[发明专利]制备用于电化学工艺的板材材料的方法

说明书

本发明涉及一种用于金属的电化学工艺如电解精炼或电解冶金的板材材料的制造方法。

阴极板材材料的表面粗糙度是在湿法冶金工业中的电化学镀覆金属的附着力的重要参数。工业经验表明，表面需要足够粗糙以确保电镀金属的附着并避免电镀金属的预剥离(prestripping)，但另一方面需要不太粗糙，以防止附着力太高，使得移出电镀金属非常难或在剥离过程中破坏板材。在铜工业中，不锈钢已经用作电解精炼和电解冶金的阴极板材。用于阴极板材的优选不锈钢等级为具有冷轧表面2B的EN 1.4404(316L/UNS S31603)。该不锈钢等级通常含有10-13重量％的镍，这是一种昂贵的成分。因此，铜业不仅寻求更成本有效的替代品，例如作为阴极板材的双相不锈钢，而且还寻求更经济的制造阴极板材的工艺。

电化学工艺步骤是处理例如金属性铜的最后步骤之一。在电解精炼中，铜阳极和阴极位于含有硫酸铜和硫酸的电解质溶液中。使电流通过溶液，使来自带正电的阳极的铜沉积在带负电的阴极上。铜的电解冶金通过类似的方法进行，但是从溶液中而不是阳极移出铜，且铜沉积在阴极上。当在阴极上沉积了适量的铜时，将阴极从溶液中移出并剥离，以从阴极板材的表面移出铜沉积物。

美国专利7,807,029涉及永久不锈钢阴极板材，该阴极由低镍双相钢或较低等级的“304”钢组成，其中至少一个阴极表面具有表面粗糙度以产生对于允许操作粘附性必要的附着力。附着力对于防止铜沉积物与表面的机械分离不够强。然而，美国专利7,807,029中期望的附着力仅基于预定的附着力特性，其确定了各表面的表面粗糙度R_a在0.6-2.5微米的范围内。没有给出表面上的附着力的任何具体确定以及制造阴极板材的方法。

WO公开2012/175803描述了永久阴极和用于处理永久阴极的表面的方法。在该方法中，化学或电化学处理永久阴极板材表面的晶界，以得到对于沉积金属在表面上的附着力和从表面剥离金属所期望的表面性能。

所引用的美国专利7,807,029和引用的WO公开2012/175803关注待用作电精炼或电解冶金中的电极的单独和分离的阴极板材的表面处理。这些参比文献没有描述如何生产单独和分离的阴极板材。

本发明的目的是为了防止现有技术的一些缺陷，并且实现用于制造待用在金属的电化学工艺(例如电解精炼或电解冶金)中的板材材料的改进方法。本发明的基本特征列在所附权利要求中。

根据本发明，使用板材材料作为阴极的一部分，在其表面上在金属的电化学工艺例如电解精炼或电解沉积中沉积金属。该板材材料是在卷取工艺线例如冷轧工艺线中制造的，从而得到了对金属沉积物和板材材料之间的附着力而言所期望的表面粗糙度。通过卷取工艺线中的至少一种机械和/或化学处理制成待用作阴极的一部分的板材的表面粗糙度。对于所期望的表面粗糙度的处理可以是例如以下处理中的一种或多种：图案化轧制(pattern rolling)、湿磨、干磨、喷丸、酸洗、刷涂、光整冷轧或这些处理的任何组合。

待在卷取工艺线中处理的板材材料有利地是由不锈钢制成的带材。在卷取工艺线中的最终处理之后，将具有期望的表面粗糙度的板材材料(即从卷取工艺线接收的产品)保持为板材的形状，但是可以有利地处理以具有卷材的形式。作为板材的形状，该材料可以被切割成期望的尺寸以用作阴极的一部分，在其表面上在电化学工艺中沉积金属。在板材材料作为卷材形式的情况下，板材材料基本容易地转移到进行金属的电化学工艺的位置。然后将卷取的板材材料切割成对于金属的电化学工艺的操作有利的形状。

根据本发明的卷取工艺线有利地包括工艺步骤例如退火、化学表面处理、机械表面处理、冷轧。可以例如酸洗化学表面处理。机械处理可以例如是研磨、湿磨或干磨、刷涂和喷丸。冷轧可以例如通过图案化轧制来进行。可以利用这些工艺步骤的任何组合从而使板材材料具有所期望的表面粗糙度。根据本发明的一个优选实施方案，用于板材材料的卷取工艺线由以下处理构成：预退火和酸洗、冷轧、研磨、最终退火和酸洗。

用本发明处理的板材材料在金属的电化学工艺中用作阴极的一部分，其中待沉积在板材材料上的金属例如是铜、镍或银。电化学工艺可以例如是电解精炼或电解冶金。