[发明专利]水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的装置和方法

权利要求书

1.一种水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的装置，包括阴极、阳极、隔膜式电解槽和电源；其特征在于：所述的阴极由内置螺旋引线的超高纯金属箱式电极板构成；所述的螺旋引线为线径为0.5~2mm的导电丝形成的螺旋线圈，螺旋线圈直径为5～20mm，导电丝的匝数密度为1～5匝/cm；所述的超高纯金属箱式电极板的纯度为4.5N~5N；阴极空间缝隙处均设置有氧化铝颗粒填充绝缘。

2.如权利要求1所述的水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的装置，其特征在于，所述的导电丝，为不锈钢丝、铜丝或铝线中的一种。

3.如权利要求1所述的水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的装置，其特征在于，所述的阴极空间缝隙处均设置有氧化铝颗粒填充绝缘，为螺旋引线的导电丝之间、螺旋引线之间、螺旋引线和超高纯金属箱式电极板之间均采用氧化铝颗粒填充绝缘。

4.如权利要求1所述的水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的装置，其特征在于，所述的内置螺旋引线，其内置螺旋引线的个数为≥1个。

5.如权利要求1所述的水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的装置，其特征在于，所述的水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的装置，阳极为可溶性阳极或惰性阳极。

6.一种水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的方法，其特征在于，采用权利要求1~5中任意一项所述的装置，包括以下步骤：

步骤1：配制水溶液电解质

根据所要制备的超高纯金属，称取相应的金属的高纯盐，加入去离子水，得到浓度为50~100g/L的相应金属的高纯盐溶液，用HCl调节pH值为0.5~5后，制得水溶液电解质；其中，相应的金属的高纯盐，其纯度≥5N；

步骤2：电沉积

采用可溶性阳极或惰性阳极，将水溶液电解质注入隔膜式电解槽中，连接好阴极和阳极，接通电源，在25~30℃下，进行恒电流密度电沉积，得到沉积在阴极表面的电沉积产物；

其中，恒电流密度为100～300A/m²，电沉积时间为8~15h；

步骤3：后处理

将沉积在阴极表面的电沉积产物从阴极剥离，用去离子水冲洗，晾干，得到超高纯金属，检测后真空封装；其中，制备的超高纯金属的金属纯度为4.5～5N。

7.如权利要求6所述的水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的方法，其特征在于，所述的步骤1中，所述的相应的金属的高纯盐，为氯化钴、氯化镍、氯化铁、氯化亚铁、氯化锌、氯化铜、四氯化金、硝酸银、硅氟酸铅或氯化亚锡中的一种。

8.如权利要求6所述的水溶液电解质中高效电沉积超高纯金属的方法，其特征在于，所述的步骤2中，电沉积过程中，隔膜式电解槽中的阳极区的水溶液电解质，经外路的外部净化装置净化除杂后，再注入隔膜式电解槽中的阴极区。