專利名稱：一種鋁基鉛及鉛合金復合材料制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用于有色金屬濕法冶金、金屬表面處理、化學、電化學和化工等科學領域的金屬基復合材料，尤其是一種鋁基鉛及鉛合金復合材料制備方法。
背景技術：
一般作為電解生產(chǎn)的電極材料必需滿足以下基本要求(I)良好的導電性；(2)耐腐蝕性強；(3)機械強度和加工性能好；(4)使用壽命長、費用低；(5)對電極反應具有良好的電催化性能。冶金工作者和科研工作者為開發(fā)性能更加優(yōu)越的陽極材料進行了大量的研究和開發(fā)。綜合國內(nèi)外目前的研究和使用情況，主要有以下四類
I、鉛及鉛合金陽極
鉛和鉛合金陽極基本上能滿足生產(chǎn)需要，目前在有色金屬工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應用。該陽極其主要優(yōu)點在于具有較好的導電性能，且熔點、硬度小，易鑄造或壓延成型；在硫酸介質(zhì)中較穩(wěn)定；制造成本低等。其缺點是鉛及鉛基合金陽極存在析氧過電位高(接近IV)和表面鈍化膜不致密、電解過程中吸附大量不導電二氧化錳等，導致電解槽電壓高(如鋅電積為3. 2 3. 8V);電積過程電流效率低(75 90%);能耗高(如鋅電積為3200 3800千瓦時/噸)；陽極壽命短(6 12月)；陽極鉛的腐蝕產(chǎn)物易進入陰極產(chǎn)品，影響陰極產(chǎn)品質(zhì)量；機械強度低，容易變形引起短路等。2、復合電催化鉛基陽極
此類陽極通過沉積、涂覆、鑲嵌等方法在鉛及鉛合金基體上復合入析氧電催化活性好和高的電化學穩(wěn)定性的材料。該類電極與鉛-銀陽極相比，其主要優(yōu)點在于多元鉛基合金和復合電催化鉛基陽極雖然改進了陽極的部分性能。其缺點是沒有從根本上解決其不足，特別是電解液中存在較多的Cl _。Cl —可能取代PbO2晶格中的氧離子，引起晶粒間的破壞，造成鉛基陽極被Cl _嚴重腐蝕。3、鈦基電催化陽極
此類陽極以金屬鈦(Ti)為基體，主要有2種電極一是薄涂層鈦基陽極，其涂層厚度從幾微米到十幾微米；二是厚涂層鈦基陽極，其涂層厚度在0. 5mm以上，甚至可達3mm，此類陽極包括鈦基二氧化錳陽極(Ti/ MnO2 )、鈦基二氧化鉛陽極(Ti/ PbO2 )等。該類電極與鉛-銀陽極相比，其主要優(yōu)點在于形狀尺寸非常穩(wěn)定，可消除陽極鉛對產(chǎn)品的污染，降低析氧超電位，耐腐蝕性強。其缺點是制作技術要求高，電極在硫酸介質(zhì)中使用壽命較短，而且此類陽極以鈦為基體材料成本高。4、其它基體復合電催化陽極
此類復合電極材料以鉛合金、鋁或不銹鋼為基體，采用除油一浸鋅(Zn)—鍍鉛(Pb)—電化學氧化一脈沖電沉積二氧化錳(MnO2)的工藝來制取。該電極與鉛-銀陽極相比，其主要優(yōu)點在于使用該復合電極材料在電積金屬時，陽極表面形成一層致密的膜層，使陽極處于非溶狀態(tài)，能提高陰極產(chǎn)品的質(zhì)量，降低槽電壓。其缺點是這種陽極材料在生產(chǎn)過程中存在不足生產(chǎn)流程過長，生產(chǎn)能耗高。浸鋅、鍍鉛、漂洗等工藝，會產(chǎn)生大量的廢液，環(huán)境污染較為嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種鋁基鉛及鉛合金復合材料制備方法，本發(fā)明的優(yōu)點在于可顯著降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的機械強度，降低自重。該方法獲得的產(chǎn)品應用于濕法冶金工業(yè)，可顯著提高材料的導電性能，提高電流效率，顯著降低有色金屬電積過程的能耗，克服上述現(xiàn)有技術存在的不足。本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)
一種鋁基鉛及鉛合金復合材料，其特征是材芯為鋁基材料，材芯表面粗糙帶毛刺并開有若干條沿長度方向的線狀燕尾槽，鋁基材料外包覆有鉛及鉛合金包覆材料即為復合材料，復合材料外表面經(jīng)增表處理有圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋。所述的招基材料為03 0 20 mm的棒材或厚度2 5mm,寬30 IOOOmm的帶材，
材質(zhì)為純招或招合金。所述的包覆材料為07 020 mm的棒材，形成的包覆材料層厚I. 5 5 mm，材質(zhì)
為純鉛或鉛合金。所述的鋁基材料表面粗糙帶毛刺，毛刺長小于0. 5 mm，開有若干條線狀燕尾槽，每一條燕尾槽上寬0. 5 3 mm，下寬0. 75 5 mm，深0. 5 2 mm。所述的圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度0. 2 I. 5inm，花紋圓弧半徑o. 5 5 mm。所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料的制備方法，包括如下工藝步驟
1、鋁基材料經(jīng)表面加工若干條沿長度方向的線狀燕尾槽；
2、加工好燕尾槽的鋁基材料表面拉毛處理；
3、鋁基材料和鉛或鉛合金棒材送入包覆設備進行包覆鉛或鉛合金包覆材料層；
4、包覆完后在包覆材料層表面立即進行增表處理得到圓弧凸凹狀鋸齒狀花紋；冷卻即為復合材料成品。本發(fā)明的有益效果是通過物理法將鋁基材料包覆入鉛或鉛合金電極材料中減少了鉛及鉛合金使用量可顯著降低生產(chǎn)成本，具備了鋁基密度小，機械強度高的特性，同時保持了鉛及鉛合金電極的優(yōu)點。由于導電性能的提高和有效導電面積的增大，可減小材料電阻降低自身電壓降，達到降低電解槽電壓減小電積電流密度，在電積過程中達到提高電流效率，降低能耗的目的。此外還可減少電解槽產(chǎn)生的熱量，簡化電解后液體的冷卻工序。


圖I是本發(fā)明的復合材料中線剖面圖。圖中1、包覆材料層，2、鋁基材料。
具體實施例方式實施例I
I、取06. 0 mm純鋁棒經(jīng)表面加工長度方向線狀燕尾槽6條，燕尾槽上寬0. 8 mm，下寬1.2 mm，深 0. 5 mm。2、加工好燕尾槽的鋁棒表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于0. 3 mm。3、取 O 8 mm純鉛棒。4、將加工好的鋁棒、鉛棒送入包覆機在包覆機進料線上進行包覆。純鉛層厚2 mm。5、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度0.5mm，花紋半徑0. 5 mm。6、進行風冷獲得如圖I所示的鋁基鉛復合材料。實施例2
I、取020 mm電工鋁棒材(型號6201)經(jīng)表面加工長度方向線狀燕尾槽12條，燕尾槽上
寬I. 5腿，下寬2腿，深I腿。2、加工好燕尾槽的鋁棒表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于0. 5 mm。3、取 0 20 mm鉛銀合金(AgO. 8%)棒材。4、將加工好的鋁棒、鉛銀合金棒送入包覆機進行包覆，鉛銀合金層厚5 mm。5、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀花紋，花紋深度I. 5 mm，花紋半徑
2.5 mm。6、進行風冷獲得如圖I所示的鋁基鉛合金復合材料。實施例3
I、取3 X 46 mm純鋁鋁帶表面加工長度方向線狀燕尾槽若干條，燕尾槽上寬I. 5 mm，下寬
2mm,深 0. 5 腿。2、加工好燕尾槽的鋁帶表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于0. 5 mm。3、取 0 20 mm鉛錫合金(SnO. 6%)棒材。4、將加工好的鋁帶、鉛錫合金棒送入包覆機進行包覆，鉛錫合金層厚2 mm。5、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀花紋，花紋深度0. 5 mm,花紋半徑
0.5 mm。6、進行風冷獲得如圖I所示的鋁基鉛合金復合材料。實施例4
I、取5X 1000 mm純鋁鋁帶表面加工長度方向線狀燕尾槽若干條，燕尾槽上寬I. 5 mm，下寬2腿，深I腿。2、加工好燕尾槽的鋁帶表面磨粗拉毛處理，毛刺長小于0. 5 mm。3、取 O2O mm鉛錫合金(SnO. 6%)棒材。4、將加工好的鋁帶、鉛錫合金棒送入包覆機進行包覆，鉛錫合金層厚5 mm05、包覆完立即進行增表處理，花紋為圓弧凸凹狀花紋，花紋深度I. 5 mm,花紋半徑5 mm。6、進行風冷獲得如圖I所示的鋁基鉛合金復合材料。
權利要求
1.一種鋁基鉛及鉛合金復合材料，其特征是材芯為鋁基材料，材芯表面粗糙并帶毛刺開有若干條沿長度方向的線狀燕尾槽，鋁基材料外包覆有鉛及鉛合金包覆材料即為復合材料，復合材料外表面經(jīng)增表處理有圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋。
2.根據(jù)權利要求I所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料，其特征是所述的鋁基材料為Φ3 Φ20 mm的棒材或厚3 5mm、寬30 IOOOmm帶材，材質(zhì)為純招或招合金。
3.根據(jù)權利要求I所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料，其特征是所述的包覆材料為Φ7 Φ20 mm的棒材，形成的包覆材料層厚度I. 5 5 mm，材質(zhì)為純鉛或鉛合金。
4.根據(jù)權利要求I所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料，其特征是所述的鋁基材料表面粗糙帶毛刺,毛刺長小于O. 5 mm,開有若干條線狀燕尾槽，每一條燕尾槽上寬O. 5 3 mm，下寬O. 75 5 mm,深O. 5 2腿。
5.根據(jù)權利要求I所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料，其特征是所述的圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋，花紋深度O. 2 I. 5 mm，花紋圓弧半徑O. 5 5 mm。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種鋁基鉛及鉛合金復合材料的制備方法，其特征是工藝步驟如下 (1)在鋁基材料表面加工若干條沿長度方向的線狀燕尾槽； (2)加工好燕尾槽的鋁基材料表面拉毛處理； (3)鋁基材料和鉛或鉛合金棒材送入包覆設備進行包覆鉛或鉛合金包覆材料層； (4)包覆完后在包覆材料層表面立即進行增表處理得到圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋；冷卻即為復合材料成品。
全文摘要
一種鋁基鉛及鉛合金復合材料制備方法，所述的鋁基鉛及鉛合金復合材料為鋁基棒材或帶材,鋁基材料外包覆有鉛及鉛合金包覆材料即為復合材料，復合材料外表面經(jīng)增表處理有圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋。步驟如下在鋁基材料表面加工若干條沿長度方向的線狀燕尾槽；加工好燕尾槽的鋁基材料表面拉毛處理；鋁基材料和鉛或鉛合金棒材送入包覆設備進行包覆鉛或鉛合金包覆材料層；包覆完后在包覆材料層表面立即進行增表處理得到圓弧凸凹狀或者鋸齒狀花紋；冷卻即為復合材料成品。優(yōu)點在于可顯著降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的機械強度，降低自重。該產(chǎn)品應用于濕法冶金工業(yè)，可顯著提高材料的導電性能，提高電流效率，顯著降低有色金屬電積過程的能耗。
文檔編號B32B15/01GK102627002SQ201210083989
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權日2012年3月27日
發(fā)明者朱盤龍, 郭忠誠 申請人:昆明理工恒達科技有限公司