[发明专利]一种泡沫金属基铅合金复合阳极材料的制备方法

说明书

一种泡沫金属基铅合金复合阳极材料的制备方法，先对泡沫金属基材进行面处理，在泡沫金属基材表面形成锡铋合金层，再制备纳米氧化物复合铅合金，之后采用双金属连续挤压包覆机，将纳米氧化物复合铅合金包覆复合在表面已形成锡铋合金层的泡沫金属基材上，制备得到高效析氧电催化泡沫金属基铅合金复合阳极材料。本发明制备得到的泡沫金属基铅合金复合阳极材料，充分发挥了纳米氧化物复合铅合金的高效析氧电催化活性和泡沫金属基材的优势，具有质量轻、导电性好、高效析氧电催化性和高耐蚀性等特点，同时可降低资源消耗、节约能源。

技术领域

本发明属于湿法冶金电极材料技术领域。

背景技术

湿法冶金行业中阳极材料都是以铅及铅合金为主，通过现有技术生产的铅基阳极材料，都存在机械强度低、质量重、电导率低、电催化活性差等问题，继而，造成了在湿法冶金过程中，槽电压高、电流效率低、电积能耗高等问题。

目前，关于泡沫金属基复合材料的制备方法公开的专利较多，但生产过程中均采用了电镀复合法，此方法易产生大量金属离子污水，后期需续投入较高处理成本。如中国专利CN 1062084C“铅酸蓄电池负极泡沫铅板栅的制作方法”公开了一种泡沫铜为基体，经电镀Pb-Sn合金和纯Pb，制备一种多孔的泡沫Pb板栅。该制备方法中采用电镀法沉积复合铅及铅合金，此工艺易产生大量含金属离子污水，且通过电镀法制备较厚铅合金复合层所需时间较长，电镀得到的铅及铅合金致密性较差，如果试用于含氯离子强酸湿法冶金体系，耐蚀性较差，试用寿命较短。中国专利CN 100449828C“铅酸蓄电池泡沫钛基正负电极板栅材料及制造方法”公开了一种在三维网状结构的泡沫钛上电镀二氧化铅或纯铅，制备板栅材料。该制备方法中同样采用了传统的电镀复合法，会有金属离子污水产生，且其在钛基材表面复合电镀的二氧化铅或纯铅致密性差，不能用于湿法冶金行业。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种制备工艺简单，易操作，可广泛运用于高性能阳极板工业生产中的高效析氧电催化泡沫金属基铅合金复合阳极材料的制备方法，以制备得到具备质量轻、导电性好、高效析氧电催化性和高耐蚀性等特点的泡沫金属基铅合金复合阳极材料。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种泡沫金属基铅合金复合阳极材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)泡沫金属基材的表面处理：先用全自动高速毛刷抛光机去除泡沫金属基材表面的氧化膜，再通过真空磁控溅镀在泡沫金属基材表面形成锡铋合金层；

(2)纳米氧化物复合铅合金的制备：在氩气气氛保护下，将铅合金投入真空微重力熔炼炉中，炉温控制在350～450℃，待铅合金完全熔化后，称取纳米氧化物加入铅合金熔液中，其中纳米氧化物占铅合金质量的0.01％～0.1％，控制炉温在500～700℃，保温30min～120min，至纳米氧化物分散均匀，得到纳米氧化物复合铅合金；

(3)泡沫金属基铅合金复合材料的制备：采用双金属连续挤压包覆机，将纳米氧化物复合铅合金包覆复合在表面已形成锡铋合金层的泡沫金属基材上，制备得到高效析氧电催化泡沫金属基铅合金复合阳极材料。

上述步骤(1)中，在泡沫金属基材表面形成的锡铋合金层的厚度为0.2～3μm。步骤(3)中，控制双金属连续挤压包覆机主机转速1.5～8.5rpm、加热块温度200～350℃，控制纳米氧化物复合铅合金的复合层厚度2～5mm。

本发明所述的泡沫金属基材为泡沫铝、泡沫铜、泡沫镍和泡沫钛中的一种，泡沫金属基材料的孔隙率≥75％，平均主孔径0.5～1.0mm，材质厚度为1～5mm。所述的纳米氧化物为β-MnO₂、γ-MnO₂、RuO₂和SnO₂中的一种或几种，纳米氧化物的平均粒度为50～150nm。