专利名称：一种提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀性能的方法
技术领域：
本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及一种提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀
性能的方法。
背景技术：
电解沉积炼锌是目前生产精锌主要方法之一，电解沉积炼锌时将阴极板和阳极板浸没在硫酸锌溶液中，当通入直流电时，阳离子移向阴极，带正电荷的Zn"接受两个电子在阴极上放电变成元素锌，并在阴极表面以结晶状态析出。
阴极反应Zn2++2e = Zn (1) 同时阴离子移向阳极，带负电荷的OH—失去两个电子在阳极放电，并析出氧气。 阳极反应H20-2e = 0 . 502+2H+ (2) 总的电化学反应式为 ZnS04+H20f Zn+H2S04+02 (3) 阴极板是以纯铝板制造，尺寸为1000X666X4mm，阳极板一般则以Pb_Ag合金或多元合金制造。电解液含酸100 130g/L，溶液中其它主要元素组成为Zn 50-70g/L，Cd《0. 2g/L， Fe《1. 5g/L， F《50mg/L， CI《100mg/L。在电解过程中，铝阴极板一直浸泡在酸性电解液中，铝板会受到一定程度腐蚀而逐渐变薄。 一般而言，铝阴极板表面腐蚀不是均匀腐蚀，其腐蚀表面不平整，从而影响电解效率以及电解锌质量，另外，铝阴极板腐蚀消耗也会使铝阴极板更换频率加快，从而增加企业生产成本。近年来，由于锌冶炼厂原料来源多元化，各种杂矿比例增大，硫酸锌电解液组成波动加大，造成硫酸锌电解液体中氯离子\氟离子超标，致使铝阴板腐蚀程度加剧，因此，提高铝阴极板耐腐蚀性能、增加其使用寿命是锌冶炼厂关注的难题之一。 提高铝阴极板寿命目前有二条途径， 一是改善硫酸锌电解液性能，二是提高铝阴极板的耐腐蚀性能。多数研究认为，铝阴极板被腐蚀主要是由于硫酸锌电解液体中存在氯离子\氟离子，氯离子\氟离子能破坏铝阴极板表面致密的氧化层，从而造成内层金属铝被腐蚀。锌冶炼厂通过脱除来控制硫酸锌溶液氯离子\氟离子浓度。常用的氟、氯脱除方法有钍盐除氟、硅胶除氟、硫酸银沉淀除氯、铜镉渣除氯、石灰除氟、一水合硝酸亚汞除氯、离子交换等(贵州工业大学学报(自然科学版)2004， 33(1) :15-17,22)。专利CN2887892介绍了一种湿法电解锌用耐腐蚀阳极板与阴极板，其特征是在阳极板与阴极板的板颈部表面涂有防腐层，使其使用寿命平均延长60天。提高铝以及铝合金表面耐腐蚀性能还有其它一些方法，专利CN 101356300A使用(硝酸铬+钒酸铵+氟钛酸+氟化锂)硝酸溶液处理铝合金，专利CN100513639C提出采用烷基磷酸酯等处理铝管，使其表面形成一耐腐蚀的膜。
铝是一活泼金属，铝之所以耐腐蚀在于其表面有一层致密氧化层，不同的加工和处理方法直接影响表面氧化层结构以及厚度，从而影响铝阴极板的耐腐蚀性能。考虑到铝阴极板在硫酸锌溶液电解过程的特殊使用环境和要求，本发明着眼于铝阴极板压制加工过程以及后续处理，得到表面平整的铝阴极板，且生成厚度较大、较为致密的氧化表面层，从而提高其耐腐蚀性能；其使用寿命提高三倍以上。。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单，能有效提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀性能的方法。 本发明采用特殊的轧制油，利用常规的两辊不可逆、间歇式轧机轧制，轧制后立即采用处理硅酸钠溶液进行后续处理，得到表面平整的铝阴极板，且生成厚度较大、较为致密的氧化表面层，从而提高其耐腐蚀性能。 本发明方法的具体过程包括采用特殊组成配方的轧制油进行轧制以及铝板轧制后续的处理。采用特殊的轧制油目的是获取平整的铝材表面并形成一耐腐蚀的钝化层，轧制油由基础油以及添加剂组成，基础油为馏程控制225. 7 243. 3。C范围的润滑油，其闭口闪点为95t:，粘度(40°C )为1. 9 2. 0mm7s，密度为0. 8092g/cm3。添加剂为直链烷酸甲酯以及十二烷基磷酸酯，直链烷酸甲酯的碳链长度为十四、十六或十八，通过它们在轧制过程中的吸附作用和摩擦化学作用，在加工铝材金属表面形成一层保护膜，从而获得高质量
的润滑效果以及加工表面。基础油直链烷酸甲酯十二烷基磷酸酯三者的质量组成比为ioo : 3 : i ioo : 8 : i。将轧制后的铝板在温度为70 9crc的o. 5-2wt^硅酸钠溶
液中浸泡2 10分钟。所述的铝板为纯铝板。 铝是一活泼金属，铝之所以耐腐蚀在于材料成型后，其表面立即形成一层致密氧
化层，不同外部环境以及加工处理方法直接影响表面氧化层结构以及厚度，刚加工后的轧
制铝板具有70 9(TC温度，将其浸在热硅酸钠溶液中能生成较空气中更厚且更致密的氧化层，从而提高其耐腐蚀性能。 铝阴极板是电解锌生产设施中的重要部件，铝阴极板耐腐蚀性能和使用寿命不仅关系电解锌的生产成本，同时也影响电解效率以及电解锌质量。本研究从改善铝阴极板表面质量入手，通过改变轧制油配方以及加工后处理工序来提高其耐腐蚀性能，其过程简单可利用原有的轧制设备。
具体实施例方式以下实施例旨在进一步说明本发明，而不是限制本发明。
实施例l 采用两辊不可逆、间歇式轧机，轧辊直径为小530mm，轧辊长度为1550mm，轧制速度为40m/min。铝为纯铝(标号1070)，轧制油基础油以及添加剂组成，基础油为馏程在225. 7 243. 3。C范围润滑油，其闭口闪点为95°C ，添加剂为十六烷酸甲酯以及十二烷基磷
酸酯，基础油十六烷酸甲酯十二烷基磷酸酯组成质量比为ioo : 3 : i，铝板轧制后用
8(TC，浓度为1%硅酸钠溶液处理5分钟。铝板产品取样后，用粗糙仪测量粗糙度(Ra)测量其表面粗糙度和耐腐蚀性能，并与原工艺加工的铝板进行比较。表面粗糙度Ra(Pm)沿轧制方向和垂直轧制方向分别由原来的0. 097和0. 109改善到0. 065和0. 060。耐腐蚀性能采用锌冶炼厂现场取回的电解锌溶液(40°C )浸泡，记录铝板表面出现斑点时间，结果表明经本法处理，其耐腐蚀性能提高3. 2倍(由26h提高到83. 2h)。
实施例2
4
采用以上轧制条件和铝材，基础油不变，添加剂为十八烷酸甲酯以及十二烷基
磷酸酯，轧制油组成比例为基础油十八烷酸甲酯十二烷基磷酸酯组成质量比为
100 : 5 : 1，铝板轧制后用9(TC，浓度为2^硅酸钠溶液处理3分钟。表面粗糙度Ra(ym)沿轧制方向和垂直轧制方向分别由原来的0. 097和0. 109改善到0. 062和0. 063。铝板样品用电解锌溶液(40°C )浸泡，其耐腐蚀性能提高3. 1倍(由26h提高到80. 6h)。
权利要求
一种提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀性能的方法，包括轧制以及铝板轧制后的处理过程，其特征在于，轧制时用的轧制油由基础油以及添加剂组成，基础油为馏程在225.7～243.3℃，闭口闪点为95℃，40℃时粘度为1.9～2.0mm2/s的润滑油，添加剂为直链烷酸甲酯和十二烷基磷酸酯，所述的基础油、直链烷酸甲酯与十二烷基磷酸酯的质量比为100∶3∶1～100∶8∶1；铝板轧制后处理过程为将轧制后的铝板在温度为70～90℃的0.5-2wt％的硅酸钠溶液中浸泡2～10分钟。
2. 如权利要求1所述的提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述的直链烷酸甲酯的碳链长度为十四、十六或十八。
3. 如权利要求1所述的提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀性能的方法，其特征在于，所述 的铝板为纯铝板。
全文摘要
本发明公开了一种提高锌电解用阴极铝板耐腐蚀性能的方法，其包括采用特殊组成配方的轧制油进行轧制以及铝板轧制后的处理。轧制油组成配方由基础油以及添加剂组成，基础油为馏程在225.7～243.3℃范围润滑油，其闭口闪点为95℃，粘度(40℃)为1.9～2.0mm2/s，添加剂为直链烷酸甲酯以及十二烷基磷酸酯，基础油∶直链烷酸甲酯∶十二烷基磷酸酯三者的组成比为100∶3∶1～100∶8∶1，铝板轧制后用70～90℃，浓度为0.5～2％硅酸钠溶液处理2～10分钟，其使用寿命提高三倍以上。
文档编号C25C1/16GK101781780SQ20101013979
公开日2010年7月21日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者刘红健, 周亚军, 满瑞林, 蒋丰产, 陈智斌 申请人:中南大学;湖南恒佳铝业有限公司