陽極板的缺陷；采用廉價的鋁棒作為基體，材料成本明顯降低，但依然存在界面電阻、壽命短和槽電壓高的缺點。

因此，進(jìn)一步開發(fā)一種高電流效率、能耗低、高電流密度下長期使用以及陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量高(含鉛少)的陽極十分必要。

發(fā)明內(nèi)容