專利名稱：一種提高鋅電解用陰極鋁板耐腐蝕性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料表面處理領(lǐng)域，具體涉及一種提高鋅電解用陰極鋁板耐腐蝕
性能的方法。
背景技術(shù)：
電解沉積煉鋅是目前生產(chǎn)精鋅主要方法之一，電解沉積煉鋅時(shí)將陰極板和陽(yáng)極板浸沒(méi)在硫酸鋅溶液中，當(dāng)通入直流電時(shí)，陽(yáng)離子移向陰極，帶正電荷的Zn"接受兩個(gè)電子在陰極上放電變成元素鋅，并在陰極表面以結(jié)晶狀態(tài)析出。
陰極反應(yīng)Zn2++2e = Zn (1) 同時(shí)陰離子移向陽(yáng)極，帶負(fù)電荷的OH—失去兩個(gè)電子在陽(yáng)極放電，并析出氧氣。 陽(yáng)極反應(yīng)H20-2e = 0 . 502+2H+ (2) 總的電化學(xué)反應(yīng)式為 ZnS04+H20f Zn+H2S04+02 (3) 陰極板是以純鋁板制造，尺寸為1000X666X4mm，陽(yáng)極板一般則以Pb_Ag合金或多元合金制造。電解液含酸100 130g/L，溶液中其它主要元素組成為Zn 50-70g/L，Cd《0. 2g/L， Fe《1. 5g/L， F《50mg/L， CI《100mg/L。在電解過(guò)程中，鋁陰極板一直浸泡在酸性電解液中，鋁板會(huì)受到一定程度腐蝕而逐漸變薄。 一般而言，鋁陰極板表面腐蝕不是均勻腐蝕，其腐蝕表面不平整，從而影響電解效率以及電解鋅質(zhì)量，另外，鋁陰極板腐蝕消耗也會(huì)使鋁陰極板更換頻率加快，從而增加企業(yè)生產(chǎn)成本。近年來(lái)，由于鋅冶煉廠原料來(lái)源多元化，各種雜礦比例增大，硫酸鋅電解液組成波動(dòng)加大，造成硫酸鋅電解液體中氯離子\氟離子超標(biāo)，致使鋁陰板腐蝕程度加劇，因此，提高鋁陰極板耐腐蝕性能、增加其使用壽命是鋅冶煉廠關(guān)注的難題之一。 提高鋁陰極板壽命目前有二條途徑， 一是改善硫酸鋅電解液性能，二是提高鋁陰極板的耐腐蝕性能。多數(shù)研究認(rèn)為，鋁陰極板被腐蝕主要是由于硫酸鋅電解液體中存在氯離子\氟離子，氯離子\氟離子能破壞鋁陰極板表面致密的氧化層，從而造成內(nèi)層金屬鋁被腐蝕。鋅冶煉廠通過(guò)脫除來(lái)控制硫酸鋅溶液氯離子\氟離子濃度。常用的氟、氯脫除方法有釷鹽除氟、硅膠除氟、硫酸銀沉淀除氯、銅鎘渣除氯、石灰除氟、一水合硝酸亞汞除氯、離子交換等(貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2004， 33(1) :15-17,22)。專利CN2887892介紹了一種濕法電解鋅用耐腐蝕陽(yáng)極板與陰極板，其特征是在陽(yáng)極板與陰極板的板頸部表面涂有防腐層，使其使用壽命平均延長(zhǎng)60天。提高鋁以及鋁合金表面耐腐蝕性能還有其它一些方法，專利CN 101356300A使用(硝酸鉻+釩酸銨+氟鈦酸+氟化鋰)硝酸溶液處理鋁合金，專利CN100513639C提出采用烷基磷酸酯等處理鋁管，使其表面形成一耐腐蝕的膜。
鋁是一活潑金屬，鋁之所以耐腐蝕在于其表面有一層致密氧化層，不同的加工和處理方法直接影響表面氧化層結(jié)構(gòu)以及厚度，從而影響鋁陰極板的耐腐蝕性能。考慮到鋁陰極板在硫酸鋅溶液電解過(guò)程的特殊使用環(huán)境和要求，本發(fā)明著眼于鋁陰極板壓制加工過(guò)程以及后續(xù)處理，得到表面平整的鋁陰極板，且生成厚度較大、較為致密的氧化表面層，從而提高其耐腐蝕性能；其使用壽命提高三倍以上。。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)單，能有效提高鋅電解用陰極鋁板耐腐蝕性能的方法。 本發(fā)明采用特殊的軋制油，利用常規(guī)的兩輥不可逆、間歇式軋機(jī)軋制，軋制后立即采用處理硅酸鈉溶液進(jìn)行后續(xù)處理，得到表面平整的鋁陰極板，且生成厚度較大、較為致密的氧化表面層，從而提高其耐腐蝕性能。 本發(fā)明方法的具體過(guò)程包括采用特殊組成配方的軋制油進(jìn)行軋制以及鋁板軋制后續(xù)的處理。采用特殊的軋制油目的是獲取平整的鋁材表面并形成一耐腐蝕的鈍化層，軋制油由基礎(chǔ)油以及添加劑組成，基礎(chǔ)油為餾程控制225. 7 243. 3。C范圍的潤(rùn)滑油，其閉口閃點(diǎn)為95t:，粘度(40°C )為1. 9 2. 0mm7s，密度為0. 8092g/cm3。添加劑為直鏈烷酸甲酯以及十二烷基磷酸酯，直鏈烷酸甲酯的碳鏈長(zhǎng)度為十四、十六或十八，通過(guò)它們?cè)谲堉七^(guò)程中的吸附作用和摩擦化學(xué)作用，在加工鋁材金屬表面形成一層保護(hù)膜，從而獲得高質(zhì)量
的潤(rùn)滑效果以及加工表面。基礎(chǔ)油直鏈烷酸甲酯十二烷基磷酸酯三者的質(zhì)量組成比為ioo : 3 : i ioo : 8 : i。將軋制后的鋁板在溫度為70 9crc的o. 5-2wt^硅酸鈉溶
液中浸泡2 10分鐘。所述的鋁板為純鋁板。 鋁是一活潑金屬，鋁之所以耐腐蝕在于材料成型后，其表面立即形成一層致密氧
化層，不同外部環(huán)境以及加工處理方法直接影響表面氧化層結(jié)構(gòu)以及厚度，剛加工后的軋
制鋁板具有70 9(TC溫度，將其浸在熱硅酸鈉溶液中能生成較空氣中更厚且更致密的氧化層，從而提高其耐腐蝕性能。 鋁陰極板是電解鋅生產(chǎn)設(shè)施中的重要部件，鋁陰極板耐腐蝕性能和使用壽命不僅關(guān)系電解鋅的生產(chǎn)成本，同時(shí)也影響電解效率以及電解鋅質(zhì)量。本研究從改善鋁陰極板表面質(zhì)量入手，通過(guò)改變軋制油配方以及加工后處理工序來(lái)提高其耐腐蝕性能，其過(guò)程簡(jiǎn)單可利用原有的軋制設(shè)備。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。
實(shí)施例l 采用兩輥不可逆、間歇式軋機(jī)，軋輥直徑為小530mm，軋輥長(zhǎng)度為1550mm，軋制速度為40m/min。鋁為純鋁(標(biāo)號(hào)1070)，軋制油基礎(chǔ)油以及添加劑組成，基礎(chǔ)油為餾程在225. 7 243. 3。C范圍潤(rùn)滑油，其閉口閃點(diǎn)為95°C ，添加劑為十六烷酸甲酯以及十二烷基磷
酸酯，基礎(chǔ)油十六烷酸甲酯十二烷基磷酸酯組成質(zhì)量比為ioo : 3 : i，鋁板軋制后用
8(TC，濃度為1%硅酸鈉溶液處理5分鐘。鋁板產(chǎn)品取樣后，用粗糙儀測(cè)量粗糙度(Ra)測(cè)量其表面粗糙度和耐腐蝕性能，并與原工藝加工的鋁板進(jìn)行比較。表面粗糙度Ra(Pm)沿軋制方向和垂直軋制方向分別由原來(lái)的0. 097和0. 109改善到0. 065和0. 060。耐腐蝕性能采用鋅冶煉廠現(xiàn)場(chǎng)取回的電解鋅溶液(40°C )浸泡，記錄鋁板表面出現(xiàn)斑點(diǎn)時(shí)間，結(jié)果表明經(jīng)本法處理，其耐腐蝕性能提高3. 2倍(由26h提高到83. 2h)。
實(shí)施例2
4
采用以上軋制條件和鋁材，基礎(chǔ)油不變，添加劑為十八烷酸甲酯以及十二烷基
磷酸酯，軋制油組成比例為基礎(chǔ)油十八烷酸甲酯十二烷基磷酸酯組成質(zhì)量比為
100 : 5 : 1，鋁板軋制后用9(TC，濃度為2^硅酸鈉溶液處理3分鐘。表面粗糙度Ra(ym)沿軋制方向和垂直軋制方向分別由原來(lái)的0. 097和0. 109改善到0. 062和0. 063。鋁板樣品用電解鋅溶液(40°C )浸泡，其耐腐蝕性能提高3. 1倍(由26h提高到80. 6h)。
權(quán)利要求
一種提高鋅電解用陰極鋁板耐腐蝕性能的方法，包括軋制以及鋁板軋制后的處理過(guò)程，其特征在于，軋制時(shí)用的軋制油由基礎(chǔ)油以及添加劑組成，基礎(chǔ)油為餾程在225.7～243.3℃，閉口閃點(diǎn)為95℃，40℃時(shí)粘度為1.9～2.0mm2/s的潤(rùn)滑油，添加劑為直鏈烷酸甲酯和十二烷基磷酸酯，所述的基礎(chǔ)油、直鏈烷酸甲酯與十二烷基磷酸酯的質(zhì)量比為100∶3∶1～100∶8∶1；鋁板軋制后處理過(guò)程為將軋制后的鋁板在溫度為70～90℃的0.5-2wt％的硅酸鈉溶液中浸泡2～10分鐘。
2. 如權(quán)利要求1所述的提高鋅電解用陰極鋁板耐腐蝕性能的方法，其特征在于，所述的直鏈烷酸甲酯的碳鏈長(zhǎng)度為十四、十六或十八。
3. 如權(quán)利要求1所述的提高鋅電解用陰極鋁板耐腐蝕性能的方法，其特征在于，所述 的鋁板為純鋁板。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高鋅電解用陰極鋁板耐腐蝕性能的方法，其包括采用特殊組成配方的軋制油進(jìn)行軋制以及鋁板軋制后的處理。軋制油組成配方由基礎(chǔ)油以及添加劑組成，基礎(chǔ)油為餾程在225.7～243.3℃范圍潤(rùn)滑油，其閉口閃點(diǎn)為95℃，粘度(40℃)為1.9～2.0mm2/s，添加劑為直鏈烷酸甲酯以及十二烷基磷酸酯，基礎(chǔ)油∶直鏈烷酸甲酯∶十二烷基磷酸酯三者的組成比為100∶3∶1～100∶8∶1，鋁板軋制后用70～90℃，濃度為0.5～2％硅酸鈉溶液處理2～10分鐘，其使用壽命提高三倍以上。
文檔編號(hào)C25C1/16GK101781780SQ20101013979
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者劉紅健, 周亞軍, 滿瑞林, 蔣豐產(chǎn), 陳智斌 申請(qǐng)人:中南大學(xué);湖南恒佳鋁業(yè)有限公司