[发明专利]一种电积锌用铅合金阳极材料及其轧制方法

说明书

技术领域

本发明属于电化冶金技术领域，具体涉及电积锌用铅基不溶性阳极材料的加工制备工艺。

背景技术

锌电积槽中的阳极通常采用铅银合金材料。其中银的作用是降低铅在电积过程中的析氧过电位和腐蚀速率，达到降低电耗和延长阳极服役寿命的目的。电积锌用铅银阳极材料通常含银0.6～1.0％，成本昂贵。电积锌用阳极材料中不能含元素锡，其原因是锡的掺入会抑制锌在阴极析出，降低电流效率。

高品质的阴极锌产品，要求锌中的含铅量低于30ppm。为了降低阴极锌中的含铅量，铅基不溶性阳极材料表面必须覆盖一层性能稳定的PbO₂/MnO₂保护层。由于银的掺入降低了阳极表面铅的初始氧化速率，延长了稳定PbO₂/MnO₂保护层的形成周期。通常新的铅银阳极材料在基体表面形成PbO₂/MnO₂保护层需要2～4周的时间，而完全在阳极材料表面覆盖一层性能稳定的PbO₂/MnO₂保护层则需要1～3个月的时间。在铅基不溶性阳极表面形成性能稳定的保护层之前，锌电积的电流效率低，阴极锌产品表面瘤状物多，且含铅量高于40ppm。但是，一旦在铅基不溶性阳极表面覆盖一层稳定的PbO₂/MnO₂保护层，不仅锌电积的电流效率大幅升高，而且阴极锌产品的含铅量急剧下降，不高于25ppm。

铅银阳极的机械性能较差，在电积过程中会发生蠕变和弯曲，导致阴阳极间的短路，从而降低电流效率和使短路区域的阴极锌产品溶解。为了增强铅银阳极材料的机械性能，通常向铅银合金中添加元素钙，锶，钡和其它金属元素。在铸态铅银或铅银钙基阳极材料表面会有大量的缩孔和褶皱缺陷产生，这些缺陷在电积过程中将成为局部腐蚀初期阶段的中心腐蚀源，引起阳极材料的蠕变和降低阳极材料的电化学性能。由于在锌电积生产中，需定期清除阳极材料表面过多的MnO₂层，在清除阳极表面多余的MnO₂的同时，将可能使阳极表面的这些缺陷形成裂纹源，导致阳极材料的早期失效。

为了降低铸态铅银或铅银钙基合金材料表面存在的缩孔和褶皱缺陷，可采用轧制的方法将铸态合金锭压下至少50％，制成符合厚度要求、表面光滑的片状阳极材料。这种阳极表面，可减少铅基阳极的表面缺陷，提高阳极材料的机械强度；其不足之处在于，由于阳极材料表面在轧制方向上形成取向一致、形状细长、晶界数量少的晶体结构，导致阳极材料表面缺少腐蚀中心，难以快速形成结合力优良的PbO₂/MnO₂氧化产物保护层。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种铸态铅银钙基多元合金阳极材料的轧制工艺，通过阳极材料的化学组成和轧制加工工艺的联合控制，实现对阳极材料表面晶体结构的优化，相对于铸态多元合金阳极材料，具有良好的机械强度；在锌电积过程中，能快速地在合金材料表面形成稳定的氧化物保护层，从而提高电积锌过程的电流效率和降低阴极锌的含铅量。

为实现上述目的，办发明包括如下技术方案：

一种电积锌用铅合金阳极材料的轧制方法，采用热轧工艺轧制铸态铅合金材料，热轧温度为100～290℃，总压下量不低于50％。

如上所述的方法，优选地，所述铸态铅合金材料中各组分的含量为：金属银0.1～0.5wt％，金属钙0.02～0.1wt％，其它元素0.01～0.05wt％，其余为金属铅；其中，所述其它元素为Sr、A1、Bi或Ba。

如上所述的方法，优选地，所述铸态铅合金材料中铅的纯度不低于99.9％、银的纯度不低于99.8％，钙的纯度不低于99.5％，其它元素的纯度不低于99.5％。

如上所述的方法，优选地，所述热轧工艺包括如下步骤：取铸态铅银钙锶合金锭，厚度为30mm，化学组成为：银0.2wt％，钙0.08wt％，锶0.04wt％，其余为铅；使用双辊轧机在100℃下按30→28→26→22→18→14→10→8的道次压下量，将铸态铅银钙锶合金锭加工成厚度为8mm的板状材料。

如上所述的方法，优选地，所述热轧工艺包括如下步骤：取铸态铅银钙铝合金锭，厚度为40mm，化学组成为：银0.1wt％，钙0.1wt％，铝0.02wt％，其余为铅；使用双辊轧机在150℃下按40→38→35→31→27→23→19→15→11→8的道次压下量，将铸态铅银钙铝合金锭加工成厚度为8mm的板状材料。