[其他]金屬電解精煉用的粉末冶金陰極母板及其制造工藝

無效

• 申請號: 85104858
• 申請日: 1985-06-26
• 公開（公告）號: CN85104858A
• 公開（公告）日: 1987-01-07
• 發明（設計）人: 趙昌森
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C25C7/02
• 分類號: C25C7/02;B22F3/12;B22F3/18
• 代理公司: 中國法律事務公司
• 代理人: 張永虎,陸菊華

本發明為電解精煉銅、鎳、鈷等有色金屬用的粉末冶金陰極母板以及該種母板的制造方法。

目前，在金屬電解精煉銅、鎳、鈷等有色金屬生產中，通常采用銅及銅合金板或不銹鋼板或熔煉變形鈦板制成的陰極母板。這幾種材料各有缺點，都不是較理想的陰極母板材料。銅及銅合金陰極母板具有良好的導電性，但不耐腐蝕;此外，在母板上生成的種板不易剝離，要在陰極母板上涂隔離劑，這既增加了成本，又污染了電解液，同時殘片率高，勞動強度大。不銹鋼陰極母板耐腐蝕，但導電性差，種板也不易剝離，也要涂隔離劑。熔煉變形鈦做陰極母板，耐腐蝕，其表面氧化膜使種板易于剝離，無需涂隔離劑，產片率高達90%以上，但這種材料價格高，導電性差，使用鈦陰極母板的槽電壓比用銅陰極母板的槽電壓高出10-30%。此外，使用鈦母板存在與導電耳環的連接問題。當與鈦導電耳環連接時電解沉積慢，生產周期長，當與銅耳環連接時，由于鈦與銅直接焊接產生脆性化合物，而只能采用螺栓連接或鉚接，但鈦和銅間存在電位腐蝕長期使用時連接處易松動，不僅引起槽電壓升高10-40%，而且減少了母板的使用壽命。美國TMS論文集中A77-8論文指出，在低電流密度時，鈦母板與銅耳環用不銹鋼螺釘連接，使用壽命為6-12個月;鈦母板與銅耳環間用銅鉚釘連接，其工作壽命為24-36個月。由于母板與耳環的材料不同，必然存在著電位腐蝕問題，影響使用壽命。在高電流密度的情況下，必須使用固定連接，用鈦芯銅棒或者銅芯鈦棒做成導電耳環，其中鈦芯銅棒的導電耳環使用壽命在三年以上，但這種連接結構復雜而且成本高，要將用做導電耳環的銅包鈦棒鉆孔露出其中的鈦芯，然后將鈦芯與鈦母板通過鈦柱焊接相連。

昭42-24984文獻提出了一種鈦包銅復合電極板，除母板的上端面露出銅以外，其余諸面全部由鈦所包覆，這種電極的缺點是同樣存在與導電耳環連接的問題，又由于母板一端露銅不耐腐蝕，不適合電解精煉鎳、鈷使用。

復合金屬板的制造方法很多，昭42-24984專利提出了兩種板材（鈦與銅）爆炸成型工藝。將爆炸成型復合的鈦色銅板經熱軋、酸洗、冷軋等工序制成電極。這種電極由于使用熔煉加工的金屬板，價格較高，制造工藝、設備也較復雜。美國專利U.S4256810提出的用粉末軋制、燒結工藝生產的高導電鈦電極，這種工藝生產的電極存在如下問題：（1）電極主要由兩層燒結鈦粉構成，由于鈦粉的導電率遠比銅低，要達到電解時所需電流密度，只有加大鈦板橫截面或加大電流，前者耗費鈦材多，后者增加了電能消耗，都不適于做金屬電解精煉的陰極母板。（2）內芯與外層在壓制或軋制后要在1600-1800°F下真空燒結2～3小時，因而形成大量銅-鈦脆性化合物，降低了材料強度，減少了電極的使用壽命，因而也不適于做金屬電解精煉的陰極母板。（3）由于采用粉末軋機，直接軋制復合板再真空燒結，對于一般金屬電解精煉所使用的800×800mm左右的陰極母板，則需要大規格的粉末軋機和真空燒結爐，不僅耗能大，設備工藝復雜，而且這種大規格的粉末軋機不易得到或往往不能得到充分使用。日本專利許公報昭57-41521介紹了鈦板粉末熱軋法，是將鈦粉置于可塑性包套中，振動包套使鈦粉密實，抽真空，封口，然后進行熱軋。這種方法的優點是在熱軋過程中使燒結和致密化同時進行，工藝簡單，但不能用于生產復合板材，只能用于單一金屬粉或合金粉末的軋制成型。

本發明的目的在于制造各種形式的復合陰極母板，它具有導電率高，耐腐蝕，易剝離種板的優點。

本發明的另一個目的是制造出適用于銅、鎳、鈷等金屬電解精煉用的復合陰極母板。

本發明的第三個目的是要找出一種適合大尺寸復合陰極母板的生產工藝，工藝簡單，生產費用低。

本發明的第四個目的是要在母板與導電耳環之間實現結構簡單導電良好的連接。

最后，本發明的目的是要使用價格低廉的材料制造陰極母板。