一种电积锌阴极铝合金及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及锌电积用阴极板材料的制备方法技术领域。
【背景技术】
[0002]金属铝由于密度小、导电性好、在大气和酸性溶液中耐腐蚀性能好，表面容易形成一层很薄的与沉积锌晶体结构相差较大的钝化膜，作为沉积锌阴极使用，以铅银合金为阳极。在直流电作用下，溶液中带正电的锌离子向阴极移动，并在阴极放电沉积，其阴极反应为:Zn2++2e — Zn丨；溶液中带负电的离子向阳极移动，并在阳极放电，其阳极反应为:20H-2e — H20+l/202丨。阴极铝板长期暴露或浸泡在强酸中，一定程度会被腐蚀，从而影响电解效率和电解锌质量。近年来，随着工业迅速发展，矿产资源日益短缺，锌精矿中杂质含量尤其是氯含量越来越高。研究表明，铝及其合金在存在氯的环境中容易发生点蚀。氯含量的增加造成阴极消耗量大幅上升，由0.39片上升至1.11片，阴极消耗的增加造成了电解生产成本的升高。因此，提高锌电积用阴极铝耐腐蚀性能，延长铝板使用寿命成为亟待解决的问题。
[0003]中国专利CN201495302U公开了一种电解锌阴极板制备方法，提出在铝板两侧安装绝缘条，在极板裸露在电解液上部安装合成材料防腐条，但电解液仍可渗入，并腐蚀极板，延长寿命偏短；中国专利CN10178178A提出一种提高锌电积用铝板耐腐蚀性能的方法，采用特殊配置的乳制油，利用常规两辊不可逆、间歇式乳机对铝材进行乳制，乳制后立即采用硅酸钠处理，得到表面平整，且生成厚度大、致密的氧化膜，从而提高耐蚀性，但操作工艺复杂。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供一种耐腐蚀性和力学性能好、电流效率高、使用寿命长的电积锌阴极铝合金及其制备方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]—种电积锌阴极铝合金，该电积锌阴极铝合金是两相合金，包含阴极基体和中间合金，其中阴极基体是金属铝，中间合金是铬、镍和锰。
[0007]本发明所述铬、镍和锰按质量比1:1:1,以中间合金形式加入，中间合金与纯铝的质量比为1:3。
[0008]本发明所述电积锌阴极铝合金的制备方法如下:
[0009](I)金属铝和中间合金预处理:将金属铝和中间合金用除油剂进行除油，然后在330-350°C预热 2h,；
[0010](2)将上述经预处理的金属铝和中间合金，用电阻炉熔炼，当炉料软化时，在金属表面均匀撒一层氯盐作为覆盖剂，质量为熔炼合金总量的0.5%，待炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，然后将铝箔包裹的六氯乙烷作为精炼剂，质量为熔炼合金总量的0.3%，压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸，得到铝合金坯；
[0011](3)将上述获得的铝合金坯进行热乳，然后经过固溶处理和时效处理，获得电积锌阴极铝合金。
[0012]上述步骤⑴所述除油剂是由NaOH 24g/L、Na2C0332g/L和KC10343g/L组成的溶液。步骤⑵所述氯盐为55% KCl和45% NaCl的混合物。步骤⑵所述用电阻炉熔炼金属铝和中间合金，熔炼温度为720-1000°C。步骤(3)所述的时效处理为单时效处理或回归再时效处理。步骤(3)所述固溶处理的处理温度为500-600°C。步骤(3)所述时效处理的处理温度为100-250 °C。
[0013]经检测，本发明制备得到的四元铝合金板，耐腐蚀性和力学性能好、电流效率明显提高，可有效提高阴极的使用寿命，适用于锌电积用阴极板。
【附图说明】
[0014]图1是本发明电积锌阴极铝合金的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0015]本发明的电积锌阴极铝合金是两相合金，包含阴极基体和中间合金，其中阴极基体是金属铝，中间合金是铬、镍和锰。将铬、镍和锰按质量比1:1:1配比后以中间合金形式加入，中间合金与纯铝的质量比为1:3。
[0016]实施例1
[0017]电积锌阴极铝合金的制备方法如图1所示，具体如下:
[0018](I)将金属铝和中间合金用除油剂进行除油，然后在330_350°C预热2h ；
[0019](2)将上述经除油处理的金属铝和中间合金，用电阻炉熔炼，熔炼温度为720-1000°C ;当炉料软化时，在金属表面均匀撒一层氯盐作为覆盖剂，待炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，然后将铝箔包裹的六氯乙烷作为精炼剂压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸，得到铝合金坯；
[0020](3)将上述获得的铝合金坯进行热乳，然后进行固溶处理，再进行单时效处理，固溶处理温度为500-600°C，单时效处理温度为100-150°C，获得电积锌阴极铝合金。
[0021]实施例2
[0022](I)将铬、镍和锰按质量比1:1:1配比后以中间合金形式加入，将450g金属铝和150g中间合金，用除油剂进行除油，然后将金属铝和中间合金在350°C下预热2h ;
[0023](2)取上述经预处理的金属铝和中间合金，800°C下在电阻炉中进行熔炼，当炉料软化下塌时，在金属表面均匀撒一层覆盖剂；待炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，然后将铝箔包裹的精炼剂压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸；
[0024](3)将上述获得的铝合金坯进行热乳，然后在500°C进行2h固溶处理，再进行(150°(:，2411) +空冷+ (2501€，Ih) +水冷+ (150°C，24h)的回归再时效处理，最终获得电积锌阴极铝合金。回归再时效处理后的合金耐蚀性通常会优于单时效处理后的合金。
[0025]实施例3
[0026](I)将铬、镍和锰按质量比1:1:1配比后以中间合金形式加入，将450g金属铝和150g中间合金，用除油剂进行除油，然后将金属铝和中间合金在340°C预热2h ;
[0027](2)取上述经预处理的金属铝和中间合金，720°C下在电阻炉中进行熔炼，当炉料软化下塌时，在金属表面均匀撒一层覆盖剂。炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌。然后将铝箔包裹的精炼剂压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸；
[0028](3)将上述获得的铝合金坯进行热乳，然后在600°C进行2h固溶处理，再在100°C进行24h单时效处理，最终获得电积锌阴极铝合金。
[0029]实施例4
[0030](I)将铬、镍和锰按质量比1:1:1配比后以中间合金形式加入，将450g金属铝和150g中间合金，用除油剂进行除油，然后将金属铝和中间合金在350°C预热2h ；
[0031](2)取上述经预处理的金属铝和中间合金，1000°C下在电阻炉中进行熔炼，当炉料软化下塌时，在金属表面均匀撒一层覆盖剂。炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌。然后将铝箔包裹的精炼剂压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸；
[0032](3)将上述获得的铝合金坯进行热乳，然后在550°C进行2h固溶处理，再在120°C进行24h单时效处理，最终获得电积锌阴极铝合金。
[0033]实施例5
[0034](I)将铬、镍和锰按质量比1:1:1配比后以中间合金形式加入，将450g金属铝和150g中间合金，用除油剂进行除油，然后将金属铝和中间合金在350°C下预热2h ;
[0035](2)取上述经预处理的金属铝和中间合金，900°C下在电阻炉中进行熔炼，当炉料软化下塌时，在金属表面均匀撒一层覆盖剂。炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌。然后将铝箔包裹的精炼剂压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸；
[0036](3)将上述获得的铝合金坯进行热乳，然后在600°C进行2h固溶处理，再进行(150°(:，2411) +空冷+ (2501€，Ih) +水冷+ (150°C，24h)的回归再时效处理，最终获得电积锌阴极铝合金。回归再时效处理后的合金耐蚀性通常会优于单时效处理后的合金。
[0037]上述实施例中所用的除油剂中，每升溶液含有NaOH 24g/L、Na2C0332g/L和KC10343g/L，所述氯盐为55% KCl和45% NaCl的混合物。当炉料软化时，在金属表面撒的氯盐的质量为熔炼合金总量的0.5%。压入的精炼剂质量为熔炼合金总量的0.3%。
【主权项】
1.一种电积锌阴极铝合金，其特征在于，该电积锌阴极铝合金是两相合金，包含阴极基体和中间合金，其中阴极基体是金属铝，中间合金是铬、镍和锰。2.根据权利要求1所述的一种电积锌阴极铝合金，其特征在于，所述铬、镍和锰按质量比1:1:1,以中间合金形式加入，中间合金与纯铝的质量比为1:3。3.如权利要求1或2所述的一种电积锌阴极铝合金的制备方法，其特征在于，制备方法如下: (1)金属铝和中间合金预处理:将金属铝和中间合金用除油剂进行除油，然后在330-350 °C 预热 2h ； (2)将上述经预处理的金属铝和中间合金，用电阻炉熔炼，当炉料软化时，在金属表面均匀撒一层氯盐作为覆盖剂，质量为熔炼合金总量的0.5%，待炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，然后将铝箔包裹的六氯乙烷作为精炼剂，质量为熔炼合金总量的0.3%，压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸，得到铝合金坯； (3)将上述获得的铝合金坯进行热乳，然后经过固溶处理和时效处理，获得电积锌阴极招合金。4.根据权利要求3所述的一种电积锌阴极铝合金的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)所述除油剂是由NaOH24g/L、Na2C0332g/L和KC10343g/L组成的溶液。5.根据权利要求3所述的一种电积锌阴极铝合金的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)所述氯盐为55%KCl和45% NaCl的混合物。6.根据权利要求3所述的一种电积锌阴极铝合金的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)所述的时效处理为单时效处理或回归再时效处理。7.根据权利要求3所述的一种电积锌阴极铝合金制备方法，其特征在于，上述步骤(2)所述用电阻炉熔炼金属铝和中间合金，熔炼温度为720-1000°C。8.根据权利要求3所述的一种电积锌阴极铝合金制备方法，其特征在于，上述步骤(3)所述固溶处理的处理温度为500-600°C。9.根据权利要求3所述的一种电积锌阴极铝合金制备方法，其特征在于，上述步骤(3)所述时效处理的处理温度为100-250°C。
【专利摘要】一种电积锌阴极铝合金及其制备方法，该电积锌阴极铝合金包含阴极基体金属铝和中间合金铬、镍、锰。制备方法是将金属铝和中间合金经除油处理后用电阻炉熔炼，当炉料软化时，在金属表面均匀撒一层氯盐作为覆盖剂，质量为熔炼合金总量的0.5％，待炉料完全熔化后由下向上进行搅拌，然后将铝箔包裹的六氯乙烷作为精炼剂，质量为熔炼合金总质量的0.3％，压入熔体中进行精炼，最后扒渣、浇铸，得到铝合金坯，再经过热轧、固溶处理和时效处理，获得电积锌阴极铝合金。本发明制备得到的四元铝合金板，具有优良的耐蚀性和导电性，适用于锌电积用阴极板。
【IPC分类】C25C7/02, C25C1/16, C22F1/04, C22C21/00, C22C1/03
【公开号】CN105220024
【申请号】CN201510759943
【发明人】黄惠, 栗韬, 郭忠诚
【申请人】昆明理工大学, 昆明理工恒达科技股份有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月10日