[发明专利]一种栅栏型阳极用铅包铝复合材料的连续挤压制备方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金电极材料制造加工技术领域。

背景技术

在湿法冶金提取锌、铜、镍、钻、锰、铬等金属过程中，阳极材料目前仍以传统的铅及铅合金为主，极板通常由铅包铜导电梁、铅及铅合金阳极板面焊接构成，极板厚度通常为6mm～10mm，其主要缺点是槽电压高，电流效率低，电积过程能耗高，阳极生产成本高，阳极使用寿命短，阳极铅易溶解而进入阴极产品，导致阴极产品质量下降等。针对上述问题，国内厂家已生产出铝基铅合金阳极，并成功应用于冶炼工业，在节能降耗、提升阴极产品质量等方面取得了良好的效果，而铅包铝复合材料的制备则是制备铝基铅合金阳极的关键技术。

中国专利CN200910094005.4提供了一种Al/Pb层状复合电极的制备方法。该方法先将350～500℃的Pb合金液浇铸成型为该层状复合电极的工作表面(外壳)，将熔化状态的中间介质在低于300℃时的温度下注入Pb壳体，把表面镀覆好该中间介质的Al芯材预热到150～250℃，迅速插入Pb壳体的中间介质液中,保持150～300℃之间中间介质的熔点以上的温度液固扩散烧结10-60分钟，自然冷却到室温，得到中部为Al芯、外部为Pb层、中间为连接介质的Al/Pb层状复合电极。该方法解决了熔点较低的中间介质与Al、Pb的相容性问题及制备工艺的难题，适用于中间介质的熔点低于金属Al和Pb的熔点的情况。

中国专利CN201110190368.5公开了一种新型复合阳极板的制作方法，包括如下步骤：(1)采用冷压复合，即用铅或铅合金板二块，铝或铝合金板一块叠放在一起，成铅或铅合金板+铝或铝合金板+铅或铅合金板状，送入对辊压延成铅包铝复合板；(2)采用冷拉拔复合或采用热浇铸复合制作铝包铜复合导电铜棒，即将铝管套于铜管或棒上用拉拔的塑性变形使其复合，或将待复合铜管或棒置于特制的模具中，将铝或铝合金熔融，用热铸造的方法，将铝复合于铜管或棒上；(3)将复合板中间的铝或铝合金板与复合导电棒外表的铝管焊接在一起，使之形成复合阳极板。

上述铅包铝双金属复合材料阳极的生产工艺仍属于传统的轧制复合、挤压复合、铸造复合手段，虽在一定程度上发挥了积极作用。但是，这些方法所制备的铅包铝复合材料仍然存在复合界面质量较差、包覆比难以精确控制、复合不够紧密、机械性能差、表面易产生气泡残渣、生产效率较低等问题。因此，综合国内外铅包铝复合阳极材料的生产技术方法，开发一种铅铝复合工艺高效稳定、复合界面质量优良、表面无夹渣气泡、机械性能优异的复合材料生产方法显得尤为重要，能极大推动冶金电极材料的发展。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种栅栏型阳极用铅包铝复合材料的连续挤压制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种栅栏型阳极用铅包铝复合材料的连续挤压制备方法，以铅或铅合金锭为包覆材料、矩型或圆型截面铝或铝合金型材为内芯，将内芯端头穿过包覆模具并用引线装置夹固，使内芯位于包覆模具中心轴位置，用液压挤压机推杆将预热后软化的铅或铅合金锭从包覆模具上端挤压流入经预热的包覆模具熔腔内，同时，引线装置拉着内芯向前移动，包覆模具熔腔为延拉拔方向横截面逐渐减小的锥形熔腔，铅包覆层在压力推动下逐渐紧密包覆在内芯外，与内芯接触形成紧密结合，在压力和温度的双重作用下最终形成栅栏型阳极用铅包铝复合材料。

本发明所述的铅或铅合金锭为圆柱形锭，直径为80～200mm，高度为350～700mm。所述矩形内芯的截面边长为5～40mm，圆形内芯的截面半径为2～20mm。所述液压挤压机的挤压力300～1500吨。所述铅或铅合金锭的预热温度为180～250℃。所述的铅或铅合金锭的填入包覆模具的填充模式为子弹式填充。所述包覆模具熔腔的预热温度为200～280℃，包覆模具熔腔延拉拔方向横截面尺寸逐渐减小，横截面缩减率为5～60％，挤压包覆速度约为6～40米/分钟。

与现有的铅包铝复合阳极材料制备方法相比，本发明将铅或铅合金锭为包覆进料，采用预热铅锭液压推力挤压的方式，实现单道次控温拉拔冶金复合与控温冷却处理强化相结合，使得复层铅和芯部铝金属达到紧密的冶金结合，从而制备出高质量的双金属层状复合材料，制备的复合材料具有界面结合强度高、包覆比易于精确控制、外形尺寸精确、变形协调性好、成材率高、制备工序简单、复合材料表面质量好、无夹渣气泡、机械性能优异。

附图说明

图1为本发明的挤压示意图；

图2a和图2b为本发明方法制备得到的铅包铝复合材料的横截面结构示意图。