[发明专利]一种铝基铅及铅合金复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于有色金属湿法冶金、金属表面处理、化学、电化学和化工等科学领域的金属基复合材料，尤其是一种铝基铅及铅合金复合材料制备方法。

背景技术

一般作为电解生产的电极材料必需满足以下基本要求:(1)良好的导电性； (2)耐腐蚀性强；(3)机械强度和加工性能好； (4)使用寿命长、费用低； (5)对电极反应具有良好的电催化性能。冶金工作者和科研工作者为开发性能更加优越的阳极材料进行了大量的研究和开发。综合国内外目前的研究和使用情况，主要有以下四类：

1、铅及铅合金阳极

铅和铅合金阳极基本上能满足生产需要，目前在有色金属工业生产中得到广泛应用。该阳极其主要优点在于具有较好的导电性能，且熔点、硬度小，易铸造或压延成型;在硫酸介质中较稳定；制造成本低等。其缺点是铅及铅基合金阳极存在析氧过电位高（接近1V）和表面钝化膜不致密、电解过程中吸附大量不导电二氧化锰等，导致电解槽电压高（如锌电积为3.2～3.8V）；电积过程电流效率低（75～90%）；能耗高（如锌电积为3200～3800千瓦时/吨）；阳极寿命短（6～12月）；阳极铅的腐蚀产物易进入阴极产品，影响阴极产品质量；机械强度低,容易变形引起短路等。

 2、复合电催化铅基阳极

此类阳极通过沉积、涂覆、镶嵌等方法在铅及铅合金基体上复合入析氧电催化活性好和高的电化学稳定性的材料。该类电极与铅-银阳极相比，其主要优点在于多元铅基合金和复合电催化铅基阳极虽然改进了阳极的部分性能。其缺点是没有从根本上解决其不足,特别是电解液中存在较多的Cl ^- 。Cl ^- 可能取代PbO₂ 晶格中的氧离子,引起晶粒间的破坏,造成铅基阳极被Cl ^- 严重腐蚀。

3、钛基电催化阳极

    此类阳极以金属钛（Ti）为基体，主要有2 种电极:一是薄涂层钛基阳极,其涂层厚度从几微米到十几微米;二是厚涂层钛基阳极,其涂层厚度在0. 5mm 以上,甚至可达3mm ,此类阳极包括钛基二氧化锰阳极( Ti/ MnO₂ ) 、钛基二氧化铅阳极( Ti/ PbO₂ ) 等。该类电极与铅-银阳极相比，其主要优点在于形状尺寸非常稳定,可消除阳极铅对产品的污染, 降低析氧超电位, 耐腐蚀性强。其缺点是制作技术要求高，电极在硫酸介质中使用寿命较短，而且此类阳极以钛为基体材料成本高。

4、其它基体复合电催化阳极

此类复合电极材料以铅合金、铝或不锈钢为基体，采用：除油→浸锌（Zn）→镀铅（Pb）→电化学氧化→脉冲电沉积二氧化锰（MnO₂）的工艺来制取。该电极与铅-银阳极相比，其主要优点在于使用该复合电极材料在电积金属时，阳极表面形成一层致密的膜层，使阳极处于非溶状态，能提高阴极产品的质量，降低槽电压。其缺点是这种阳极材料在生产过程中存在不足：生产流程过长，生产能耗高。浸锌、镀铅、漂洗等工艺，会产生大量的废液，环境污染较为严重。

发明内容

本发明的目的是提出一种铝基铅及铅合金复合材料制备方法，本发明的优点在于可显著降低生产成本，提高产品的机械强度，降低自重。该方法获得的产品应用于湿法冶金工业，可显著提高材料的导电性能，提高电流效率，显著降低有色金属电积过程的能耗，克服上述现有技术存在的不足。

本发明通过以下技术方案来实现

一种铝基铅及铅合金复合材料，其特征是：材芯为铝基材料，材芯表面粗糙带毛刺并开有若干条沿长度方向的线状燕尾槽, 铝基材料外包覆有铅及铅合金包覆材料即为复合材料，复合材料外表面经增表处理有圆弧凸凹状或者锯齿状花纹。

所述的铝基材料为Φ3～Φ20㎜的棒材或厚度2～5mm，宽30～1000mm的带材，材质为纯铝或铝合金。

所述的包覆材料为Φ7～Φ20㎜的棒材，形成的包覆材料层厚1.5～5㎜，材质为纯铅或铅合金。

所述的铝基材料表面粗糙带毛刺，毛刺长小于0.5㎜，开有若干条线状燕尾槽，每一条燕尾槽上宽0.5～3㎜，下宽0.75～5㎜，深0.5～2㎜。

所述的圆弧凸凹状或者锯齿状花纹，花纹深度0.2～1.5㎜，花纹圆弧半径0.5～5㎜。

所述的铝基铅及铅合金复合材料的制备方法，包括如下工艺步骤：

1、铝基材料经表面加工若干条沿长度方向的线状燕尾槽；

2、加工好燕尾槽的铝基材料表面拉毛处理；