专利名称：不锈钢电解板的制作方法
不锈钢电解板相关申请本PCT国际申请要求2005年3月9日提交的澳大利亚临时专利申 请No. 2005901127的优先权，通过引用将其结合到本文中。2005年11 月16日提交的美国专利申请No. 11/281， 686也要求了 AU 2005901127 的4又益。发明领域本发明涉及电解板，尤其涉及适用于金属的电解回收的基本永久 阴极板。本发明主要被开发作为基本永久不锈钢阴极板，该阴极板适用于 铜阴极的电解沉积。通过阴极的表面面层(finish)特性可增强电解 沉积的操作附着(operational adherence);下文将参考这神应用描 述这一开发。然而，可理解的是，本发明不限于这一具体应用领域。发明背景在整个说明书中对现有技术的任何讨论不应被认为是承认这种 现有技术在本领域中是普遍已知的或构成公知常识的一部分。铜的电解精炼包括从约99. 7%Cu的不纯阳极电解溶解铜，及然后 将溶解的铜以纯态选择性镀覆到阴极上。这种反应发生在含有电解质 的槽中，该电解质基本上是疏酸铜与疏酸的混合物。存在各种用于金属的电解精炼的工艺和装置。对于铜的电解沉积， 当前工业最佳实施是针对"永久(permanent)"不锈钢阴极板的制备 和应用。该实施主要是基于澳大利亚昆士兰Mount Isa Mines的Jim Perry等的原始工作(和专利)。该技术在整个工业中通常被称作ISA PR0CESS⑧技术。ISAPROCESS⑧技术(也为ISA PROCESS 2000TM)A Mount Isa Mines Limited的商标并且已在澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、智利、中国、塞浦路斯、埃及、英格兰、德国、印度、印度尼西亚、伊朗、 日本、缅甸、墨西哥、秘鲁、俄罗斯、南非、西班牙、瑞典、泰国和美国被许可。在该工艺中，将不锈钢阴极母板浸入具有铜阳极的电解槽中。电 流的施加致使未精炼的基体金属从阳极溶解入电解槽内，且随后以精 炼的形式沉积在母板的阴极片上。然后首先通过折曲阴极板以造成至 少部分铜沉积物从其分离，且然后通过楔入剥离(wedge stripping) 和气喷(gas blasting)该片上其余的铜，将电解沉积的铜从该片上 剥离。通过使用插入到钢片和在铜的上部边缘处的沉积铜之间的刀状片 或刀形楔(knife-edge wedges )进行该录'J离。作为选择，可通过使带 有铜的阴极穿过捶击工位来自动进行剥离，在该捶击工位中，从两侧 靠近其上部边缘剧烈敲击沉积的铜。这松动了铜上部边缘，然后通过 将一股或多股空气流导入钢与松动的铜的上部边缘之间的微小空隙来 完成剥离。然而，更优选通过本申请人开发并作为澳大利亚专利 No. AU712, 612获得专利权的挠曲装置，或者通过相关方法(美国专利 US4，840，71Q)来实现剥离。电解槽中的阴极的吊杆组成。ISA PROCESS 利用多槽系统，该多槽被串联布置以形成实用部分 (practical section)。在该槽中，平行连接电极、阳极的铜和阴极。作为可替代ISA PROCESS 的方案，另 一方法是使用较高纯度铜的 始极片(starter sheet )作为将铜电沉积到其上的阴极基底。这些始 极片是在特殊的电解槽中通过将铜24小时地电沉积到硬轧的铜或钛 母板上制备的。始极片的制备包括片的洗涤、矫直和加强。然后通过所附铜条的 环而将该片悬挂在轧制铜吊杆上。
ISA 1100833@与常规始极片技术之间的基本差异在于，ISA PR0CESS⑧使用"永久"的可再利用的阴极母板代替不可再利用的铜始 极片。该技术的关键要素是ISA 11(^833@阴极板的有专利权的设计。该 板本身由"316L"不锈钢制成，其被焊接至不锈钢矩形中空型材吊杆 上。为了电导率和抗腐蚀性，该吊杆包封有电镀铜。不锈钢是含有极低碳含量(相对于低碳钢)和各种铬含量的铁基 金属。铬与氧结合形成抗氧化的附着表面膜。ISA 11(^￡33@阴极板的 316L不锈钢具有大约如下的组成<0. 03%的碳、16-18. 5°/。的铬、10-14% 的镍、2-3%的钼、<2%的锰、<1%的硅、<0. 045%的磷、<0. 03%的石克和余 量的铁。奥氏体316L是标准的含钼等级。钼赋予316L优异的全面抗腐蚀 性能，尤其是在酸性环境中对点蚀和缝隙腐蚀的较高抵抗力。然而，合适的钢的选择不能自然地确保成功。所需的阴极板表面 附着特性是，其提供了在钢片与沉积到其上的铜之间的粘性足够的附 着，以防止铜从钢上自动剥落或滑落。为此，向316L不锈钢提供"2B"表面面层。2B面层呈中间亮度 和暗灰色，是种银灰、半光亮表面，其通过冷轧、软化和除氧化皮以 及随后用抛光辊进行最终轻微轧制制得。其结果是种被称作"光整冷 轧"或"2B，， ( "B" -bright)的半光亮灰色表面，并且具有0.1-0.5 lim的表面粗糙度(Ra)指数。2B钢常用于食品工业中的加工设备， 这时需要易于保持洁净的表面。由于材料被轧制成越来越薄的尺寸，因此表面的平滑度和反射性 得以改善。为了实现所需的尺寸的减薄而需要进行的任何退火和最终 退火在非常严密控制的惰性气氛下实施。因此，表面基本上没有出现 氧化或起氧化皮，并且不需要附加的酸洗和钝化。如ISA PROCESS⑧中所使用的那样，2B面层的316L钢片为3. 25mm 厚，其被焊接至中空的不锈钢型材吊杆(国际专利公开W0 03/062497 号；美国专利公开No. US 2005126906 )。为了改善电导率，用2. 5mm
厚的电镀铜涂层包封该吊杆。用塑料边缘条(国际专利申请号PCT/AU00/00668 )掩盖垂直边缘(澳大利亚专利No. AU 646,450 )， 以防止铜阴极在该边缘周围生长。用蜡的薄膜掩盖底部边缘，在防止 铜包封该板的同时，没有提供用于收集落下的阳极泥(slimes)的突 起(ledge)，该阳极泥可另外污染阴极铜。因为始极片的制造和更换逐渐增加了花费，通过这些方法运行的 精炼厂通常每个阳极循环运行两个阴极循环，即，始极片阴极在它们 被取出之前通常用金属铜将其各个镀覆12至14天；然后在阳极之间 插入第二始极片。相应地，阳极循环期通常为大约24至28天。在阴 极循环的终了，将阳极残余物取出、洗涤并且返回至铸造设备，用来 熔化及重铸成用于另外的电解精炼循环的阳极。虽然ISA PROCESS 阴极技术能够提供5-14天的可变阴极寿命，7 天阴极循环期通常被认为是理想的，因为它适合每周工作时间表和较 短的工作周。较短的循环期对阴极品质具有许多益处。当被剥离时，单个阴极 板产生两个纯阴极铜的单片。该阴极技术导致了铜电解车间的电极操 作系统的主要进步。与可选择的薄始极片相比，不锈钢阴极板提供了 不锈钢阴极板的精确的平直度和垂直度。永久不锈钢阴极在电解过程 中截留落下的阳极泥和阴极沉积物内的其它杂质的机会较少。简言之， 永久不锈钢阴极的使用允许获得使用始极片所不能获得的加工效率。此外，不锈钢阴极板的使用改善了电流效率，因为较少发生短路 且因此较少形成铜节结。通过取消始极片环还改善了阴极质量。随着细丝拉拔机对铜棒生产商的要求(超过LME A等级)不断更 加苛刻，阴极的化学品质极其重要。这种品质要求应当有必要开始于 铜生产源-阴极铜精炼厂本身。虽然13人？11(^833@工艺主要有益于精炼商，但是为终端用户增加 了切实的间接利益，终端用户得到更可靠的、品质更高的产品。永久 不锈钢阴极的益处极大地提高了精炼强度。可降低阳极/阴极对之间的 极间间隙，从而提高每单位槽长度的用于电解的有效面积。
相应地，可提高用于电解的电流密度，现今，ISA 11(^833@精炼 厂在约330 A/ii^运行，而常规始极片精炼厂通常在约240 A/n^运行。在精炼厂运行中，生产过程中的铜库存量是重要的考虑事项。综 合上面提及的各种ISA 1100￡33@效率可降低约12°/。的生产过程中的铜， 这是个极显著的结果。发明目的本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一种缺点，或者是提 供有用的可替换的方案。优选形式的本发明的目的是，提供用于铜阴极的电解精炼和/或电 解沉积的基本永久的双相和/或304等级不锈钢阴极板。另一优选形式的本发明的另外目的是，提供适用于电沉积和在其 上附着金属的双相钢电解板的制备方法，和适用于电沉积和在其上附 着金属的304等级钢电解板的制备方法。发明内容根据本发明的第一方面，提供适合作为用于金属电沉积的基底的 电解板，所述板至少部分地由双相不锈钢组成。优选地，该双相不锈钢是相对于316L不锈钢的低镍和/或低钼钢。 优选地，该双相钢的特征主要在于包括约如下的组成22-26。/。的Cr、 4-7°/。的Ni、 0-3°/。的Mo、和0. 1-0. 3°/。的N。作为选择，该双相钢的特征 主要在于包括约如下组成1.5。/。的Ni、 21.5。/。的Cr、 5%的Mn、 0. 2°/。的 N。在一实施方案中，该电解板适合用作始极片阴极母板。 根据本发明的第二方面，提供适合作为用于金属电沉积的基底的电解板，所述板至少部分地由"304等级"钢组成。在一实施方案中，电解板是基本上永久的和/或可再利用的，例如阴极母板。优选地，304等级钢的特征主要在于包括约如下的组成<0. 8°/。的 C、 17. 5-20。/。的Cr、 8-11%的N" <2%的Mn、 <1%的Si、 <0. 045%的P、 <0. 03°/。的S、其余为Fe。在另一实施方案中，304等级不锈钢制备有2B面层。在第一和第二方面的实施方案中，改性电解板的表面，以便在所 述板上赋予预定的附着特性。术语"预定的附着特性"应被认为是表 示，对试图在其上电沉积金属的表面的表面粗糙度进行改性，以产生 允许电沉积物的操作附着和随后对其处理所必需的附着力，该附着不 足以强至可阻碍电沉积物从被改性的表面机械地分离。在优选实施方案中，电解板是阴极并且电沉积是通过电解精炼或 者通过电解沉积的铜的电沉积。在另一实施方案中，抛光的表面面层在所述板上赋予预定的附着 特性。优选地，抛光的表面面层是这样一种镀覆表面，即其表面粗糙 度经改性，以产生允许电沉积的金属的操作附着和随后对其处理所必 需的附着力，但该附着不足以阻碍电沉积的金属从该被改性的表面机 械地分离。在一实施方案中，抛光面层由表面粗糙度Ra定义，Ra通常在约0. 6—2. 5 jum的范围内。在特别优选的实施方案中，抛光面层由表面粗糙度Ra定义，Ra通常在约0.6-1.2 jam的范围内。优选地，可用装置例如砂带磨光工具、角磨机、电动或风动的砂 磨机、或者其组合来施加抛光面层。在另一实施方案中，向板的表面内形成一个或多个孔穴，从而在 所述板上赋予预定的附着特性。在一实施方案中，至少一些孔穴完全贯穿板的深度，然而在一个 可替换的实施方案中，至少一些孔穴仅部分贯穿板的深度。在另一实施方案中，孔穴与电沉积金属的上部沉积线间隔开，使 得在最上孔穴上方的沉积金属相对易于去除，并且在最上孔穴位置及 其下的沉积金属相对难以去除。优选地，孔穴基本位于距板的顶部15-20 cm，从而促进了相对易 于去除的上部金属部分和相对难以去除的下部金属部分的形成。在一实施方案中，通过首先楔入上部金属部分和板之间的挠曲装置可将电沉积金属去除。在另外实施方案中，所述板的表面内形成一个或多个槽部分，从而在该板上赋予了预定的附着特性。该槽部分在板的表面上基本上可为任何形状或取向，但因为与分离装置自顶向底剥离电沉积金属这一事实相关联的v形槽边界，优选不是水平的。在另一实施方案中， 一个或多个突起部分位于板的表面上，从而 在该板上赋予预定的附着特性。该突起部分在板的表面上基本上可为 任何形状或取向。基本水平的突起部分提供了较大的操作附着，伴随 交换，在其上可累积较多的阳极残渣，因此损害了电沉积物的纯度。在另一实施方案中，蚀刻板的表面，从而在该板上赋予预定的附 着特性。优选地，通过电化学方法进行该蚀刻。在另外的实施方案中，该板包括裁切角(cropped corner)工艺 和/或V形槽工艺，因此促进了其上电极沉积物的剥离。根据本发明第三方面，提供了在根据第一方面和/或第二方面的电 解板上电沉积金属的方法。根据本发明的第四方面，提供了适用于金属在其上电沉积和附着 的双相钢电解板的制备方法，所述方法包括改性双相钢板的表面，以获得具有改性的表面粗糙度的镀覆表面， 从而产生允许电解金属沉积的操作附着和随后对其处理所必需的附着 力，所述附着不足以强至可阻碍所述电沉积金属从所述改性的表面机 械地分离。根据本发明的第五方面，提供了通过根据本发明的第四方面的方 法形成的双相不锈钢电解板。根据本发明的第六方面，提供了适用于金属在其上电沉积和附着 的304等级钢电解板的制备方法，所述方法包括。改性304等级钢板的表面，以获得具有改性的表面粗糙度的镀覆 表面，从而产生允许电解金属沉积的操作附着和随后对其处理所必需 的附着力，所述附着不足以强至可阻碍所述电沉积金属从所述改性的 表面才几械地分离。根据本发明的第七方面，提供了通过根据本发明的第六方面的方法形成的304等级钢电解板。尽管具有上面提及的优点，镍和钼二者不可预测(和目前快速上 涨)的价格给经济地使用316L不锈钢作为工业标准阴极板施加了不断 增加的压力。目前使用的可再利用阴极技术具有与其相关的原料成本过高的缺 点。相应地，可再利用阴极的使用范围窄。令人惊奇地发现，新材料 和受控表面面层可允许节约阴极制造中所利用的原料的量和成本。实 现的成本降低本身又可增加可再利用阴极的市场范围，并且有可能将其扩展到其它金属的电解沉积中。可实施的其它可能的"永久"阴极板的开发存在机遇。遗憾的是， 这种材料不是现成随手可得的，至少部分地因为要提供同时具有如下 性质的阴极板的双重问题。1. 在强酸性的H2S04/CuS04介质中足够的抗腐蚀性；和2. 铜沉积物的足够的操作接触附着性，以允许将被镀覆的电极安 全转移至电极处理机，其中该附着性必须允许易于通过物理方法将沉 积物分离而没有对阴极片的化学或物理的损伤。相应地，需要表现出上述特性的其它可能的材料，以^更制备更加 经济可行的阴极板。由于已经使用非奥氏体钢，因此考虑使用较低镍 的奥氏体不锈钢。然而，如果用合适的精加工得到，则认为可使用低 镍双相钢是作为可行的其它可能的阴极板。最广泛使用的不锈钢类型是"奥氏体"不锈钢。"充分奥氏体" 钢结构具有至少7%的镍含量，其提供了延展性、大范围的使用温度、 非磁性性能和良好的可焊性。奥氏体不锈钢的应用范围包括家庭用品、 贮存器、工业管道及容器、建筑立面和建筑结构。"铁素体，，不锈钢具有类似于低碳钢的性能，但是具有更好的抗 腐蚀性。这些钢中最普通的包括12-17°/。的铬，在结构应用中大多使用12%，在家庭用品、煮器、洗衣机和室内建筑中使用17%。"双相"钢具有几乎等比例的奥氏体和铁素体的两相结构。该双 相结构既提供了强度又提供了延展性。双相钢大多用在石化、造纸、 纸浆和造船工业中。可使用合金化元素的各种组合来获得这种铁素体/ 奥氏体态。最普通双相钢的组成在如下范围内22-26。/。的Cr、 4-7%的 Ni、 0-3。/。的Mo、具有少量来稳定奥氏体的N(O. 1-0. 3%)。 一种合适的 商业双相不锈钢包含约1. 5°/。的Ni、 21. 5%的Cr、 5%的Mn、和0. 2°/。的N。如上所述，在电解精炼工业中通常公认的常识是，如果电沉积金 属要充分附着在阴极板上，则在阴极板上2B面层是必须的。虽然一些 可获得的双相不锈钢表现出与电解精炼工业的要求相符的抗腐蚀性， 但这些材料不能够以2B面层获得。因为通过制造不能够在双相钢上提供2B面层，可行的可替代方案 被认为是模拟其表面附着特性，即通过抛光和/或刷光双相钢的表面来 产生"类2B"面层。与需要2B面层的公认常识相反，本申请人惊奇地发现，当将双相 钢"按原样"用于铜的电解沉积用的阴极板时，则沉积物对该板的操 作附着是令人满意地牢固，以便允许必需的进一步处理。然而，在本发明的范围内开发了两种进一步的改性，以便扩大双 相钢阴极板的功效。首先，可将"物理固定"例如突起、槽和/或孔应用于阴极的表面。 突起和/或槽可以是水平的、垂直的、斜的或其任何组合，其穿过该阴 极的一个或多个表面。任选地，可将突起和/或槽基本水平地布置成横 跨阴极正面和背面的底部部分的宽度。该突起和/或槽通过提供一个表面，支靠着该表面固体沉积物不能够在重力下滑落，来用于防止电解 沉积的铜沉积物"松开"。然而，基本水平的突起遇到前述问题，即 提供了阳极残渣可在其上累积的表面，基本水平的槽在阴极表面上提 供了 V形槽边界。优选地，将槽基本上沿着板的长度基本垂直地布置。该优选方式 源于ISA PROCESS⑧折曲去除装置的正常工作模式，其自顶至底工作。
如果将槽水平放置，则产生的v形槽边界可造成从表面去除的电沉积 金属在槽的附近破裂。类似地，在阴极板表面上布置一个或多个孔，使得铜能够镀覆在 孔内，因此提供了对阴极的较好附着。该孔可完全地或部分地贯穿板的深度/宽度，并且优选位于距板的顶部15-20cm，以便为在最上孔上 方的上部镀覆部分的沉积、和在最上孔位置及其下的下部镀覆部分的 沉积创造条件。上部镀覆部分可相对易于去除，因为相对于无孔板，其对板的附 着力没有被提高。然而，较低镀覆部分将相对难以去除，因为在一个 或多个孔穴内的金属镀覆所引起的较大操作附着提高了操作附着性。 因此，在电解板表面上自顶至底工作的取卸装置楔入上部镀覆部分和 该板本身之间，以较好促进其后较低镀覆部分的去除。在取卸铜沉积物"第一阶段，夹住并挠曲该板。优选地，在孔内 形成的沉积物和由此提供的附着力可被机械破除。相应地，孔的最佳 尺寸/数目/布置/深度可根据规模、阴极循环期长度和被精炼的金属而 变化。提供较好操作附着的第二种方法是，电化学蚀刻阴极的表面，以 便产生蚀刻的表面，电解沉积的铜沉积物可较好地附着在该表面上。 然而，这样的电化学蚀刻必须保持该不锈钢板的基本垂直状态，以使 得仍可由其制得基本平整的铜片。用成本证实了双相钢阴极板的明显优点。双相钢通常比316L钢便 宜。另外，双相钢比目前用于阴极板的316L钢更强，这意味着可预见 双相阴极板能够被制备得较薄而不损害它们重要的功能性。板必需足 够强，以经受电沉积物从阴极表面挠曲分离。然而316L阴极板通常为 约3.25 mm厚，双相钢基本上足够强，以致于可维持阴极板为约1 mm 厚。然而，阴极板表面上突起、槽和/或孔的选择性布置意味着该板优 选为约2.0-2.25 mm厚。不管怎样，在当前价格下，2.25 mm厚的双 相不锈钢阴极表现出比功能等效的3. 25 mm厚316L阴极板节约了额外 的显著成本。就工业规模电解精炼厂的经济效率而言，不应低估这些
节约的意义。双相不锈钢阴极板的另外市场是作为始极片。上文描述了始极片 技术，获得合适的双相钢始极片的优点既表现在成本又表现在加工效 率上。在本发明范围内的另外发展是使用较低等级"3 04"钢作为阴极板。 304等级钢具有的典型组成是<0. 8。/。的C、 17. 5-20%的Cr、 8-11%的 Ni、 〈2。/。的Mn、 〈1。/。的Si、 <0. 045%的P、 <0. 03°/。的S、和余量的Fe。304等级是最通用和广泛使用的不锈钢。304的平衡奥氏体结构使 得其能够被剧烈地深度拉拔而没有中间退火，这使该等级在拉拔不锈 钢部件例如水槽、凹形器皿和带柄的平底锅的制造中占主导。304等 级易于压弯或轧制形成为用于工业、建筑和运输领域中的各种部件。 奥氏体结构还赋予304优异的韧性。然而304等级钢具有这样的瑕疵，即被认为太易于被腐蚀不能有 效地作为阴极板。其在温暖的氯化物环境中易遭受点蚀和缝隙腐蚀； 认为其在室温下可抵抗具有至多约200 mg/L氯化物的饮用水，在60 。C下减少至150mg/L。由于这些原因，很大程度上一直忽视了 304等 级钢作为潜在的基本永久阴极板。然而，可将304等级钢制成具有2B面层，并且本申请人令人惊奇 地发现由304钢制成的厚度为3. 0-3. 25mm的具有2B面层的阴极板在 用于铜的电解沉积时出乎意料地有效。本申请人开发了抛光或砂带磨光的面层，适合于产生电解沉积的 铜沉积物的足够的操作附着性，此外还仍然允许易于用目前常规的 ISA 11(^^33@阴极剥离机械将该沉积物分离。可在装配成阴极结构之前或之后，对不锈钢"抛光，，。相应地， 在每种情况下使用的设备将是不同的。主要是利用可用于研磨或抛光 金属的商业工具之一。这些可以是砂带磨光工具、角磨机、电动或风 动砂磨机等。磨光介质的选择和所使用装置的速度选择，对于获得合 适的预定的阴极设计的镀覆表面的面层至关重要。在本发明范围内的另一可预见的发展是将裁切角阴极工艺应用于 双相和/或304等级阴极板。裁切角阴极工艺公开于本申请人的国际专 利申请NO. PCT/AU2004/000565中。阴极片的侧缘和下缘不到各自的下 缘和侧缘终止而具有角边缘部分，该角边缘部分在底部边缘的对立端 到各自的侧缘之间延伸，并且将底部边缘的对立端连接至各自的侧缘。 另夕卜，可以想象到的是，可联合V形槽工艺使用本发明的双相和/ 或304等级阴极板。阴极板的底部边缘和/或角边缘部分包括例如V 形槽的槽，以有助于从阴极片上将铜分离成两个单独的片。附图简要说明现将参考附图并且仅通过实施例来描述本发明的优选实施方案， 其中
图1是根据本发明一个实施方案的电解板的正视图，其显示了在 板的正面内用来提高电沉积物的操作附着性的多个孔穴；图2是在图1的线2-2上截取的截面图，其显示了贯穿电解板整个深度的孔穴；图3是根据本发明另一个实施方案的电解板的正视图，其显示了 基本横跨板宽度延伸的水平槽部分；图4是在图3的线4-4上截取的截面图，其显示了槽部分可形成的相对深度；图5是根据本发明另一个实施方案的电解板的正视图，其显示了 基本横跨板的底部宽度延伸的水平突起部分；图6是图5中所示电解板的侧视图，其显示了延伸至板的正面和 背面的突起部分；图7是本发明特别优选实施方案的正视图，结合了具有裁切角工 艺的图1和2中所示的实施方案；图8是本发明另一特别优选实施方案的底部的放大侧视图，结合 了 V形槽工艺；和图9是根据本发明制造的测试板的照片。
本发明的优选实施方案参考附图，适合作为用于金属2的电沉积的基底的电解板1由双 相不锈钢或304等级钢组成。当需要双相不锈钢电解板时，适合的钢是相对于316L不锈钢的低 镍和/或低钼钢，并且该板适合用作始极片阴极母板。当需要304等级钢电解板时，该板基本上是永久的和/或可再利用 的。在特别优选的实施方案中，304等级钢制备有2B面层。当或者双相钢或者304等级钢足够时，改性电解板1的表面，以 便在该板上赋予"预定的附着特性"。应认为该术语表示，对试图在 其上电沉积金属2的电解板1的表面3的表面粗糙度进行改性，以产 生允许电沉积金属2的操作附着和随后对其处理所必需的附着力，该 附着不足以强至可阻碍电沉积物2从改性的表面3机械地分离。在特别优选的实施方案中，电解板l是阴极，且电沉积金属2是 电解沉积的铜。向阴极1赋予试图预定的附着特性的方法之一是通过抛光的表面 面层。该抛光的表面面层是镀覆表面3，其表面粗糙度经改性，以产 生允许电解沉积的铜沉积物2的操作附着和随后对其加工所必需的附 着力，但该附着不足以阻碍电沉积铜从改性的表面3机械地分离。抛 光的面层由表面粗糙度Ra定义，Ra通常在约0. 6-2. 5jam的范围内，更 优选在约0. 6-1.2nm的范围内。装置例如砂带磨光工具、角磨机、电 动或风动的砂磨机、或者其组合可施加该抛光的面层。具体参考附图的图1和2，其概述了另一实施方案，向板l的表 面3内形成了一个或多个孔穴4，从而在该板上赋予了预定的附着特 性。选择该孔穴的物理尺寸和特性，使得有效避免两侧之间的桥连或 连接。该孔穴可完全地贯穿板的深度(图2),或仅部分贯穿板的深度。 孔穴4与电沉积金属2的上沉积线5间隔开，使得沉积在最上端孔穴 4上方的金属相对易于去除，并且使得沉积在所述最上端孔穴位置及 其下方的金属相对难以去除。孔穴4基本位于距板1的顶部6 15-20 cm,从而来促进相对易于去除的上部金属部分7和相对难以去除的下 部金属部分8的形成。通过首先楔入上部金属部分7和镀覆表面3之 间的挠曲装置9可将电沉积金属2去除。具体参考附图的图3和4，其概述了另一优选实施方案，向板1 的表面3内形成一个或多个槽部分10，从而在该板上赋予预定的附着 特性。该槽部分在所述板的表面上可基本上为任何形状或取向。然而， 基本水平的槽部分在镀覆表面3上赋予了固有的V形槽边界。具体参考附图的图5和6，其概述了另一优选实施方案，在板1 的表面3内形成一个或多个突起部分11,从而在该板上赋予预定的附 着特性。该突起部分在该板的表面上可基本上为任何形状或取向。在又一优选实施方案中，通过电化学蚀刻在板表面3上赋予预定附着特性。具体参考图7,其概述了又一优选实施方案，该电解板1可结合 裁切角12工艺。具体参考图8，其概述了又一优选实施方案，该电解板1可结合V 形槽13工艺。在应用中，通过根据上述本发明的一个或多个实施方案的一种或 多种表面改性，可防止沉积在阴极1上的电解沉积铜2与该板相脱离。还提供了适用于金属2在其上电沉积和附着的双相不锈钢或304 等级钢电解板1的制备方法，该方法包括改性板1的表面3，以获得 具有改性的表面粗糙度的镀覆表面3，从而产生允许电解金属沉积物2 的操作附着和随后对其处理所必需的附着力，该附着不足以强至可阻碍电沉积金属2从改性的表面3机械地分离。应当理解的是，经阐述的发明提供了基本永久的双相和/或304 等级不锈钢阴极板，该阴极板适用于铜阴极的电解精炼和/或电解沉 积。虽然参考具体实施例描述了本发明，但本领域技术人员可理解的是，本发明可体现在许多其它方式中。除非上下文另有明确要求，在整个说明书和权利要求书中，词语
"包括，，、"包含，，及类似词语应当解释为与排它性含义或穷举性含义相对的包括性含义；也就是说，其意思是"包括，但不限于"。在整个权利要求书中所使用的术语"预定附着特性"应被认为是 表示，对试图在其上电沉积的电解板表面的表面粗糙度进行改性，以 产生允许电沉积物的操作附着和随后对其处理所必需的附着力，所述 附着不足以强至可阻碍电沉积物从改性的表面机械地分离。
权利要求
1.一种电解板，其适合作为用于金属电沉积的基底，所述板至少部分由双相不锈钢组成。
2. 根据权利要求l的电解板，其中所述双相不锈钢是相对于316L 不锈钢的低镍和/或低钼钢。
3. 根据权利要求1或2的电解板，其中所述双相钢的特征主要在 于包含约如下的组成22-26%的Cr、4-7。/。的Ni、0-3。/。的Mo、和0. 1-0. 3%的N。
4. 根据权利要求1或2的电解板，其中所述双相钢的特征主要在 于包含约如下的组成1.5。/。的Ni、 21.5。/。的Cr、 5°/。的Mn、 0. 2%的N。
5. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中所述板适合用作始 极片阴极母板。
6. —种电解板，其适合作为用于金属电沉积的基底，所述板至少 部分地由"304等级"钢组成。
7. 根据权利要求6的电解板，其中所述板基本上是永久的和/或 可再利用的。
8. 根据权利要求6或7的电解板，其中所述304等级钢的特征主 要在于含约如下组成<0. 8。/。的C、 17. 5-20°/。的Cr、 8-11%的Ni、 <2% 的Mn、 〈1。/。的Si、 <0. 045%的P、和<0. 03°/。的S。
9. 根据权利要求8的电解板，其中所述组成的其余部分包含Fe。
10. 根据权利要求6至9中任一项的电解板，其中所述304等级 不锈钢制备有"2B，， 面层。
11. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中所述板的一个或 多个表面经改性，以便在所述板上赋予预定的附着特性。
12. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中所述电解板是阴 极且所述电沉积是通过电解精炼或者通过电解沉积的铜的电沉积。
13. 根据权利要求11的电解板，其中通过抛光的表面面层在所述 板上赋予所述预定的附着特性。
14. 根据权利要求13的电解板，其中所述抛光的表面面层是镀覆 表面，其表面粗糙度经改性，以产生允许电解沉积金属的操作附着和 随后对其处理所必需的附着力，但该附着不足以阻碍电沉积金属从所 述改性的表面机械地分离。
15. 根据权利要求13或14的电解板，其中所述抛光的面层由表 面粗糙度Ra定义，Ra通常在约0. 6-2. 5nm的范围内。
16. 根据权利要求13至15中任一项的电解板，其中所述抛光的 面层由表面粗糙度Ra定义，Ra通常在约0. 6-1.2jam的范围内。
17. 根据权利要求13至16中任一项的电解板，其中所述抛光的 面层可通过装置例如砂带磨光工具、角磨机、电动或风动砂磨机、或 者其组合来施加。
18. 根据权利要求11至17中任一项的电解板，其中向所述板的 表面内形成一个或多个孔穴，从而在所述板上赋予预定的附着特性。
19. 根据权利要求18的电解板，其中至少一些所述孔穴完全贯穿 所述板的深度。
20. 根据权利要求18的电解板，其中至少一些所述孔穴仅部分贯 穿所述板的深度。
21. 根据权利要求18至20中任一项的电解板，其中所述孔穴与 所述电沉积金属的上部沉积线间隔开，使得在最上端所述孔穴上方的 沉积金属相对易于去除，并且使得在所述最上端孔穴位置或其下的沉 积金属相对难以去除。
22. 根据权利要求18至21中任一项的电解板，其中所述孔穴基 本位于距所述板的顶部15-20 cm，从而促进了相对易于去除的上部金 属部分和相对难以去除的下部金属部分的形成。
23. 根据权利要求22的电解板，其中所述电沉积金属可通过首先 楔入所述上部金属部分和所述板之间的挠曲装置来去除。
24. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中向所述板的表面 内形成了 一个或多个槽部分，从而在所述板上赋予预定的附着特性。
25. 根据权利要求24的电解板，其中所述槽部分在所述板的表面 上可基本上为任何形状或取向。
26. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中一个或多个突起 部分位于所述板的表面上，从而在该所述板上赋予预定的附着特性。
27. 根据权利要求26的电解板，其中所述突起部分在所述板的表 面上可基本上为任何形状或取向。
28. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中所迷板的所迷表 面被蚀刻，从而在所述板上赋予预定的附着特性。
29. 根据权利要求28的电解板，其中通过电化学方法进行所述蚀刻。
30. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中所述板包括裁切 角工艺。
31. 根据前述权利要求中任一项的电解板，其中所述板包括V形 槽工艺。
32. 制备双相钢电解板的方法，该双相钢电解板适用于金属在其 上电沉积和附着，所述方法包括改性双相钢板的表面，以荻得具有改性的表面粗糙度的镀覆表面， 从而产生允许电解金属沉积物的操作附着和随后对其处理所必需的附 着力，所述附着不足以强至可阻碍所述电沉积金属从所述改性的表面 机械地分离。
33. 双相钢电解板，其由根据权利要求32的方法制得。
34. 制备304等级钢电解板的方法，该304等级钢电解板适用于 金属在其上电沉积和附着，所述方法包括改性304等级钢板的表面，以获得具有改性的表面粗糙度的镀覆 表面，从而产生允许电解金属沉积物的操作附着和随后对其处理所必 需的附着力，所述附着不足以强至可阻碍所述电沉积金属从所述改性 的表面机械地分离。
35. 304等级钢电解板，其由根据权利要求34的方法制得。
全文摘要
本发明提供适用于金属阴极的电解精炼的基本永久不锈钢阴极板(1)，该阴极由低镍双相钢或较低等级的“304”钢组成，其中通过改变阴极表面的各种性质使得能够实现电沉积物在其上的操作附着。还提供了制备上述双相或304等级阴极板的方法，使得该板上沉积物的所需操作附着没有强至可阻碍金属沉积物在随后的操作过程中被去除。
文档编号C25B11/04GK101166850SQ200680014666
公开日2008年4月23日 申请日期2006年3月9日 优先权日2005年3月9日
发明者W·K·韦伯 申请人:斯特拉塔昆士兰有限公司