本發(fā)明涉及有色冶金陰極材料制備技術領域。
背景技術：
在濕法冶金行業(yè)，電積鋅用主要以工業(yè)純鋁為陰極材料，純鋁具有優(yōu)良的導電性、易加工成型、比強度高、在大氣和酸性環(huán)境中耐腐蝕性能好，以及沉積在鋁板上的鋅易剝落的特點，因而廣泛應用。但隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，高質量的鋅精礦越來越匱乏，而貧礦中雜質含量較多，尤其是氟氯的含量。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，氟氯對鋁及合金具有腐蝕作用，氟氯含量的增加，會加速鋁及合金的腐蝕，這對于電積鋅用的鋁合金陰極而言，是致命的。其不僅縮短了鋁合金板材的使用壽命，增加了企業(yè)生產(chǎn)成本，而且會使鋁合金表面產(chǎn)生點蝕，增加了陰極表面的粗糙度，降低了鋅與陰極板表面的剝離性。
為解決上述問題，一些研究者選用防銹鋁合金代替工業(yè)純鋁，進行了電積鋅實驗和電化學性能測試。研究發(fā)現(xiàn)，防銹鋁合金較純鋁有較好的耐蝕性能，電流密度提高，析出電位負移，利于鋅的析出，但存在析氫反應，陰極板有鼓泡和燒板現(xiàn)象。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術的問題，提供一種耐腐蝕性能好、機械強度高、可提高鋅沉積率、改善析氫情況、避免鼓泡和燒板現(xiàn)象的有色金屬電積鋅用陰極鋁合金材料及其制備方法。
有色金屬電積鋅用鋁合金陰極材料，所述陰極鋁合金材料是以防銹鋁為陰極基體，加入鋁錳中間合金制備而得的合金材料。
其中，鋁錳中間合金與防銹鋁的質量比為9-15：100。所述防銹鋁的成分及質量比為：Mg 4.0-4.9％、Si 0.4％、Fe 0.4％、Cu 0.1％、Zn≤0.25％、Cr 0.05-0.25％、Mn 0.4-1.0％、單個雜質元素≤0.05％，雜質元素含量合計≤0.15％、余量為Al；所述鋁錳中間合金中錳的質量含量為10％。
本發(fā)明所述有色金屬電積鋅用鋁合金陰極材料的制備方法如下：
(1)將防銹鋁和鋁錳中間合金做預處理，先進行除油，再用蒸餾水清洗后風干；
(2)將上述經(jīng)預處理的防銹鋁和鋁錳中間合金，在電阻爐中熔煉，當防銹鋁和鋁錳中間合金軟化時，在防銹鋁和鋁錳中間合金表面均勻撒一層六氯乙烷精煉劑和鋁鈦磞絲合金變質劑；爐料完全熔化后，由下向上進行攪拌，攪拌過程中保持液面平穩(wěn)，之后將精煉劑和變質劑壓入熔體中進行變質處理和精煉；接著在熔液表面均勻撒一層覆蓋劑，最后扒渣、澆鑄，制得鋁合金；
(3)將上述獲得的鋁合金進行一次熱軋，然后進行固溶強化和時效處理，再進行二次軋制，制備得到鋁合金陰極材料。
本發(fā)明的制備方法，防銹鋁和鋁錳中間合金在電阻爐中的熔煉溫度為600～750℃。變質處理及精煉的溫度為700-740℃。所述固溶強化的溫度為500-600℃。澆鑄制備鋁合金之前，將溶液靜置8-15min。
本發(fā)明的有色金屬電積鋅用鋁合金陰極材料與傳統(tǒng)電積鋅陰極相比，耐腐蝕性能好、機械強度高，鋅沉積率得到提高，析氫情況得到改善，可有效避免鼓泡和燒板現(xiàn)象，可替代傳統(tǒng)的純鋁陰極。
具體實施方式
本發(fā)明所述有色金屬電積鋅用鋁合金陰極材料是以防銹鋁為陰極基體，加入鋁錳中間合金制備而得的合金材料。所述防銹鋁的成分及質量比為：Mg 4.0-4.9％、Si 0.4％、Fe 0.4％、Cu 0.1％、Zn≤0.25％、Cr 0.05-0.25％、Mn 0.4-1.0％、單個雜質元素≤0.05％，雜質元素含量合計≤0.15％、余量為Al；鋁錳中間合金中錳的質量含量為10％。
實施例1
按下述方法步驟制備有色金屬電積鋅用鋁合金陰極材料：
(1)首先將400g防銹鋁、36g鋁錳合金，室溫條件下，在配制的混合溶液中進行除油，混合溶液是按體積比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸餾水沖洗干凈，然后風干處理；
(2)將電阻爐預熱，之后取上述經(jīng)預處理后的防銹鋁和鋁錳合金，放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度定為700℃，當爐料(防銹鋁和鋁錳中間合金)軟化下塌時，在金屬(防銹鋁和鋁錳中間合金)表面均勻撒一層精煉劑六氯乙烷和變質劑鋁鈦磞絲合金，精煉劑的加入量為6.54g，變質劑的加入量為3.05g；爐料完全熔化后，由下向上進行攪拌，攪拌過程中保持液面平穩(wěn)；之后將精煉劑和變質劑壓入熔體中進行變質處理并進行精煉，變質處理及精煉溫度在700～740℃，精煉時間為10min。接著在熔液表面均勻撒一層覆蓋劑，覆蓋劑用量2.18g，靜置10min，扒渣、澆鑄，制得鋁合金；
(3)將上述制備的鋁合金在500℃下進行熱軋，之后在540℃固溶強化處理3h，之后做RRA(Retrogression and reageing)時效處理，最后進行熱軋，制備得到所需的鋁合金陰極材料。
實施例2
(1)首先將400g防銹鋁、44g鋁錳合金，室溫條件下，在配制的混合溶液中進行除油，混合溶液是按體積比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸餾水沖洗干凈，然后風干處理；
(2)將電阻爐預熱，之后取上述經(jīng)預處理后的防銹鋁和鋁錳合金，放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度定為750℃，當爐料軟化下塌時，在金屬表面均勻撒一層精煉劑六氯乙烷和變質劑鋁鈦磞絲合金，精煉劑的加入量為6.66g，變質劑的加入量為3.11g；爐料完全熔化后，由下向上進行攪拌，攪拌過程中保持液面平穩(wěn)；之后將精煉劑和變質劑壓入熔體中進行變質處理并進行精煉，變質處理及精煉溫度在700～740℃，精煉時間為10min。接著在熔液表面均勻撒一層覆蓋劑，覆蓋劑用量2.22g，靜置8min，扒渣、澆鑄，制得鋁合金；
(3)將上述制備的鋁合金在500℃下進行熱軋，之后在500℃固溶強化處理3.5h，之后做RRA(Retrogression and reageing)時效處理，最后進行熱軋，制備得到所需的鋁合金陰極材料。
實施例3
(1)首先將400g防銹鋁、52g鋁錳合金，室溫條件下，在配制的混合溶液中進行除油，混合溶液是按體積比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸餾水沖洗干凈，然后風干處理；
(2)將電阻爐預熱，之后取上述經(jīng)預處理后的防銹鋁和鋁錳合金，放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度定為600℃，當爐料軟化下塌時，在金屬表面均勻撒一層精煉劑六氯乙烷和變質劑鋁鈦磞絲合金，精煉劑的加入量為6.78g，變質劑的加入量為3.16g；爐料完全熔化后，由下向上進行攪拌，攪拌過程中保持液面平穩(wěn)；之后將精煉劑和變質劑壓入熔體中進行變質處理并進行精煉，變質處理及精煉溫度在700～740℃，精煉時間為12min。接著在熔液表面均勻撒一層覆蓋劑，覆蓋劑用量2.26g，靜置15min，扒渣、澆鑄，制得鋁合金；
(3)將上述制備的鋁合金在500℃下進行熱軋，之后在600℃固溶強化處理3.5h，之后做RRA(Retrogression and reageing)時效處理，最后進行熱軋，制備得到所需的鋁合金陰極材料。
實施例4
(1)首先將400g防銹鋁、60g鋁錳合金，室溫條件下，在配制的混合溶液中進行除油，混合溶液是按體積比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸餾水沖洗干凈，然后風干處理；
(2)將電阻爐預熱，之后取上述經(jīng)預處理后的防銹鋁和鋁錳合金，放入電阻爐中進行熔煉，熔煉溫度定為720℃，當爐料軟化下塌時，在金屬表面均勻撒一層精煉劑六氯乙烷和變質劑鋁鈦磞絲合金，精煉劑的加入量為6.90g，變質劑的加入量為3.22g；爐料完全熔化后，由下向上進行攪拌，攪拌過程中保持液面平穩(wěn)；之后將精煉劑和變質劑壓入熔體中進行變質處理并進行精煉，變質處理及精煉溫度在700～740℃，精煉時間為15min。接著在熔液表面均勻撒一層覆蓋劑，覆蓋劑用量2.3g，靜置12min，扒渣、澆鑄，制得鋁合金；
(3)將上述制備的鋁合金在500℃下進行熱軋，之后在580℃固溶強化處理4h，之后做RRA(Retrogression and reageing)時效處理，最后進行熱軋，制備得到所需的鋁合金陰極材料。