一种三明治结构泡沫金属制造技术

本发明专利技术涉及一种铅阳极材料，具体涉及一种三明治结构泡沫金属

【技术实现步骤摘要】
一种三明治结构泡沫金属@铅合金复合材料及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及材料领域，具体涉及
Pb
阳极材料领域
。

技术介绍

[0002]铜
、
锌
、
锰
、
镍和钴等重金属的提取方法大致可分为火法冶炼和湿法冶炼两种
。
由于湿法冶炼具有有价金属综合回收率高
、
对大气污染程度小
、
对低品位矿石适应性强且生产过程易于实现自动化等优点，在这些有色金属的开采中所占份额逐渐提高
。
如世界上产能近
20
％的铜
、85
％以上的锌
、
大部分的锰
、
几乎
100
％的高纯度镍和钴都是通过湿法冶金法提取的
。
[0003]在湿法冶炼过程中，电沉积是至关重要的一道工序，且铅合金平板通常用作不溶性阳极
。
然而，传统的铅合金平板阳极存在密度大
、
力学性能差
、
电导率低
、
析氧过电位高等缺点而导致阳极操作过程困难和电耗高
。
国内外研究者已经对其进行了积极的探索，也取得了较多的进展
。
其中，复合铝基阳极由于具有密度低
、
成本低
、
导电性好
、
对电解质无害等优良性能，近年来受到越来越多的青睐
。
例如，与传统
Pb
‑
Ag
平板阳极相比，平板
Al/Pb
‑
Ag
合金阳极具有较低的腐蚀速率和析氧过电位；但如何有效保证平板
Al
基体与外层铅合金的良好结合，仍然是该阳极能否进入实际生产阶段的关键
。
铝基涂层阳极
(Al/
α
‑
PbO2‑
β
‑
PbO2，
Al/Pb
‑
Co3O4，
Al/Pb
‑
0.6
％
Sn
‑
WC
等
)
主要存在两方面的问题，一方面是镀层较多使得现有制备工艺复杂化，实用性和可操作性受到限制；另一方面是由于金属基体表面处理技术不够成熟完善导致表面活性层与基体的结合力较差，在氧气的剧烈冲刷下，表面活性层易脱落，最终使得阳极失效造成成本增加
。

技术实现思路

[0004]针对现有
Pb
阳极存在的问题，本专利技术第一目的在于，提供一种三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料，旨在提供一种界面结合紧密并具有优异导电性以及抗蠕变性能的全新阳极材料
。
[0005]本专利技术第二目的在于，提供一种三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料的制备方法，旨在制备得到所述的特殊三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料
。
[0006]本专利技术第三目的在于，提供所述的三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料用作阳极的应用
。
[0007]一种三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料，包括泡沫金属以及包覆在其表面以及填充在其孔结构中的含铅合金，所述的泡沫金属的孔骨架的表面以及径向方向含有非规则的非线性孔
。
[0008]本专利技术首次提供了一种三明治结构的泡沫金属
@
铅合金复合材料，其泡沫金属基底和含铅合金具有优异的界面结合稳定性，还具有优异的导电以及抗蠕变性能，将其用作阳极，能够表现出优异的性能
。
[0009]作为优选，所述的泡沫金属具有连通孔，且其孔径2～
3mm、
孔隙率为
70
～
90
％
。
[0010]所述的泡沫金属例如为泡沫铝
、
泡沫铜等
。
泡沫金属的厚度没有特别要求，例如可以为6～
10mm。
[0011]本专利技术中，所述的含铅合金为任意含有铅的合金材料，例如可以为铅金属和
Ag、Ca、Sr、Nd、Sn
中的至少一种金属形成的合金；进一步可以为
Pb
‑
Ag
合金
、Pb
‑
Ag
‑
Ca
‑
Sr
合金
、Pb
‑
Ag
‑
Nd
合金
、Pb
‑
Ca
‑
Sn
合金中的至少一种
。
[0012]本专利技术中，所述的含铅合金包覆泡沫金属的上表面以及下表面，并充分填充泡沫金属中的孔结构
。
例如，含铅合金填充泡沫金属
90
％以上优选为接近
100
％的孔结构中
。
[0013]本专利技术中，所述的含铅合金的厚度大于泡沫金属的厚度，优选的差值为2～
6mm。
优选地，含铅合金上表面和多孔金属上表面之间的距离为1～
3mm
，含铅合金下表面和多孔金属下表面之间的距离为1～
3mm。
[0014]本专利技术还提供了一种所述三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料的制备方法，将泡沫金属在含硝酸的蒸气中进行第一段处理，再在碱液中进行第二段处理，随后经水洗
、
干燥，制得表面改性泡沫金属；
[0015]采用含铅合金熔液对所述的改性泡沫金属进行渗流处理，对改性泡沫金属进行包覆并充分填充其孔结构，制得所述的三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料
。
[0016]本专利技术在行业内首次提出基于渗流方式制备三明治结构的泡沫金属
@
铅合金材料的思路
。
然而早先研究发现，基于渗流方法制备所述结构的材料的需要克服含铅合金和泡沫金属界面适配性不理想所致的难于渗流包覆以及对孔结构的填充，难于成功制备界面结合稳定
、
导电性优异的材料的技术难题
。
针对本专利技术复合材料制备难题，本专利技术经过研究发现，创新地采用硝酸蒸气对泡沫金属进行气固改性处理，进一步配合后续碱液内的固液处理思路，如此能够实现协同，能够在泡沫金属的表面以及径向方向构建非规则以及非线性的狭缝孔，并利于骨架表面的化学修饰，如此利于改善含铅合金和骨架之间的界面适配性，利于引导含铅合金对泡沫金属的孔结构的有效渗流填充以及完整包覆，利于改善制得的材料的界面结合稳定性
、
导电性以及抗蠕变性能，进而改善其阳极性能
。
[0017]优选地，所述的第一段处理过程中还包含辅助气，且处理过程中的压力在大于
1atm(
指大气压
)
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料，其特征在于，包括泡沫铝以及包覆在其表面以及填充在其孔结构中的含铅合金，所述的泡沫铝的孔骨架的表面以及径向方向含有非规则的非线性孔
。2.
如权利要求1所述的三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料，其特征在于，所述的泡沫金属具有连通孔，且其孔径2～
3mm、
孔隙率为
70
～
90
％；优选地，所述的泡沫金属例如为泡沫铝或泡沫铜；优选地，所述的含铅合金包覆泡沫金属的上表面以及下表面，并充分填充泡沫金属中的孔结构；优选地，含铅合金填充泡沫金属
90
％以上优选为接近
100
％的孔结构中
。3.
一种权利要求1或2所述的三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料的制备方法，其特征在于，将泡沫金属在含硝酸的蒸气中进行第一段处理，再在碱液中进行第二段处理，随后经水洗
、
干燥，制得表面改性泡沫金属；采用含铅合金熔液对所述的改性泡沫金属进行渗流处理，对改性泡沫金属进行包覆并充分填充其孔结构，制得所述的三明治结构泡沫金属
@
铅合金复合材料
。4.
如种权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的第一段处理过程中还包含辅助气，所述的辅助气为氮气或惰性气体中的至少一种；优选地，第一段处理阶段的压力在大于
1atm
，优选为
1.5
～
5atm
；优选地，第一段处理阶段的温度在
80℃
以上，优选为
80
～
100℃
；优选地，第一段处理阶段的时间为
10
～
15min。5.
如种权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的碱液中的溶质为氨水
、
碱金属氢氧化物
、
碱金属碳酸盐中的至少一种；所述的碱液中，溶质的浓度为5～
50wt
％
。6.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周向阳，杨娟，刘卫平，林文军，王勇，刘旭，杨岳云，
申请(专利权)人：湖南株冶有色金属有限公司，
类型：发明
国别省市：