一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法技术

一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，是将铅合金压延阳极表面加热至200‑310℃后直接水冷；表面加热选择盐浴炉、油浴炉、高频加热、中频加热或保护气氛炉加热。本发明专利技术通过压延——表面热处理的制备工艺，可以得到一种具有较好的力学性能、电化学性能和耐腐蚀性能的铅合金阳极，较现有技术制备的压延阳极力学性能提高了12％‑25％、电化学性能提高了5％‑15％，耐腐蚀性能提高了9％‑20％。本发明专利技术工艺简单，操作方便，制得的阳极在保持压延阳极较好的力学性能的同时，电化学性能和耐腐蚀性能得到进一步改进，应用于有色金属冶炼的电积工序中，能有效降低电解过程的槽电压，延长阳极使用寿命，减少对阴极产品的污染，适用于工业化应用。

Method for improving comprehensive performance of lead alloy rolled anode

A method for improving the comprehensive performance of lead alloy anode is rolling, the rolling surface of the anode of lead alloy is heated to 200 DEG C after 310 direct water cooling; choice of surface heating bath heaters, oil bath furnace, high-frequency heating, induction heating or heating furnace with protective atmosphere. The present invention by calendering -- Preparation of surface heat treatment, can get a good mechanical properties, electrochemical properties and corrosion resistance of the anode of lead alloy anode, rolling mechanical performance was prepared by the prior art improves the electrochemical performance of 12% 25%, increased by 5% 15%, corrosion resistance is increased by 9% 20%. The invention has the advantages of simple process, convenient operation, the prepared anode on the mechanical properties of the anode can keep rolling at the same time, the electrochemical properties and corrosion resistance can be further improved, electrowinning process used in non-ferrous metal smelting, can effectively reduce the voltage of electrolysis process, prolong the service life of the cathode anode, reduce product contamination suitable for industrial application.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法；特别是一种提高铅合金压延阳极电催化活性、机械性能和耐腐蚀性能的表面热处理方法，属于有色金属湿法冶金技术与热处理

技术介绍
在有色金属湿法冶金工艺中，电沉积过程是一个重要的工序。在电沉积工序高硫酸浓度、高电流密度的环境中，铅合金阳极由于可以在表面形成一层具有良好导电性的氧化物保护膜，被广泛应用于湿法冶金电沉积工业。然而，铅合金阳极存在一系列的缺点：1)析氧过电位高，无用能耗大。以金属Zn电积工序为例，锌电积工序的能耗约为3000kWh/t-Zn，使用铅银合金阳极时，无用电耗近1000kWh/t-Zn，约占电积过程能耗的30％；2)阳极腐蚀速率快，容易污染阴极产物；3)铅基合金阳极强度低、易弯曲蠕变，使用寿命短。为了克服铅基阳极存在的不足，国内外对铅基合金阳极的制备工艺进行了改进，广泛采用压延的方法制备阳极。由于压延过程可以破坏铸态铅合金的组织结构，获得细小均匀的晶粒，减小二次相的偏聚程度，同时减少裂缝孔洞等缺陷，在锌电沉积工业中，压延阳极正逐渐取代浇铸阳极。但是现有的压延阳极存在一定的不足：1)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氧化产物保护层。2)压延变形量大，会引入大量位错，成为腐蚀位点，容易导致腐蚀速率增大，污染阴极产物。3)压延前的毛坯板的金相结构的随意性较大，未进行很好的调控，使压延后得到的阳极板合金金相不理想，有可能还会导致Pb基合金机械性能恶化。因此，铅合金阳极还有待于改进和发展。热处理可以改变合金的微观组织结构，进而影响合金的性能。由于电化学性能主要取决于和表面氧化膜的形成与变化，而力学性能主要取决于合金基体的微观结构，由此本专利技术提出，对冷压延合金进行表面热处理，从而得到一种合金表面和基体内部具有不同微观结构的合金，从而既具有压延合金良好的力学性能，又在电化学性能和耐腐蚀性能方面有所改进。
技术实现思路
本专利技术目的在于为了克服上述现有压延阳极技术存在的缺点而提供一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法；本方法可以有效提高铅合金压延阳极的电催化活性、机械性能和耐腐蚀性能。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，是将铅合金压延阳极表面加热至200-310℃后直接水冷。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，铅合金压延阳极表面加热深度为50-500μm。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，表面加热选择盐浴炉、油浴炉、高频加热、中频加热或保护气氛炉加热。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，采用盐浴炉或油浴炉加热时，将铅合金压延阳极置于温度为200-310℃的盐浴或油浴中，保温60-150s。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，采用高频加热或中频加热加热时，将铅合金压延阳极置于高频加热线圈或中频加热线圈中加热至阳极表面温度达到200-310℃后，均温3-8s。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，采用保护气氛炉加热时，将铅合金压延阳极置于炉中，以5℃/s～30℃/s的升温速度将炉温升至200～310℃，保温25s～120s。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，铅合金压延阳极的制备工艺是：以铸态铅基合金为原料，室温下进行压延，然后自然时效，压延时，压下量为75％～95％；自然时效是将压延后合金静置24h～56h进行时效处理。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，铸态铅基合金选自Pb-Ag合金或Pb-Ag-RE合金。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，Pb-Ag合金的组分质量百分含量为：Ag0.45wt.％～1.0wt.％余量为Pb。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，Pb-Ag-RE合金的组分质量百分含量为：RE0.005wt.％～0.1wt.％，Ag0.2wt.％～0.4wt.％，余量为Pb；RE元素为La，Pr，Se，Gd，Ga，Nd，Sm中的至少一种。本专利技术一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，处理后的铅合金压延阳极，抗拉强度为20-23.5MPa，槽电压为1.6-1.73V，腐蚀速率为3.2-3.6g/m2·h。原理和优势压延阳极通过细化晶粒，破坏偏聚相的富集，富Ag和富RE等二次相呈离散分布，抑制了化学活性高的偏聚相在晶界处导致的晶间腐蚀，从而具有比较低的腐蚀速率和比较好的机械性能。但是压延之后晶粒细化，晶界和亚晶界增多，晶界的活性高，影响了耐腐蚀效果和电化学催化性能。而压延之后增加表面热处理步骤，表面热处理在不影响二次相离散分布的基础上，通过促进回复和再结晶，减少了合金表面层亚晶含量，降低了亚晶界比例，减小了晶界总量，从而具有更好的耐腐蚀效果和电化学催化性能。另外，通过在压延后增加表面热处理的步骤，改变合金表面层的晶界构成和取向，提高CSL晶界比例，抑制晶间腐蚀，有利于改善合金的耐腐蚀性能和电化学催化性能。通过压延——表面热处理的制备工艺，可以得到一种具有较好的力学性能、电化学性能和耐腐蚀性能的铅合金阳极，较现有技术制备的压延阳极力学性能提高了12％-25％、电化学性能提高了5％-15％，耐腐蚀性能提高了9％-20％。总之，本专利技术工艺简单，操作方便，在各个工段以及工艺参数的协同作用下(尤其是在压延后适当参数的表面热处理)，显著的提升了阳极板的电催化活性、机械性能和耐腐蚀性能；制得的阳极在保持压延阳极较好的力学性能的同时，电化学性能和耐腐蚀性能得到进一步改进，应用于有色金属冶炼的电积工序中，能有效降低电解过程的槽电压，延长阳极使用寿命，减少对阴极产品的污染，适用于工业化应用。附图说明附图1为对比例1的合金电极表面金相组织结构(×500)。附图2为实施例1的合金电极表面金相组织结构(×500)。比较附图1、2可知，对比例1中存在大量的亚晶界，亚晶界的活性高，影响了耐腐蚀效果和电化学催化性能。而实施例中没有观察到明显的亚晶界，证明表面热处理减少了合金表面层亚晶含量，亚晶界比例明显降低，晶界总量减少，从而具有更好的耐腐蚀效果和电化学催化性能。具体实施方式对比例1本对比例中，所述铸态铅基合金为Pb-Ag-RE合金，以质量百分比计；Ag＝0.3％；Nd＝0.08％，余量为Pb；(1)按常规方法在电阻炉中铸造铅合金，合金原始尺寸为8cm×10cm×12cm；(2)压延：将步骤(1)得到的Pb合金通过轧机进行压延，压延温度为室温，压下量为60％，压延过程中加入润滑液进行润滑避免过热。(4)在锌电积体系(Zn2+50g/L，H2SO4160g/L，温度40℃)中应用，该合金阳极的抗拉强度为18.49MPa，槽电压为1.81V，腐蚀速率为3.96g/m2·h。实施例1本实施例中，所述铸态铅基合金为Pb-Ag-RE合金，以质量百分比计：Ag＝0.3％，Nd＝0.08％，余量为Pb；(1)按常规方法在电阻炉中铸造铅合金，合金原始尺寸为8cm×10cm×12cm；(2)压延：将步骤(1)得到的Pb合金通过轧机进行压延，压延温度为室温，压下量为90％，压延过程中加入润滑液进行润滑避免过热。压延后进行42h静置时效处理。(3)表面热处理：采用保护气氛炉加热，步骤(2)得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，是将铅合金压延阳极表面加热至200‑310℃后直接水冷。

【技术特征摘要】
1.一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，是将铅合金压延阳极表面加热至200-310℃后直接水冷。2.根据权利要求1所述的一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，其特征在于：铅合金压延阳极表面加热深度为50-500μm。3.根据权利要求2所述的一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，其特征在于：表面加热选择盐浴炉、油浴炉、高频加热、中频加热或保护气氛炉加热。4.根据权利要求3所述的一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，其特征在于：采用盐浴炉或油浴炉加热时，将铅合金压延阳极置于温度为200-310℃的盐浴或油浴中，保温60-150s。5.根据权利要求3所述的一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，其特征在于：采用高频加热或中频加热时，将铅合金压延阳极置于高频加热线圈或中频加热线圈中加热至阳极表面温度达到200-310℃后，均温3-8s。6.根据权利要求3所述的一种提高铅合金压延阳极综合性能的方法，其特征在于：采用保护气氛炉加热时，将铅合金压延阳极置于炉中，以5℃/s～30℃/s的升温速度将炉温升至200～310℃，保温25s～...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋良兴，于枭影，赖延清，刘芳洋，吕晓军，杨凡，杨建，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43