[发明专利]一种A1基Pb-WC-CeO2惰性复合阳极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金技术领域，具体是一种Al基Pb-WC-CeO₂惰性复合阳极材料的制备方法。

背景技术

在现代湿法提取金属(如：锌、锰、钴、镍、铜、铬等)的过程中，关键的问题是能耗和阴极产品的纯度。常用的阳极材料主要有磁性氧化铁、石墨、铅及铅基合金、二氧化铅、铂及铂族金属氧化物、镀铂等，但这些材料分别存在着：制备困难、耐腐蚀性差、机械强度低、电流效率低、能耗大、价格昂贵等缺陷。

目前研究和使用较多的主要有两类：

1、铅及铅基合金阳极

该类阳极由于价格便宜、易成形、自我修复力强等优点，成为使用较为广泛的不溶性阳极，不足之处主要表现在成本高、能耗大(槽电压：3.5～3.9V，电流效率：75～88％，能耗：3400～4200度/吨锌)、机械强度低、耐蚀性和导电性较差、使用寿命短(0.5～1年)，作为阳极使用会导致阴极产品质量等级降低。针对这些问题，国内外研发了一系列二元或多元铅基合金，如Pb-Ag、Pb-Ag-Ca、Pb-Ca-Sn、Pb-Ca-Sr-Ag-RE等。这些合金虽然制备成本有所降低，起到一定的节能降耗作用，但对于铅合金的固有问题(析氧过电位高、机械强度低、铅溶解污染镀层产品等)并未有效根除。

2、钛基型稳阳极(DSA)

如：Ti/β-PbO₂、Ti/SnO₂+Sb₂O₃+MnO₂/PbO₂、Ti/SnO₂/PbO₂、Ti/SnO₂+Sb₂O₃/PbO₂等。该类阳极虽然能解决铅离子进入溶液从而提高电积锌的质量问题，但不含中间层的钛基电极由于钛易钝化，寿命短，导电性能降低，价格昂贵等因素，难以大规模生产和使用。

发明内容

本发明的目的是在金属铝或铝合金基体上通过电镀铅并掺杂微米颗粒碳化钨和纳米颗粒二氧化铈制备Al基Pb-WC-CeO₂复合阳极材料的方法。该复合阳极材料用于有色金属电积时可有效降低槽电压，减少能耗，降低阳极铅溶解进入镀液后对阴极产品纯度的影响，克服传统铅及铅合金阳极存在的不足。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明的有色金属电积用复合阳极材料的制备方法如下：铝或铝合金基材经前处理后，通过化学镀和电镀形成结合力优良的中间层后，在酸性体系下，通过添加阳离子活性剂，在适宜的搅拌条件下，阴极电沉积Al基Pb-WC-CeO₂复合镀层。具体工艺流程如下：

1、铝或铝合金板进行除油、喷砂前处理；

2、进行两次浸锌：

①浸锌液配方：氢氧化钠(NaOH)200g/L，氧化锌(ZnO)20g/L，酒石酸钾钠(KOCO(CHOH)₂COONa)50g/L，三氯化铁(FeCl₃)2g/L，硝酸钠(NaNO₃)2g/L；

②一次浸锌：将铝或铝合金板用20g/L氢氧化钠+2g/L碳酸钠进行碱蚀，之后水洗、吹干，再10ml/L氢氟酸+224g/L硝酸+715g/L磷酸进行酸蚀，水洗、吹干后进行一次浸锌1～2分钟；

③二次浸锌：一次浸锌后的铝板经水洗、吹干，放入质量浓度50％硝酸(HNO₃)中退锌10～20秒，然后水洗、吹干，进行二次浸锌40～60秒；

3、镀镍：将两次浸锌后的铝或铝合金板在电流密度1A/dm²，温度50℃条件下镀镍5～8分钟；

4、Al基Pb-WC-CeO₂复合阳极材料的制备：

①镀液配置：醋酸铅(Pb(AC)₂)200～250g/L，氟硼酸(HBF₄)160～200g/L，硼酸(H₃BO₃)10～20g/L，添加剂明胶(C₁₀₂H₁₅₁O₃₉N₃₁)1～3g/L，阳离子活性剂十六烷基三甲基溴化铵(C₁₉H₄₂NBr)0.5～1g/L，碳化钨(WC粒度为：1～3μm)20～50g/L，二氧化铈(CeO₂粒度为：20～30nm)10～30g/L，混合后得镀液；