[发明专利]一种锌电积阴极板铝整体横梁及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锌电积阴极板铝整体横梁及其制备方法。所述的锌电积阴极板铝整体横梁是由低压铸造铝横梁与吊耳、铜铝导电件通过搅拌摩擦焊焊接而成，所述的锌电积阴极板铝整体横梁的导电率为29.90以上，使用寿命为14个月以上，电积过程目排与铜接触位置平均温度低于53℃。制备方法包括前处理、充型、保压凝固和后处理步骤。本发明所采用的低压铸造工艺，无缩孔、夹渣、气泡等铸造缺陷，铜铝复合导电头根据使用场合采用爆炸焊接或闪光焊，保证了铜铝过渡区的电导率，整个整体横梁仅横梁与复合导电件部分才用搅拌摩擦焊接，保证了整体横梁性能稳定性的同时，减少了加工工序，降低了阴极板的加工成本。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种锌电积阴极板铝整体横梁及其制备方法。

背景技术

在锌电积工业，由于电积过程电流大，如果阴极板铝横梁制备过程存在缺陷，会造成电积过程损耗大量电能，铜铝过度导电件根据其与母排的链接方法可采用爆炸焊、闪光焊、摩擦焊、锡钎焊、铜铝钎焊和重力浇铸等工艺，而铝横梁其余构件一般采用重力铸造、压力铸造及型材+焊接工艺制备。采用压力及重力浇铸工艺，尤其制备尺寸较大铸造件时，易产生气泡、缩孔、夹渣等铸造缺陷，尤其是铜铝复合导电件与整体横梁一次压铸成型时，由于压力不足及铜铝收缩率不同等原因，导致铜铝界面复合困难，严重影响整体横梁的使用效果及试用寿命。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种锌电积阴极板铝整体横梁；第二目的在于提供所述的锌电积阴极板铝整体横梁的制备方法。

本发明的第一目的是这样实现的，所述的锌电积阴极板铝整体横梁是由低压铸造铝横梁与吊耳、铜铝导电件通过搅拌摩擦焊焊接而成，所述的锌电积阴极板铝整体横梁的导电率为29.90以上，使用寿命为14个月以上，电积过程目排与铜接触位置平均温度低于53℃。

本发明的第二目的是这样实现的，包括前处理、充型、保压凝固和后处理步骤，具体包括：

A、前处理：将铝合金熔融得到铝液a；

B、充型：将铝液a以流速 5-15cm/s进入整体横梁型腔模具至充型完毕；

C、保压凝固：充型完毕后将型腔内压力提高至 0.08-0.30MPa 进入保压，强化凝固得到整体横梁b；

D、后处理：将整体横梁b冷却去毛刺后，与铜铝导电件用搅拌摩擦焊进行焊接得到目标物锌电积阴极板铝整体横梁。

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。