一种电积锌用铅合金阳极材料及其轧制方法技术

一种电积锌用铅合金阳极材料及其轧制方法，该方法采用热轧工艺轧制铸态铅合金材料，热轧温度为100～290℃，总压下量不低于50％。该铸态铅合金材料中各组分的含量为：金属银0.1～0.5wt％，金属钙0.02～0.1wt％，选自Sr、Al、Bi或Ba的其它元素0.01～0.05wt％，其余为金属铅。采用这种加工方法制备的铅银钙基多元合金阳极材料具有优化的表面晶体结构，在电积锌过程中，能够在该阳极材料表面快速形成稳定的氧化物保护层，提高电流效率和降低阴极锌含铅量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，该方法采用热轧工艺轧制铸态铅合金材料，热轧温度为100～290℃，总压下量不低于50％。该铸态铅合金材料中各组分的含量为：金属银0.1～0.5wt％，金属钙0.02～0.1wt％，选自Sr、Al、Bi或Ba的其它元素0.01～0.05wt％，其余为金属铅。采用这种加工方法制备的铅银钙基多元合金阳极材料具有优化的表面晶体结构，在电积锌过程中，能够在该阳极材料表面快速形成稳定的氧化物保护层，提高电流效率和降低阴极锌含铅量。【专利说明】
本专利技术属于电化冶金
，具体涉及电积锌用铅基不溶性阳极材料的加工制备工艺。
技术介绍
锌电积槽中的阳极通常采用铅银合金材料。其中银的作用是降低铅在电积过程中的析氧过电位和腐蚀速率，达到降低电耗和延长阳极服役寿命的目的。电积锌用铅银阳极材料通常含银0.6~1.0%，成本昂贵。电积锌用阳极材料中不能含元素锡，其原因是锡的掺入会抑制锌在阴极析出，降低电流效率。高品质的阴极锌产品，要求锌中的含铅量低于30ppm。为了降低阴极锌中的含铅量，铅基不溶性阳极材料表面必须覆盖一层性能稳定的？1302/^1102保护层。由于银的掺入降低了阳极表面铅的初始氧化速率，延长了稳定Pb02/Mn02保护层的形成周期。通常新的铅银阳极材料在基体表面形成Pb02/Mn02保护层需要2~4周的时间，而完全在阳极材料表面覆盖一层性能稳定的Pb02/Mn02保护层则需要I~3个月的时间。在铅基不溶性阳极表面形成性能稳定的保护层之前，锌电积的电流效率低，阴极锌产品表面瘤状物多，且含铅量高于40ppm。但是，一旦在铅基不溶性阳极表面覆盖一层稳定的Pb02/Mn02保护层，不仅锌电积的电流效率大幅升高，而且阴极锌产品的含铅量急剧下降，不高于25ppm。铅银阳极的机械性能较差，在电积过程中会发生蠕变和弯曲，导致阴阳极间的短路，从而降低电流效率和使短路区域的阴极锌产品溶解。为了增强铅银阳极材料的机械性能，通常向铅银合金中添加元素钙，锶，钡和其它金属元素。在铸态铅银或铅银钙基阳极材料表面会有大量的缩孔和褶皱缺陷产生，这些缺陷在电积过程中将成为局部腐蚀初期阶段的中心腐蚀源，引起阳极材料的蠕变和降低阳极材料的电化学性能。由于在锌电积生产中，需定期清除阳极材料表面过多的MnO2层，在清除阳极表面多余的MnO2的同时，将可能使阳极表面的这些缺陷形成裂纹源，导致阳极材料的早期失效。为了降低铸态铅银或铅银钙基合金材料表面存在的缩孔和褶皱缺陷，可采用轧制的方法将铸态合金锭压下至少50%，制成符合厚度要求、表面光滑的片状阳极材料。这种阳极表面，可减少铅基阳极的表面缺陷，提高阳极材料的机械强度；其不足之处在于，由于阳极材料表面在轧制方向上形成取向一致、形状细长、晶界数量少的晶体结构，导致阳极材料表面缺少腐蚀中心，难以快速形成结合力优良的Pb02/Mn02氧化产物保护层。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术提供一种铸态铅银钙基多元合金阳极材料的轧制工艺，通过阳极材料的化学组成和轧制加工工艺的联合控制，实现对阳极材料表面晶体结构的优化，相对于铸 态多元合金阳极材料，具有良好的机械强度；在锌电积过程中，能快速地在合金材料表面形成稳定的氧化物保护层，从而提高电积锌过程的电流效率和降低阴极锌的含铅量。为实现上述目的，办专利技术包括如下技术方案:一种电积锌用铅合金阳极材料的轧制方法，采用热轧工艺轧制铸态铅合金材料，热轧温度为100~290°C，总压下量不低于50%。如上所述的方法，优选地，所述铸态铅合金材料中各组分的含量为:金属银0.1~0.5wt %，金属钙0.02~0.1wt %，其它元素0.01~0.05wt %，其余为金属铅；其中，所述其它元素为Sr、Al、Bi或Ba。如上所述的方法，优选地，所述铸态铅合金材料中铅的纯度不低于99.9%、银的纯度不低于99.8%，钙的纯度不低于99.5%，其它元素的纯度不低于99.5%。如上所述的方法，优选地，所述热轧工艺包括如下步骤:取铸态铅银钙锶合金锭，厚度为30mm，化学组成为:银0.2wt%，钙0.08wt%,锶0.04wt%,其余为铅；使用双辊轧机在100°C下按30 — 28 — 26 — 22 — 18 — 14 — 10 — 8的道次压下量，将铸态铅银钙锶合金锭加工成厚度为8mm的板状材料。如上所述的方法，优选地，所述热轧工艺包括如下步骤:取铸态铅银钙铝合金锭，厚度为40mm，化学组成为:银0.1被％，钙0.lwt%，铝0.02wt%，其余为铅；使用双辊轧机在150°C下按40 — 38 — 35 — 31 — 27 — 23 — 19 — 15 — 11 — 8的道次压下量，将铸态铅银钙铝合金锭加工成厚度为8mm的板状材料。如上所述的方法，优选地，所述热轧工艺包括如下步骤:取铸态铅银钙钡合金锭，厚度为40mm，化学组成为:银0.5wt%，钙0.02wt%，钡0.05wt%，其余为铅；使用双辊轧机在200°C下按40 — 38 — 35 — 31 — 27 — 23 — 19 — 15 — 11 — 8的道次压下量，将铸态铅银钙钡合金锭加工成厚度为8mm的板状材料。如上所述的方法，优选地，所述热轧工艺包括如下步骤:取铸态铅银钙铋合金锭，厚度为40mm，化学组成为:银0.3wt%，钙0.05wt%，铋0.01wt%，其余为铅；使用双辊轧机在180°C下按40 — 38 — 35 — 31 — 27 — 23 — 19 — 15 — 11 — 8的道次压下量，将铸态铅银钙铋合金锭加工成厚度为8mm的板状材料。另一方面，本专利技术提供一种电积锌用铅合金阳极材料，该材料是采用如上所述的方法制备的。本专利技术的有益效果在于:本专利技术的轧制工艺在铸态铅基多元合金阳极材料轧制的同时，对阳极材料进行热处理，并调整阳极材料的化学组成，使铅银钙基阳极材料表面的晶体取向随机化和增加晶界数量。由于轧制是在较高的温度下进行，将使材料在轧制过程中发生动态再结晶，动态再结晶一方面抑制了晶粒的长大，使晶界数量激增，银颗粒细小并弥散分布；另一方面也消除了大形变量给铅基合金材料带来的应力。本专利技术方法制备的铅基多元合金阳极材料具有晶粒取向随机、尺寸细小、晶界数量多的晶体结构。与低温轧制的同成分材料的晶粒在轧制方向上取向一致、晶界数量少的晶体结构形成鲜明对比，取向随机、晶界数量多的细晶结构在整个材料表面拥有大的晶界面积。在锌电积过程中，铅基多元合金的氧化首先在晶界处发生，氧化产物Pb02/Mn02吸附在晶界处，随后逐渐覆盖整个阳极材料表面。因此，采用本专利技术方法制备的铅基多元合金相对于常规方法制备的同类阳极材料，能较快的在阳极材料表面覆盖一层Pb02/Mn02氧化产物保护层。测试结果表明，采用本专利技术方法制备的铅基多元合金氧化层形成时间为4-10天；平均电流效率为89% -91% ;平均阴极锌含铅量为17-23ppm。【专利附图】【附图说明】图1a为对比例1的铸态铅银钙锶阳极材料的表面形貌图。图1b为对比例1的铸态铅银钙锶阳极材料的晶粒取向成像(0頂)图。图2a为对比例2室温轧制的铅银钙锶阳极材料的表面形貌图。图2b为对比例2室温轧制的铅银钙锶阳极材料的OM图。图3a为实施例1制造的铅银钙锶阳极材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电积锌用铅合金阳极材料的轧制方法，其特征在于，采用热轧工艺轧制铸态铅合金材料，热轧温度为100～290℃，总压下量不低于50％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁学韬，吕旭东，华志强，王磊，雷扬，李弢，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11