专利名称：铜电解精炼耐用型不锈钢阴极板的制备方法
技术领域：
有色金属冶炼和金属表面处理领域。
背景技术：
在传统的铜电解精炼过程中，阴极通常采用铜始极片。最早的始极片是用电解铜经熔化后浇铸而成。稍后，绝大多数铜冶炼厂均采用钛板制作始极片，即在钛种板表面沉积约2～3mm的铜层，然后剥离下来再加上挂耳作为阴极板。此种工艺方法需要完整独立的始极片制作工序及剥离加工设备。
1979年，澳大利亚PERRY IAN JAMES发明了用不锈钢阴极板代替传统的铜始极片的方法，其专利号分别为GB2040311和GB2104549。该专利使用的阴极板为316 L牌号的不锈钢，不锈钢成分(wt％)为碳(C)0.03，镍(Ni)12.0，铬(Cr)17.0，钼(Mo)2.25，其余为铁(Fe)。不锈钢阴极板表面经抛光处理，达到2B光洁度。阴极板左右两边使用的包边材料是聚丙烯塑料，底边用蜡涂覆。该方法的不足之处是(1)使用316 L牌号的不锈钢，抛光工艺包括冷轧、除磷、软化及在抛光轧机上轻微精轧等多道工序，工艺繁杂，原材料和加工成本高；(2)采用的聚丙烯塑料，其抗氧化和老化能力弱，使用寿命短；(3)不锈钢底边采用蜡涂覆，由于蜡较软，容易碰脱，屏蔽效果差，蜡回收工序多，成本高；(4)采用该牌号的不锈钢，电流效率只有94.5％。
图1是本发明的工艺流程图。不锈钢板切割到规定的阴极板尺寸，然后把导电棒焊接到不锈钢板上，整板经过抛光处理后，进入后续氧化处理过程，氧化后的不锈钢板即可作为阴极板进入铜电解精炼过程，达到一定电解周期，符合产品要求的阴极铜从不锈钢表面剥离下来，并包装入库，不锈钢阴极板返回铜电解精炼过程继续使用。(1)本发明采用的不锈钢材料本发明采用的不锈钢，其含量(重量百分比)为碳(C)0.09～0.12％，镍(Ni)9.0～10.0％，铬(Cr)17.0～18.0％，钛(Ti)0.65～0.75％，其余为铁(Fe)。(2)本发明不锈钢的表面氧化处理方法本发明使用的不锈钢，必须经过氧化处理，使其表面生成一层氧化膜，保证阴极铜与不锈钢阴极板既有良好的附着力又容易与不锈钢剥离，氧化膜厚度为0.0005～0.010毫米(mm)。本发明既可采用化学氧化也可采用电解氧化处理方法。化学氧化的工艺条件为硝酸铈[Ce(NO3)3]5-10克/升，氯化钠(NaCl)2-4克/升，钼酸钠(Na2MoO4)2-5克/升，pH 1-4，溶液温度25-50℃，氧化时间20-30分钟。电解氧化的工艺条件为柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)20-50克/升，硼酸(H3BO3)10-20克/升，溶液温度25-50℃，阳极电流密度5-15安/平方分米(A/dm2)，氧化时间5-15分钟。(3)本发明使用的不锈钢阴极板采用工程塑料(ABS)包边，包边宽度15毫米(mm)，高度10毫米(mm)。
与共知技术相比所具有的优点及积极效果1.本发明的不锈钢阴极板可省去传统的始极片工序，有效降低生产成本；2.本发明的不锈钢阴极板允许在较高的电流密度下操作，可达280～300安/平方米(A/m2)；3.本发明的不锈钢阴极板电流效率高，可达97％；4.本发明的不锈钢阴极板槽电压低，为0.24～0.26伏(V)；5.本发明的不锈钢阴极板，其使用不需改变现有铜电解精炼的基本操作参数和添加剂的使用；6.本发明的不锈钢阴极板，成本低，设备投资省，每块板(1平方米)现需人民币800元左右，显著低于进口板价格。
图2是本发明不锈钢阴极板的结构示意图。图中的1为不锈钢板，2为ABS塑料包边，3为导电棒。导电棒亚弧焊接到不锈钢板上，包边采用塑料销钉连接到不锈钢板上。
根据上述工艺条件电解，阴极周期达到8天时，得到表面平整的电解阴极铜。用手锤震动阴极板，电解铜即从板面翘起，易于从板面剥离。
以电子天平测定电解得到的阴极铜的重量，计算电流效率。电流效率的平均值为97％。
以电子探针显微分析得到的阴极铜的成分，铜的纯度可达到99.97％。
由此可见，采用本发明不锈钢阴极板电解得到的阴极铜纯度高，易于从阴极板剥离，且电解过程稳定，电流效率高。
权利要求
1.采用本发明铜电解精炼耐用型不锈钢阴极板的制备方法，其特征在于制备的工艺流程为不锈钢板切割到规定的阴极板尺寸，导电棒焊接到不锈钢板上，不锈钢整板经抛光后进行氧化处理，氧化处理后的不锈钢板成为铜电解精炼耐用型阴极板。
2.根据权利要求1所述的铜电解精炼耐用型不锈钢阴极板的制备方法，其特征在于采用的不锈钢板材料成分(重量百分比)为碳(C)0.09～0.12％，镍(Ni)9.0～10.0％，铬(Cr)1 7.0～18.0％，钛(Ti)0.65～0.75％，其余成分为铁(Fe)。
3.根据权利要求1所述的铜电解精炼耐用型不锈钢阴极板的制备方法，其特征在于阴极板氧化处理可采用化学处理或电解处理方法，氧化处理后其表面生成一层厚度为0.0005～0.01毫米(mm)的氧化膜。其化学氧化工艺条件为硝酸铈[Ce(NO3)3]5～10克/升，氯化钠(NaCl)2～4克/升，钼酸钠(Na2MoO4)2～5克/升，pH 1～4，溶液温度25～50度(℃)，氧化时间20～30分钟，电解氧化处理工艺条件为柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)20～50克/升，硼酸(H3BO3)10～20克/升，溶液温度25～50度(℃)，阳极电流密度5～15安/平方分米(A/dm2)，氧化时间5～15分钟。
4.根据权利要求1所述的铜电解精炼耐用型不锈钢阴极板的制备方法，其特征在于不锈钢阴极板采用工程塑料(ABS)包边，包边宽度15毫米(mm)，高度10毫米(mm)。
全文摘要
本发明涉及一种铜电解精炼耐用型不锈钢阴极板的制备方法，属于有色金属冶炼和金属表面处理领域。该阴极板的材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢，表面经化学氧化或电解氧化处理生成完整的氧化膜，边缘采用工程塑料(ABS)包边。表面氧化膜的生成使阴极铜与不锈钢板既有足够的附着力，又易于从其剥离，同时也改善了阴极质量，提高了阴极铜的质量和电流效率。该不锈钢阴极板的使用，省去了传统的钛种板制作始极片的工序，并可反复使用。
文档编号C25C7/02GK1399010SQ0211335
公开日2003年2月26日 申请日期2002年2月6日 优先权日2002年2月6日
发明者郭忠诚, 薛方勤, 朱晓云, 徐瑞东, 翟大成, 龙晋明 申请人:昆明理工大学