阴极和阴极形成方法
【专利说明】阴极和阴极形成方法
[0001]本申请是2011年03月09日递交的申请号为200980135203.9，发明名称为“阴极和阴极形成方法”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于金属离子电解的阴极，以及一种阴极形成方法。特别地但不排它地，本发明涉及一种尤其适用于钴离子或镍离子从溶液中电解的阴极。
【背景技术】
[0003]将溶液中的金属离子电解以得到固态金属产物，是一种用于析出相对较纯的金属的公知技术。在金属离子溶液中放入固态阴极，并向该阴极施加电流，接着阴极上会发生金属的电沉积。定期将阴极和附着的金属产物从溶液中移除。然后，将固态金属产物从阴极上剥离，并且理想地，对阴极进行再利用。用于阴极的材料具有适宜的导电性，以使金属产物能够沉积。此外，阴极的材料使得金属产物能够容易地从阴极上移除，而金属产物又不会过早地分离。优选地，采用鲁棒性(robust)的阴极，这样阴极可以反复经受沉积以及剥离的循环，且在每一次循环之间只需对阴极进行最少的处理。
[0004]由于钻金属的电沉积具有固有的尚内应力，因此钻金属的电沉积尤为困难。若钻电沉积到镶有绝缘边沿衬条(edge strips)的标准平面不锈钢坯上，会导致钴金属板有过早地从阴极上分离的趋势。如果去除绝缘边沿衬条，钴金属在阴极周围生长，这就解决了金属从阴极上过早分离的问题。但是，钴金属更难从阴极上去除，且去除金属时很可能会导致阴极被破坏。阴极被破坏，就可能需要频繁地对每个阴极进行维修，这将导致工厂运营成本的增加。
[0005]将钴电沉积为多份是有利的，因为在下游流程中多份的钴电沉积更容易处理。
[0006]现有技术中，为解决钴电沉积中存在的难题所提出的方案是，制造阴极时将一层绝缘掩膜施加到不锈钢坯板上，这样一来，析出的导电金属部分就暴露在电解液中。
[0007]加拿大专利号1，078，324的专利披露了这样一种电极，其中掩膜是一种环氧涂料。导电部分相对于掩蔽层凹陷。这种阴极的问题之一是掩蔽膜暴露于电解液和剥离程序中的苛刻环境中。掩蔽膜很容易断裂和损坏，尤其是在导电部分的边缘。掩蔽膜的破坏会导致在损坏区域上形成金属沉积，而这又导致掩蔽膜进一步的损坏。这样一来，阴极就不能够使用，且每隔一段时间，必须从阴极上剥离掩蔽膜，清洗阴极，并重新施用新的掩蔽膜。
[0008]加拿大专利号1，066，657的专利披露了一种阴极，其中，将金属圆片贴到平板或线栅上。将绝缘树脂填充到圆片周围的空隙区域。可选地，将大型量规的刻痕钢丝贴到组件上，将树脂填入空隙区域，留下钢丝的弯曲处不被覆盖。在这些阴极中，导电部分要么与周围的绝缘树脂齐平，要么高出它。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服或至少缓解上述的一个或多个问题，并为消费者提供有用的或商业上的选择。
[0010]在一种形式中，尽管其不必是唯一的或最广泛的实施方式，本发明提供了一种用于接收金属电沉积的阴极，该阴极包括:
[0011]平面导电板；以及
[0012]位于该平面导电板的至少一个表面上的凸起部分，其中该平面导电板和该凸起部分一体成型。
[0013]该阴极还可以包括:
[0014]位于该凸起部分周围的绝缘材料，其中该凸起部分的表面始终暴露。
[0015]优选地，每个该凸起部分都具有平面上表面，其中该平面上表面的形状选自:基本上圆形、基本上方形、基本上菱形、或基本上锭形(lozenge)。
[0016]在一个优选实施例中，凸起部分形成位于平面导电板的前表面的前表面阵列和位于平面导电板的后表面的后表面阵列。优选地，前表面阵列具有与后表面阵列基本上相似的配置。可选地，前表面阵列具有与后表面阵列基本上不同的配置。
[0017]在另一种形式中，本发明提供了一种形成用于接收金属电沉积的阴极的方法，该方法包括:
[0018]使用掩蔽材料掩蔽平面导电板的区域，以形成已掩蔽的导电板；
[0019]向已掩蔽的导电板施加化学品，以化学蚀刻未掩蔽区域，从而形成具有一体成形的凸起部分以及已蚀刻区域的该平面导电板，该凸起部分在已掩蔽区域内形成。
[0020]该方法还可以包括:
[0021]将绝缘材料施加到平面导电板的已蚀刻区域。
[0022]本发明的进一步特征将通过以下详细描述而易于理解。
【附图说明】
[0023]为帮助理解本发明并使本领域的技术人员能够实际应用本发明，以下将参考附图，仅以示例方式来描述本发明的优选实施例。
[0024]图1为根据本发明实施例的阴极的正面图；
[0025]图2A为图1所示阴极的剖面图；
[0026]图2B为图2A进一步包括绝缘材料的剖面图；
[0027]图3A为根据本发明另一实施例的阴极的剖面图；
[0028]图3B为图3A进一步包括绝缘材料的剖面图；
[0029]图4为根据本发明另一实施例的阴极的正面图；
[0030]图5为根据本发明再一实施例的阴极的正面图；
[0031]图6A为根据本发明实施例的形成阴极的方法的第一步骤的示意图；
[0032]图6B为根据本发明实施例的形成阴极的方法的第二步骤的示意图；
[0033]图6C为根据本发明实施例的形成阴极的方法的第三步骤的示意图；以及
[0034]图6D为根据本发明实施例的形成阴极的方法的第四步骤的示意图。
【具体实施方式】
[0035]参见图1，示出了根据本发明实施例的阴极100的正面图。阴极100包括平面导电板105和凸起部分110。适宜地，平面导电板105由金属形成。凸起部分110位于平面导电板105的至少一个表面上并与平面导电板105 —体成型。形成于平面导电板105的一个表面上的凸起部分110共同形成阵列。优选地，凸起部分110在平面导电板105的前表面上形成前表面阵列111，并在平面导电板105的后表面上形成后表面阵列112。每个凸起部分110之间具有足够的距离，使得在通常的电沉积循环中，每个凸起部分110上的电沉积金属不会与邻近的凸起部分110上的电沉积金属接触。
[0036]凸起部分110的尺寸和形状可以不同。适宜地，每个凸起部分110具有平面上表面113。在一个实施例中，每个凸起部分110的平面上表面113的形状是直径为10-40mm的圆形，如图1所示。优选地，每个圆形的凸起部分110的直径是12_。可选地，可以设计每个凸起部分110都具有直径为30mm的圆形的平面上表面113。每个直径为12mm的凸起部分110的平面上表面113的中心之间的距离优选为23mm。每个直径为30mm的凸起部分110的平面上表面113的中心之间的距离优