为Imm;铅银合金中银的质量百分含量为0.2-0.6wt%铝合金基体中各元素的质量百分含量为:
[0050]0.5wt% Mg、3wt% Si 与 0.5wt% Cu，销余量。
[0051]阳极孔洞的尺寸为1-2_，阳极的孔隙率为55-65%。
[0052]其制备方法，包括下述步骤:
[0053]第一步:铝合金基体预处理
[0054]选用孔洞相互连通、孔洞尺寸为4-8mm、孔隙率为60_80%的铝合金基体，
[0055]将铝合金基体，悬空在密闭反应釜中的硝酸溶液液面上，加热硝酸溶液至100 °C，产生硝酸蒸汽对铝合金基体进行氧化，氧化时间5min，表面产生微孔(102)后，洗涤；然后，将氧化后的铝合金基体置于氢氧化钠含量为60g/l的氢氧化钠碱液中浸泡5min，氢氧化钠碱液的温度为55°C，使硝酸氧化形成的微孔扩大，最后，用去离子水漂洗干净、烘干；
[0056]所述的硝酸溶液的质量百分浓度为66%，其体积占密闭反应釜体积的5% ;
[0057]第二步:铝合金基体表面包覆铅银合金
[0058]将第一步所得铝合金基体与含银量0.2wt%的铅银合金锭一块装入密闭容器，将密闭容器抽真空到0.0lPa，然后，维持真空度，将密闭容器升温到520°C保温40min后，向密闭容器中通入惰性气体，使密闭容器的压力达60Mpa，保压60mi后；保持密闭容器中压力不变，降温速率为2°C /min,随炉降温到320°C，卸压，在此温度下，缓慢将铝合金基体自铅熔体中取出，风冷，得到表面结合有铅银合金层的多孔阳极粗坯(200);
[0059]第三步:对第二步所得多孔阳极初坯进行后处理
[0060]对第二步所得阳极粗坯置于化学镀液中，在80°C温度下反应25min后，在温度为350°C的湿法冶金电积工序用成熟铅阳极用的铅合金熔体中进行3次金属浴循环，得到湿法冶金电沉积工序用多孔铝基复合阳极(300);
[0061]化学镀液中各组分的含量为:
[0062]甲基磺酸200ml/l，
[0063]甲基磺酸锡320ml/l，
[0064]甲基磺酸铅150ml/l，
[0065]硫脲80g/l，
[0066]次磷酸钠10g/l，
[0067]EDTA 2g/l，
[0068]抗坏血酸2g/l。
[0069]物理性能测试结果显示:本实施例所制备阳极中银含量为0.13%，只有目前湿法炼锌用Pb-Ag (0.8wt%)阳极的工业上16%;电导率5.85MS ^1，高出平板Pb-Ag (0.8wt%)阳极20% ;抗拉强度42.5MPa，相当于平板铅合金阳极的2倍。通过对比本实施例所述多孔基阳极与平板Pb-Ag(0.Swt% )阳极在锌电积的工业电解条件下的电积行为发现:多孔铝基阳极的析氧过电位较平板Pb-Ag(0.8wt% )阳极降低148mV ;在电解液体系中的腐蚀率仅为平板阳极的20% ;阴极产品锌中的铅含量为0.00079%，仅为平板阳极所得阴极产物51%。这些测试结果表明，本发明阳极的综合性能远远优于传统的平板铅阳极。
[0070]实施例2铜电积用多孔铝基阳极的制备
[0071]—种湿法冶金电沉积工序用多孔铝基复合阳极，所述复合阳极基体为具有“三维通孔结构”的铝合金，在铝合金基体(100)的“三维通孔结构”的孔壁上以及铝合金基体表面设有包覆层，所述包覆层由铅银合金内层(201)与湿法冶金电积工序用成熟铅阳极用的铅合金外层(301)组成；铝合金基体中“三维通孔结构”的通孔(101)尺寸为5-8_，铝合金基体的孔隙率为70% ;包覆层中内层铅银合金的厚度为0.3mm，外层铅合金的厚度为1.2mm ；铅银合金中银的质量百分含量为0.2-0.6wt%铝合金基体中各元素的质量百分含量为:
[0072]0.9wt% Mg、4wt% Si 与 Iwt% Cu，销余量。
[0073]阳极孔洞的尺寸为l_2mm，阳极的孔隙率为55_65%。
[0074]其制备方法，包括下述步骤:
[0075]第一步:铝合金基体预处理
[0076]选用孔洞相互连通、孔洞尺寸为4_8mm、孔隙率为60_80%的铝合金基体，
[0077]将铝合金基体，悬空在密闭反应釜中的硝酸溶液液面上，加热硝酸溶液至60°C，产生硝酸蒸汽对铝合金基体进行氧化，氧化时间8min，表面产生微孔(102)后，洗涤；然后，将氧化后的铝合金基体置于氢氧化钠含量为40g/l的氢氧化钠碱液中浸泡lOmin，氢氧化钠碱液的温度为45°C，使硝酸氧化形成的微孔扩大，最后，用去离子水漂洗干净、烘干；
[0078]所述的硝酸溶液的质量百分浓度为66%，其体积占密闭反应釜体积的30% ;
[0079]第二步:铝合金基体表面包覆铅银合金
[0080]将第一步所得铝合金基体与含银量0.6wt%的铅银合金锭一块装入密闭容器，将密闭容器抽真空到IPa，然后，维持真空度，将密闭容器升温到520°C保温30min后，向密闭容器中通入惰性气体，使密闭容器的压力达90Mpa，保压45mi后；保持密闭容器中压力不变，降温速率为5°C /min,随炉降温到330°C，卸压，在此温度下，缓慢将铝合金基体自铅熔体中取出，风冷，得到表面结合有铅银合金层的多孔阳极粗坯(200);
[0081]第三步:对第二步所得多孔阳极初坯进行后处理
[0082]对第二步所得阳极粗坯置于化学镀液中，在90°C温度下反应30min后，在温度为350°C的湿法冶金电积工序用成熟铅阳极用的铅合金熔体中进行6次金属浴循环，得到湿法冶金电沉积工序用多孔铝基复合阳极(300);
[0083]化学镀液中各组分的含量为:
[0084]甲基横酸200ml/l，
[0085]甲基磺酸锡320ml/l，
[0086]甲基磺酸铅150ml/l，
[0087]硫脲80g/l，
[0088]次磷酸钠10g/l，
[0089]EDTA 2g/l，
[0090]抗坏血酸2g/l。
[0091]物理性能测试结果显示:本实施例所制备阳极中银含量为0.04%,电导率5.46MS.πΓ1，高出平板Pb-Ag(0.8wt% )阳极12% ;抗拉强度34.5MPa,相当于平板铅合金阳极的1.5倍。通过对比分析本实施例所述多孔基阳极与传统平板Pb-Ca-Sn阳极在铜电积中行为发现，多孔铝基阳极的析氧过电位较平板阳极降低128mV ;在电解液体系中的腐蚀率仅为平板阳极的25%;阴极产品铜中的铅含量仅为平板阳极所得阴极产物51%。这些测试结果表明，本发明阳极的综合性能远远优于传统的平板铅阳极。
【主权项】
1.湿法冶金电沉积工序用多孔铝基复合阳极，其特征在于:所述复合阳极基体为具有“三维通孔结构”的铝合金，在铝合金基体的“三维通孔结构”的孔壁上以及铝合金基体表面设有包覆层，所述包覆层由铅银合金内层与湿法冶金电积工序用成熟铅阳极用的铅合金外层组成。
2.根据权利要求1所述的复合阳极，其特征在于:铝合金基体中“三维通孔结构”的通孔尺寸为4-8_，铝合金基体的孔隙率为60-80%。
3.根据权利要求1所述复合阳极，其特征在于:包覆层中内层铅银合金的厚度为0.2-0.5mm，外层铅合金的厚度为0.8-2.5mm。
4.根据权利要求3所述复合阳极，其特征在于:铅银合金中银的质量百分含量为0.2—0.6wt % ο
5.根据权利要求5所述复合阳极，其特征在于:铝合金基体中各元素的质量百分含量为:0.5-1.5wt% Mg,3-5wt% Si,0.5-1.5wt% Cu、铝余量。
6.根据权利要求1-5任意一项所述复合阳极，其特征在于:阳极孔洞的尺寸为1_2_，阳极的孔隙率为55-65%。
7.如权利要求6所述的复合阳极的制备方法，包括下述步骤: 第一步:铝合金基体预处理 选用孔洞相互连通、孔洞尺寸为4-8mm、孔隙率为60-80%的铝合金基体， 将铝合金基体，置于温度为60-100°C的硝酸蒸汽中氧化，表面产生微孔后，洗涤；然后，将氧化后的铝合金基体置于氢氧化钠碱液中浸泡，使硝酸氧化形成的微孔扩大，最后，用去离子水漂洗干净、烘干； 第二步:铝合金基体表面包覆铅银合金 将第一步所得铝合金基体与铅银合金锭一块装入密闭容器，将密闭容器抽真空到0.0l-lOPa，然后，维持真空度，将密闭容器升温到350-520°C保温至少1min后，向密闭容器中通入惰性气体，使密闭容器的压力达到15-120Mpa，保压至少30min后，随炉降温到320-330°C，卸压，在此温度下，将铝合金基体自铅熔体中取出，风冷，得到表面结合有铅银合金层的多孔阳极粗坯； 第三步:对第二步所得多孔阳极初坯进行后处理 对第二步所得阳极粗坯表面化学镀铅锡合金后，在温度为350-450°C的湿法冶金电积工序用成熟铅阳极用的铅合金熔体中进行至少3次循环金属浴，得到湿法冶金电沉积工序用多孔铝基复合阳极。
8.根据权利要求7所述的复合阳极的制备方法，其特征在于:铝合金基体在硝酸蒸汽中氧化，是将铝合金基体悬空在密闭反应釜中的硝酸溶液液面上，加热硝酸溶液对铝合金基体进行氧化；所述的硝酸溶液的质量百分浓度为65-68%，其体积占密闭反应釜体积的5-30%，氧化时间 5-30min ； 氢氧化钠碱液中氢氧化钠含量为40-60g/l，氢氧化钠碱液的温度为40-55°C，浸泡时间 5_10mino
9.根据权利要求7所述的复合阳极的制备方法，其特征在于:随炉降温时，保持密闭容器中压力在15-120Mpa，降温速率为1_5°C /min。
10.根据权利要求7所述的复合阳极的制备方法，其特征在于:表面化学镀铅锡合金，是将多孔阳极初坯置于化学镀液中，在75-100°C温度下反应20-60min，化学镀液中各组分的含量为: 甲基磺酸150-350ml/l， 甲基磺酸锡200-400ml/l， 甲基磺酸铅100-300ml/l， 硫脲 50-100g/l， 次磷酸钠5-15g/l，EDTA l_3g/l， 抗坏血酸l_3g/l。
【专利摘要】本发明公开了一种湿法冶金电沉积工序用多孔铝基复合阳极及制备方法。所述阳极基体为具有“三维通孔结构”的铝合金，在铝合金基体的“三维通孔结构”的孔壁上以及铝合金基体表面设有包覆层，所述包覆层由铅银合金内层与湿法冶金电积工序用成熟铅阳极用的铅合金外层组成；其制备方法包括：多孔铝基体的预处理、铅银合金底层在多孔铝基体上的着附以及后处理三大步骤。通过本发明方法所制备多孔铝基复合阳极，具有低析氧过电位、良好的导电性与抗蠕变性，采用该阳极所生产阴极产品品质高，阳极制造所采用原料的成本低；另外，阳极的制造工艺路线简单，可用来大规模工业化生产阳极。
【IPC分类】C22C21-02, B22D23-04, C25C7-02, C23C18-52
【公开号】CN104762639
【申请号】CN201510102717
【发明人】周向阳, 杨娟, 王辉, 刘宏专, 杨焘, 马驰原
【申请人】中南大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月9日