[发明专利]一种锌电积用搭接式铜铝一体化横梁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锌电积用搭接式铜铝一体化横梁及其制备方法。所述搭接式铜铝一体化横梁是在将导电头、吊耳焊接在铝横梁的基础上改为压力浇铸—热处理工艺。包括铜块制备、铜块表面处理、模内装铜块、模内压铸铝和热处理。制备出的搭接式铜铝一体化横梁铜铝过渡面接触紧密、强度大、不易受到外界环境影响腐蚀、导电性能良好，产品生产工序简单、质量保证，减少通电过程发热现象、使用寿命长，另外还可以根据不同使用厂家制备成多种外观形状不一致产品，使用范围广，推广前景广阔。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种锌电积用搭接式铜铝一体化横梁及其制备方法。

背景技术

电积工程，特别是电化学工业和电冶金工业都离不开电极材料，电极材料分为阴极材料和阳极材料。如在湿法炼锌工业，阴极板主要材质主要为铝，主要构件为铝板、铝横梁、吊耳和铜铝导电头。湿法炼锌企业根据自身的设计及板面大小，阴极板导电过程采用搭接式或者夹节式，夹节式阴极板铝横梁主要应用于小极板，搭接式阴极板铝横梁主要应用于大极板，随着湿法炼锌工业发展，在未来势必采用大极板，其生产工艺如附图1所示，存在生产工艺复杂、流程长、焊接工序多、生产效率低、产品质量不稳定、劳动强度大、职业健康危害大等不足。

铜铝横梁是影响阴极板使用寿命和电积直流电耗的一个重要构件，目前国内外铜铝横梁制作方式是将铜铝导电头和铝横梁焊接在一起，铜铝导电头制备工艺主要有以下几种。

爆炸焊：爆炸焊工艺是将表面平整的铜块和铝块紧密接触，中间填充适量炸药，引爆炸药瞬间产生高温热，将铜表面和铝表面熔化，通过挤压方式使铜铝接触焊接，该工艺优势是生产效率高，缺点是技术条件高，安全保障系数高，控制不好容易出现假焊现象。

闪光对焊：闪光对焊原理是铜板材和铝板材在强电流作用下迅速熔化，随后在机械顶锻压力作用下铜铝融合在一起，该工艺优点是焊接效率高，但管件、大面积焊接件、厚件不易焊接，焊接初难免出现断裂。

摩擦焊：摩擦焊原理是铜棒和铝棒在高速旋转下使铜和铝的焊接面在高温下熔化，经保压顶锻使铜和铝结合到一起，该工艺优点是产品强度高，但是非棒材不易焊接，焊接处容易断裂。

锡钎焊：锡钎焊工艺原理是将薄铜片与铝设备夹紧，经锡钎料特殊加工和机械压接后铜片焊在铝板上的一种工艺，该工艺简单，但焊接熔点低，助焊剂带腐蚀性。

铜铝钎焊：铜铝钎焊是一种将铜材和铝材进行钎焊焊接的一种新工艺，该工艺优点是焊接处不会出现断裂，导电性能良好，手工焊接，操作简单，投入设备少，缺点是焊接效率较低。

重力浇铸：重力浇铸原理是将铜块放置在模具内，向模具内倾倒液态铝，铝包裹铜块形成铜铝导电过渡件，该工艺具有生产效率高、操作简单、劳动强度小、生产成本低等优势，但是，该工艺存在得到的铜铝导电过渡件导电性能不稳定，使用寿命短等不足。原因是液态铝冷却凝固过程中产生体积收缩，铜铝接触面出现分层形成空隙，电积过程酸雾会进入空隙，影响其导电性，继而导电过渡件发热，影响阴极板使用。

铝横梁制作工艺采用普通重力铸造和挤压成型。

普通重力铸造：按照一定规格尺寸制作模具，将熔化的铝液浇铸在模具内，待铝液冷却凝固后开模，取出产品，经剪切、抛光后可得铝横梁，但该种工艺存在劳动强度大、产品生产效率低、产品强度小、外观质量差等不足。

挤压成型：按照预定规格尺寸将型材进行机加工可得到横梁，用冲板方式得到吊耳，将吊耳和横梁焊接到一起即可得到铝横梁，该工艺存在劳动量大、焊接缺陷、废料多等不足。

因此在电积工业需要发明一种导电性能良好、生产成本低、生产工艺简单、生产效率高、使用寿命长的搭接式铜铝一体化横梁，提高阴极板使用寿命、降低电积过程直流电耗、降低锌电积生产成本、提高生产效率和杜绝安全隐患，改善锌电积工业用阴极板目前面临的一些问题。

发明内容