一种铝/铅阳极板及其制备方法

摘要

本发明涉及阳极板制备技术领域，尤其涉及一种铝/铅阳极板及其制备方法。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：以外表面为铜层的基板为基体浇铸铅银合金的合金液，得到阳极板预产物；将所述阳极板预产物依次进行热处理和轧制，得到铝/铅阳极板；所述铅银合金为以铅和银为基体元素的合金。所述铜层在铝与铅之间同时形成金属间化合物，能够有效的提高铅和铝之间的结合性能以及导电能力，可以大大降低整个阳极板的电阻，减少因电阻过大而引起的电能消耗。同时，本发明所述的制备方法得到的铝/铅阳极板中的铝骨架达到使用寿命可以进行回收，重新制造新的复合材料，有利于资源的回收利用。

权利要求

1.一种铝/铅阳极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以外表面为铜层的基板为基体浇铸铅银合金的合金液，得到阳极板预产物；

将所述阳极板预产物依次进行热处理和轧制，得到铝/铅阳极板；

所述铅银合金为以铅和银为基体元素的合金；

所述铅银合金中银的质量含量为5～13％；

所述热处理的温度为260～500℃，保温时间为3～10h；

所述热处理前，还包括对所述阳极板预产物进行轧制，所述热处理前的轧制的温度为

250℃，所述轧制的时间为5～10min。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述外表面为铜层的基板为铝铜复合板或镀有铜层的铝板。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述镀有铜层的铝板的制备方法，包括以下步骤：

将铝板依次进行打孔、电镀和热处理，得到镀有铜层的铝板；

所述打孔后，剩余铝板的体积为所述打孔前的体积的30％～70％；

2

所述电镀的电流密度为100～500A/m，所述电镀的时间为1～3h；

所述热处理的温度为400～500℃，所述热处理的时间为2～5h。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铝铜复合板的制备方法，包括以下步骤：

将一片铝板置于两片铜板之间，在500～550℃下轧制8～12min，得到铝铜复合板；

或将铝板置于熔融的铜液中，在1100～1200℃下热浸镀1～3s，得到铝铜复合板。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，进行所述浇铸前，将所述以外表面为铜层的基板在铅液中浸渍；

所述浸渍的温度为300～600℃，所述浸渍的时间为10～30min。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铅银合金的合金液的温度为600～

700℃。

7.权利要求1～6任一项所述的制备方法制备得到的铝/铅阳极板。

说明书

一种铝/铅阳极板及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及阳极板制备技术领域，尤其涉及一种铝/铅阳极板及其制备方法。

背景技术

[0002] 湿法冶金在现代冶金工业中有着非常重要的意义和作用，在目前的湿法冶金行业中，大部分精炼方式都离不开电解，而在使用电解精炼时，往往会因为阳极板的缺点造成不
必要的浪费和消耗，比如由于阳极板的电阻过大，要达到所需的电流面积，必需要提高槽电
压，这就增加了电量的消耗；其次，过大的槽电压也容易导致在电解过程中对阳极板的电化
学腐蚀，这极大的缩短了阳极板的使用寿命。因此，解决阳极板的电阻过大和电化学腐蚀问
题是目前的研究热点。

[0003] 铅在湿法冶金行业中有着重要的应用。现有的铅极板主要使用铅银合金液或铅液进行浇铸，铅银合金作为极板并不能有效地提高材料的电导率，并且在使用一段时间之后
会出现明显的弯曲，而采用铝板和铅进行浇铸时并不能很好的结合在一起，进而也不能有
效地提高材料的电导率。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种铝/铅阳极板及其制备方法，利用本发明所述的制备方法制备得到的铝/铅阳极板具有良好的导电性，能够有效的避免在电解过程中由于槽电
压过大导致的对阳极板的电化学腐蚀。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

[0006] 本发明提供了一种铝/铅阳极板的制备方法，包括以下步骤：

[0007] 以外表面为铜层的基板为基体浇铸铅银合金的合金液，得到阳极板预产物；

[0008] 将所述阳极板预产物依次进行热处理和轧制，得到铝/铅阳极板；所述铅银合金为以铅和银为基体元素的合金。

[0009] 优选的，所述外表面为铜层的基板为铝铜复合板或镀有铜层的铝板。

[0010] 优选的，所述镀有铜层的铝板的制备方法，包括以下步骤：

[0011] 将铝板依次进行打孔、电镀和热处理，得到镀有铜层的铝板；

[0012] 所述打孔后，剩余铝板的体积为所述打孔前的体积的30％～70％；

[0013] 所述电镀的电流密度为100～500A/m2，所述电镀的时间为1～3h；

[0014] 所述热处理的温度为400～500℃，所述热处理的时间为2～5h。

[0015] 优选的，所述铝铜复合板的制备方法，包括以下步骤：

[0016] 将一片铝板置于两片铜板之间，在500～550℃下轧制8～12min，得到铝铜复合板；

[0017] 或将铝板置于熔融的铜液中，在1100～1200℃下热浸镀1～3s，得到铝铜复合板。

[0018] 优选的，进行所述浇铸前，将所述以外表面为铜层的基板在铅液中浸渍；

[0019] 所述浸渍的温度为300～600℃，所述浸渍的时间为10～30min。

[0020] 优选的，所述铅银合金中银的质量含量为1～15％。

[0021] 优选的，所述铅银合金的合金液的温度为600～700℃。

[0022] 优选的，所述热处理的温度为260～500℃，保温时间为3～10h。

[0023] 优选的，所述热处理前，还包括对所述阳极板预产物进行轧制；

[0024] 所述轧制的温度为250℃，所述轧制的时间为5～10min。

[0025] 本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的铝/铅阳极板。

[0026] 本发明提供了一种铝/铅阳极板的制备方法，包括以下步骤：以外表面为铜层的基板为基体浇铸铅银合金的合金液，得到阳极板预产物；将所述阳极板预产物依次进行热处
理和轧制，得到铝/铅阳极板；所述铅银合金为以铅和银为基体元素的合金。本发明在铝和
铅之间增加一层铜层，所述铜层在铝与铅之间同时形成金属间化合物，能够有效提高铅和
铝之间的结合性能以及导电能力，可以大大降低整个阳极板的电阻，减少因电阻过大而引
起的电能消耗，同时有效减少在电解过程中阳极板所产生的电化学腐蚀，并且能够保证极
板在使用的过程中始终保持直立状态，不出现弯曲的情况，避免出现传统的阳极板在使用
一段时间后由于腐蚀而出现弯曲，导致阴极板上金属电极不均匀、疏松等现象。同时，本发
明所述的制备方法得到的铝/铅阳极板中的铝骨架在达到使用寿命后，可以进行回收，重新
制造新的复合材料，有利于资源的回收利用。

附图说明

[0027] 图1为本发明实施例1所述的铝/铅阳极板的结构示意图；

[0028] 图2为本发明实施例1所述的铝/铅阳极板的剖面显微图。

具体实施方式

[0029] 本发明提供了一种铝/铅阳极板的制备方法，包括以下步骤：

[0030] 以外表面为铜层的基板为基体浇铸铅合金的合金液，得到阳极板预产物；

[0031] 将所述阳极板预产物依次进行热处理和轧制，得到铝/铅阳极板；

[0032] 所述铝银合金为以铅和银为基体元素的合金。

[0033] 在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。

[0034] 本发明以外表面为铜层的基板为基体浇铸铅银合金的合金液，得到阳极板预产物。在本发明中，所述铅银合金中银的质量含量优选为1～15％，更优选为5～13％，最优选
为7～12％，所述铅银合金的合金液的温度优选为600～700℃，更优选为620～680℃，最优
选为640～660℃。在本发明中，所述铅银合金的温度可以进一步的保证铅银合金的合金液
具有良好的流动性，并使合金液在所述温度下更好的扩散到铜中。在本发明中，所述铅银合
金为以铅和银为基体元素的合金，对所述铅银合金的具体种类没有任何特殊的限定，采用
本领域技术人员熟知的种类即可。

[0035] 在本发明中，所述外表面为铜层的基板优选为铝铜复合板或镀有铜层的铝板。

[0036] 在本发明中，所述镀有铜层的铝板优选通过制备得到，所述镀有铜层的铝板的制备方法，优选包括以下步骤：

[0037] 将铝板依次进行打孔、电镀和热处理，得到镀有铜层的铝板；

[0038] 所述打孔后，剩余铝板的体积为所述打孔前的体积的30％～70％；

[0039] 所述电镀的电流密度为100～500A/m2，所述电镀的时间为1～3h；

[0040] 所述热处理的温度为400～500℃，所述热处理的时间为2～5h。

[0041] 本发明对所述打孔的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的打孔方式进行即可。所述打孔后，剩余铝板的体积为所述打孔前的体积的30％～70％，优选为
40％～60％，更优选为45％～50％，最优选为50％；控制剩余铝板的体积占所述打孔前的体
积比能够更有利于提高铝板整体的电导率，当所述体积比为50％时，其电导率较未打孔铝
板的电导率提高1倍以上。在本发明中，上述体积比优选通过控制打孔的数量和孔径来实
现。在本发明的具体实施例中，在1000*1000*6mm的铝板上，打孔；所述孔的数量为110个，所
述孔的排列方式为纵向排列为10个，横向排列为11个。

[0042] 所述打孔完成后，本发明优选将打孔后的铝板放在10mol/L的盐酸中酸洗1min。

[0043] 在本发明中，所述电镀法所用电解液优选为1mol/L的硫酸铜溶液；所述电镀法的2 2 2
电流密度优选为100～500A/m，更优选为150～300A/m ，最优选为200A/m ；电镀时间优选为
1～3h，更优选为1.5～2.5h，最优选为2h。在本发明中，所述热处理的温度优选为400～500
℃，更优选为400℃；所述热处理的时间优选为2～5h，更优选为5h。

[0044] 在本发明中，所述镀有铜层的铝板中铜层的厚度优选为50～200μm，更优选为75～150μm，最优选为100μm。

[0045] 在本发明中，所述铝铜复合板的制备方法，优选包括以下步骤：

[0046] 将一片铝板置于两片铜板之间，在500～550℃下轧制8～12min，得到铝铜复合板；

[0047] 或将铝板置于熔融的铜液中，在1100～1200℃下热浸镀1～3s，得到铝铜复合板。

[0048] 本发明将一片铝板置于两片铜板之间，在500～550℃下轧制8～12min，得到铝铜复合板；在本发明中，所述铝板的厚度优选为4～10mm，更优选为6mm；所述两片铜板的厚度
独立地优选为1～3mm，更优选为2mm。在本发明中，所述轧制的温度优选为500～550℃，更优
选为510～550℃，最优选为520～550℃；所述轧制的时间优选为8～12min，更优选为9～
11min，最优选为10min。所述轧制后铜层的厚度优选为1.5～2mm，更优选为1.8mm；铝板的厚
度优选为4～10mm，更优选为6mm。

[0049] 在本发明中，所述轧制可以更进一步的获得结合致密、导电性良好的基板。

[0050] 轧制完成后，本发明优选将轧制得到的铝铜复合板进行切割得到所需形状。

[0051] 本发明将铝板置于熔融的铜液中，在1100～1200℃下热浸镀1～3s，得到铝铜复合板。在本发明中，所述热浸镀的温度优选为1150℃，所述热浸镀的时间优选为2s。在本发明
中，所述热浸镀后的铝板和铜镀层之间形成了金属化合物，金属化合物有利于增强铝和铜
之间的导电性，可以得到导电性良好的基体。在本发明中，热浸镀法中的铝板为打孔铝板或
不打孔铝板。

[0052] 在本发明中，当在电解锰等环境较为恶劣的电解过程中，需要电解液的流速>0.5m/s时，优选选择打孔的镀有铜层的铝板；当在锌电解等环境较为温和的电解过程中，需
要电解液的流速为0.1～0.5m/s时，优选选择铝铜复合板。

[0053] 在本发明中，进行所述浇铸前，优选将所述以外表面为铜层的基板在铅液中浸渍；在本发明中，所述浸渍的温度优选为300～600℃，更优选为350～550℃，最优选为400～500
℃；所述浸渍的时间优选为10～30min，更优选为15～25min，最优选为18～22min。所述浸渍
完成后，优选将所述外表面为铜层的基板提拉出铅液中，本发明对所述提拉没有任何特殊
的限定，采用本领域技术人员熟知的提拉过程进行即可。

[0054] 在本发明中，所述浸渍和提拉过程可以使得铜层在高温铅液中镀上一层铅层，更进一步的保证在后续的浇铸步骤中使基体与银铅合金更好的结合在一起，有效的提高导电
性。

[0055] 在本发明中，所述浇铸的具体过程优选为将所述外表面为铜层的基板放入模具中，将铅银合金的合金液倒入模具中，待完全冷却后取出，得到阳极板预产物。

[0056] 得到阳极板预产物后，本发明将所述阳极板预产物依次进行热处理和轧制，得到铝/铅阳极板。在本发明中，所述热处理的温度优选为260～500℃，更优选为270～300℃，最
优选为280℃；保温时间优选为3～10h，更优选为6～9h，最优选为7～8h。

[0057] 在本发明中，所述热处理可以保证获得结合良好、导电性良好的复合材料。

[0058] 在本发明中，所述热处理前还优选包括对所述阳极板预产物进行轧制，本发明对所述轧制的其它条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的轧制条件即可(轧
制前的复合材料的厚度为15～16mm，轧制后的复合材料的厚度为14～15mm)。

[0059] 在本发明中，在所述热处理前对所述阳极板预产物进行轧制处理能够更进一步的提高界面的结合程度，提高后续热处理工艺的效果。

[0060] 所述热处理完成后，本发明进行轧制的温度优选为250℃，轧制的时间优选为5～10min。在本发明中，所述轧制前的厚度优选为14～15mm，所述轧制后的厚度优选为12～
13mm。

[0061] 本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的铝/铅阳极板。

[0062] 下面结合实施例对本发明提供的铝/铅阳极板及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

[0063] 实施例1

[0064] 将1000*1000*6mm的铝板均匀打孔，打孔数量为110个孔，纵向排列为10个，横向排列为11个孔(剩余铝板的体积为所述打孔前的体积的50％)；

[0065] 将打孔后的铝板置于10mol/L的盐酸中进行酸洗1min后，置于电解槽内(电解液为2
1mol/L的硫酸铜溶液)，在200A/m的电流密度下进行电镀1h，得到镀有铜层的铝板；

[0066] 将所述镀有铜层的铝板置于模具中，将银含量为8wt％的铅银合金的合金液(600℃)浇铸至模具中，得到阳极板预产物；

[0067] 将所述阳极板预产物依次进行热处理(300℃，5h)和轧制(250℃，5min)，得到厚度为12～13mm的铝/铅阳极板(铝板体积占所述铝/铅阳极板的百分数为30％，结构示意图如
图1所示)；

[0068] 将所述铝/铅阳极板的剖面进行显微镜测试，测试结果如图2所示，由图2可知，界面处铝和铜镀层结合良好，铜镀层和铅结合良好，结合良好的界面有助于提高材料的导电
性，进一步提高材料的性能；

[0069] 将所述铝/铅阳极板在模拟锌电解实验中，使用10个月后，腐蚀深度为1.5mm；其电导率为51.6iacs，使用寿命为18～20个月。

[0070] 实施例2

[0071] 将1000*1000*6mm的铝板置于两片大小相同的铜板之间，进行轧制(550℃，10min)，得到铝铜复合板(铝板厚度为5mm，单层铜层的厚度为1.8mm)；将所述铝铜复合板进
行切割成所需的形状；

[0072] 将所述铝铜复合板在铅液中浸渍(400℃，10min)后，提拉出所述铅液，得到挂铅后的铝铜板；

[0073] 将所述挂铅后的铝铜板置于模具中，将银含量为8wt％的铅银合金的合金液(600℃)浇铸至模具中，得到阳极板预产物；

[0074] 将所述阳极板预产物依次进行热处理(300℃，5h)和轧制(250℃，5min)，得到厚度为10mm的铝/铅阳极板；

[0075] 将所述铝/铅阳极板在模拟锌电解实验中，使用10个月后，腐蚀深度为1.5mm；其电导率为51.8iacs，使用寿命为18～20个月。

[0076] 实施例3

[0077] 将1000*1000*6mm的铝板均匀打孔，打孔数量为110个孔，纵向排列为10个，横向排列为11个孔；

[0078] 将打孔后的铝板置于10mol/L的盐酸中进行酸洗1min后，置于电解槽内(电解液为2
1mol/L的硫酸铜溶液)，在100A/m的电流密度下进行电镀1h，得到镀有铜层的铝板；

[0079] 将所述镀有铜层的铝板在铅液中浸渍(400℃，10min)后，提拉出所述铅液，得到挂铅后的铝板；

[0080] 将所述挂铅后的铝板置于模具中，将银含量为8wt％的铅银合金的合金液(600℃)浇铸至模具中，得到阳极板预产物；

[0081] 将所述阳极板预产物依次进行热处理(300℃，5h)和轧制(250℃，5min)，得到厚度为12～13mm的铝/铅阳极板；

[0082] 将所述铝/铅阳极板在模拟锌电解实验中，使用10个月后，腐蚀深度为1.5mm；其电导率为53.2iacs，使用寿命为18～20个月。

[0083] 实施例4

[0084] 将1000*1000*6mm的铝板均匀打孔，打孔数量为110个孔，纵向排列为10个，横向排列为11个孔；

[0085] 将打孔后的铝板置于10mol/L的盐酸中进行酸洗1min后，置于电解槽内(电解液为2
1mol/L的硫酸铜溶液)，在100A/m的电流密度下进行电镀1h，得到镀有铜层的铝板；

[0086] 将所述镀有铜层的铝板置于模具中，将银含量为8wt％的铅银合金的合金液(600℃)浇铸至模具中，得到阳极板预产物；

[0087] 将所述阳极板预产物依次进行轧制、热处理(300℃，5h)和轧制(250℃，5min)，得到厚度为12～13mm的铝/铅阳极板；

[0088] 将所述铝/铅阳极板在模拟锌电解实验中，使用10个月后，腐蚀深度为1.5mm；其电导率为53.3iacs，使用寿命为18～20个月。

[0089] 实施例5

[0090] 将1000*1000*6mm的铝板置于温度为1150℃的熔融铜液之中进行热浸镀，热浸镀的时间为2s(铝板厚度为6mm，单层铜层的厚度为0.8mm)，得到铝铜复合板；

[0091] 将所述铝铜复合板在铅液中浸渍(400℃，10min)后，提拉出所述铅液，得到挂铅后的铝铜复合板板；

[0092] 将所述挂铅后的铝铜复合板板置于模具中，将银含量为8wt％的铅银合金的合金液(600℃)浇铸至模具中，得到阳极板预产物；

[0093] 将所述阳极板预产物依次进行热处理(300℃，5h)和轧制(250℃，5min)，得到厚度为10mm的铝/铅阳极板；

[0094] 将所述铝/铅阳极板在模拟锌电解实验中，使用10个月后，腐蚀深度为1.5mm；其电导率为55.8iacs，使用寿命为18～20个月。

[0095] 由以上实施例可知，本发明提供的制备方法制备得到的阳极板具有较高的导电率和使用寿命。

[0096] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。