專利名稱：一種鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料及其制備方法，屬于復(fù)合電沉積、金屬基復(fù)合材料和濕法冶金電積提取等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在S1的濕法冶金電積過(guò)程中，陽(yáng)極材料是電積工序的關(guān)鍵部件之一，電極過(guò)程的方向和動(dòng)力學(xué)，電解槽的結(jié)構(gòu)型式、電能消耗及陰極產(chǎn)品質(zhì)量很大程度上都取決于陽(yáng)極材料的性能。陽(yáng)極材料必需滿足導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度和加工性能好，電催化活性高，耐腐蝕性強(qiáng)， 壽命長(zhǎng)及成本低等要求。但因電積過(guò)程是在硫酸介質(zhì)中進(jìn)行，陽(yáng)極主反應(yīng)是析氧，新生態(tài)氧的氧化能力強(qiáng)加之硫酸的強(qiáng)腐蝕性，只有鉛基合金、二氧化鉛、磁性氧化鐵、鉬及鉬族金屬氧化物等幾種惰性陽(yáng)極材料才能穩(wěn)定存在。其中，磁性氧化鐵析氧過(guò)電位較高，脆性大且尺寸受限制；鉬及鉬族金屬氧化物在高電流密度下消耗顯著且價(jià)格昂貴；鈦基1 復(fù)合惰性陽(yáng)極材料曾一度成為研究熱點(diǎn)，但β-ΡΚ)2固有的電積畸變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致沉積層與基體結(jié)合力不佳，同時(shí)1 的氧化效應(yīng)易使鈦基體鈍化引起導(dǎo)電困難，只是停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段；Pb-(0. 5 l)wt%Ag合金惰性陽(yáng)極材料具有易成型且在硫酸介質(zhì)中電催化活性較高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于Si的電積提取中，但其性能也存在一些需要改進(jìn)的方面。例如，該陽(yáng)極材料在高濃度的H2SO4電解液中析氧過(guò)電位較高，造成無(wú)用電耗近1000kWh/t · Zn,占 Zn電積總電耗的30%左右。以上因素的存在導(dǎo)致鋅電積過(guò)程槽電壓較高，電流效率較低，直流電耗較高及陽(yáng)極溶解污染電解液導(dǎo)致陰極產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此，進(jìn)一步開發(fā)耐腐蝕、高導(dǎo)電、抗變形和長(zhǎng)壽命的ai電積用新型復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，已倍受關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料及其制備方法，獲得耐腐蝕、高導(dǎo)電、抗變形和長(zhǎng)壽命的Al/Pb-PANI (聚苯胺)-WC (碳化鎢) 鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，用于Si的電積過(guò)程。本發(fā)明的技術(shù)方案是制備的Al/^b-PANI (聚苯胺)-WC (碳化鎢)復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的總厚度為3. 50 3. 78mm。其中，基體純Al板的厚度為0. 3mm，純Al板單側(cè) Pb-PANI-WC沉積層的厚度為0. 25 0. 39mm,雙側(cè)I^b-PANI-WC沉積層的厚度為0. 50 0. 78mm。I^b-PANI-WC沉積層的組成為Pb的質(zhì)量百分含量在83. 66 86. 51wt%之間，PANI 的質(zhì)量百分含量在3. 46 4. 18wt%之間，WC的質(zhì)量百分含量在9. 62 12. 16wt%之間。本鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，具體制備步驟經(jīng)過(guò)如下
(1)將普通純鋁板經(jīng)過(guò)噴砂處理后，先堿性除油，然后用水清洗2次以上，以除去基體表面的雜質(zhì)，再進(jìn)行浸鋅處理，以提高沉積層和基體之間的結(jié)合力；
(2)在步驟(1)中浸鋅后的表面用水清洗2次以上，再在含有浸鋅層的純鋁板上進(jìn)行電鍍銀，進(jìn)一步提高沉積層與基體之間的結(jié)合力，同時(shí)提高材料的電化學(xué)活性；
(3)將電鍍銀后的純鋁板用冷水清洗2次以上，將其浸入到含有PANI和WC顆粒以及 Pb2+的電解液中，與雙脈沖電源的陰極導(dǎo)線連接在一起，陽(yáng)極材料為電解鉛板，也將其浸入到電解液中，與雙脈沖電源的陽(yáng)極導(dǎo)線連接在一起；開啟超聲分散和機(jī)械攪拌分散裝置和雙脈沖電源，在雙脈沖參數(shù)下電沉積8 12h，之后取出用冷水清洗2次以上及吹干后獲得純Al表面單側(cè)厚度為0. 25 0. 39m、雙側(cè)厚度為0. 50 0. 78mm的I^b-PANI-WC沉積層，同時(shí)獲得總厚度為3. 50 3. 78mm的Al/I^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，Pb-PANI-WC沉積層的組成為Pb的質(zhì)量百分含量在83. 66 86. 51wt%之間，PANI的質(zhì)量百分含量在3. 46 4. 18wt%之間，WC的質(zhì)量百分含量在9. 62 12. 16wt%之間。所述的普通純鋁板的厚度為3mm。所述步驟(1)中的堿性除油為化學(xué)堿性除油，使用的除油液的組成為氫氧化鈉 10 15g/L，碳酸鈉20 30g/L，磷酸三鈉50 70g/L，硅酸鈉10 15g/L。所述步驟(1)中的堿性除油的工藝條件為除油液溫度80 90 °C，除油時(shí)間 4 8min。所述步驟(1)中的浸鋅液的組成為氧化鋅20 40g/L，氫氧化鈉120 180g/ L，氯化鐵1 4g/L，硝酸鈉0. 5 2g/L，酒石酸鉀鈉40 70g/L。所述步驟(1)中的浸鋅液的工藝條件為兩次鋅浸，在常溫條件下鋅浸20 50秒， 第一次浸鋅后采用濃度為5%的硝酸溶液進(jìn)行退鋅處理，之后經(jīng)過(guò)兩次冷水清洗后再進(jìn)行第二次浸鋅20 50秒。所述步驟(2)中的電鍍銀液的組成為氯化銀20 40g/L，亞鐵氰化鉀110 140g/L，氫氧化鉀10 14g/L，硫氰酸鉀60 100g/L，聚乙二醇10 25g/L。所述步驟(2)中的電鍍銀液的工藝條件為鍍液PH值11 13，鍍液溫度20 35°C，電流密度0. 3 0. 7A/dm2，陽(yáng)極材料:316L不銹鋼，電鍍時(shí)間10 20s。所述步驟(3)中制備In3-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的電鍍液的組成為氟硼酸鉛100 140g/L，氟硼酸50 90ml/L，硼酸5 25g/L，氫氟酸6 10g/L,明膠0. 5 2g/L，硫脲 0. 1 0. 4g/L，PANI :20 40g/L，平均粒徑3 μ m, WC :20 40g/L，平均粒徑 3 μ m0所述步驟(3)中制備I^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的工藝條件為鍍液pH值 0. 5 1. 5，鍍液溫度35 50°C。雙脈沖參數(shù)為正向脈沖占空比10 30%，反向脈沖占空比20 40%，正向脈沖平均電流密度2 4A/dm2，反向脈沖平均電流密度0. 2 0. 4A/dm2， 正向脈沖工作時(shí)間100 300ms，反向脈沖工作時(shí)間10 30ms。陽(yáng)極材料電解鉛板，電沉積時(shí)間8 12h。所述步驟(3)中的超聲分散電流2 4A，機(jī)械攪拌速率100 300rpm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)或積極效果
1、本發(fā)明制備的Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，由于多層復(fù)合及PANI和WC電催化活性顆粒在基質(zhì)金屬鉛中的均勻沉積，鋅電積時(shí)槽電壓可降低30(T400mV，電流效率可提高2 3%，明顯降低了能耗。當(dāng)復(fù)合惰性陽(yáng)極材料在60g/L Zn2\l50g/L H2SO4,5g/L Mn2+、35°C 的電鋅液中及在電流密度500A/dm2下，槽電壓比傳統(tǒng)的I^b-O. 8wt%Ag合金陽(yáng)極降低400mV 以上，電流效率提高2 3%，使用壽命300天以上。2、本發(fā)明制備的Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，與傳統(tǒng)的此_0. 8wt%Ag合金相比，采用雙脈沖電沉積使鉛晶粒細(xì)化，沉積層組織結(jié)構(gòu)致密，可用于電催化的表面明顯增多，提高了陽(yáng)極的使用效率。
3、本發(fā)明制備的Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，PANI和WC電催化活性顆粒在基質(zhì)金屬鉛的晶界及晶粒內(nèi)部的嵌入，有效降低了陽(yáng)極材料的結(jié)構(gòu)缺陷，提高了材料的耐蝕性。4、本發(fā)明制備的Al/Pb-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，以純Al板作為基體以及復(fù)合材料中添加了硬質(zhì)WC顆粒，與傳統(tǒng)的In3-O. 8wt%Ag合金相比，其重量明顯減輕，抗變形能力明顯提高，避免了鋅電積過(guò)程中短路的發(fā)生。5、本發(fā)明制備的Al/Pb-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料可以替代傳統(tǒng)的f^b-O. 8wt%Ag 合金陽(yáng)極在鋅電積中使用。


圖1是本發(fā)明采用的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面用結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 參見(jiàn)圖1，本Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料具體制備步驟經(jīng)過(guò)如下
(1)將厚度為3mm的普通純鋁板經(jīng)過(guò)噴砂處理后，先堿性除油，然后用冷水清洗2次， 再進(jìn)行浸鋅處理；堿性除油為化學(xué)堿性除油，使用的除油液的組成為氫氧化鈉10g/L，碳酸鈉20g/L，磷酸三鈉50g/L，硅酸鈉10g/L，工藝條件為除油液溫度80 °C，除油時(shí)間 4min ；浸鋅液的組成為氧化鋅20g/L，氫氧化鈉120g/L，氯化鐵lg/L，硝酸鈉0. 5g/L， 酒石酸鉀鈉40g/L，工藝條件為兩次鋅浸，在常溫條件下每次鋅浸20秒，第一次浸鋅后采用濃度為5%的硝酸溶液進(jìn)行退鋅處理，之后經(jīng)過(guò)兩次冷水清洗后再進(jìn)行第二次浸鋅20秒。(2)在步驟(1)中浸鋅后的表面用冷水清洗2次，再在含有浸鋅層的純鋁板上進(jìn)行電鍍銀；電鍍銀液的組成為氯化銀20g/L，亞鐵氰化鉀110g/L，氫氧化鉀10g/L，硫氰酸鉀60g/L，聚乙二醇10g/L。工藝條件為鍍液pH值11，鍍液溫度20°C，電流密度0. 3A/ dm2，陽(yáng)極材料316L不銹鋼，電鍍時(shí)間10s。(3)電鍍銀后的純鋁板用冷水清洗2次，將其浸入到含有PANI和WC顆粒以及 1 2+的酸性電解液中，與雙脈沖電源的陰極導(dǎo)線連接在一起，陽(yáng)極材料為電解鉛板，也將其浸入到電解液中，與雙脈沖電源的陽(yáng)極導(dǎo)線連接在一起；開啟超聲分散和機(jī)械攪拌分散裝置和雙脈沖電源，在雙脈沖參數(shù)下電沉積他，之后取出用冷水清洗2次及吹干后獲得Al/ Pb-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料。制備I^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的電鍍液的組成為 氟硼酸鉛:120g/L，氟硼酸:70ml/L，硼酸:15g/L，氫氟酸8g/L，明膠1. 5g/L，硫脲0. 3g/L， PANI :30g/L，平均粒徑:3ym, WC :30g/L，平均粒徑:3μπι。工藝條件為鍍液pH值1. 3， 鍍液溫度45°C。雙脈沖參數(shù)為正向脈沖占空比20%，反向脈沖占空比20%，正向脈沖平均電流密度3A/dm2，反向脈沖平均電流密度0. 3A/dm2，正向脈沖工作時(shí)間200ms，反向脈沖工作時(shí)間20ms。陽(yáng)極材料電解鉛板，電沉積時(shí)間8h。超聲分散電流3A，機(jī)械攪拌速率 300rpmo本實(shí)施例制備的Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的總厚度為3. 50mm。其中，基體純Al板的厚度為3mm，純Al板單側(cè)Pb-PANI-WC沉積層的厚度為0. 25mm,雙側(cè)I^b-PANI-WC沉積層的厚度為0. 50mm。Pb-PANI-WC沉積層的組成為85. 68wt%Pb, 3. 46wt%PANI,， 10. 86wt%WC。Al/Pb-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的伏安電荷為1.374 Ocm_2，用于電催化活性的表面積高于傳統(tǒng)的I^b-O. 8wt%Ag合金陽(yáng)極(伏安電荷0. 31C ·αιΓ2)。在60g/L Zn2+、 150g/L H2SO4,5g/L Mn2+、35°C的電鋅液中及在電流密度500A/dm2下，該復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的槽電壓比傳統(tǒng)8wt%Ag合金陽(yáng)極降低451mV，電流效率提高2. 8%，使用壽命308天。實(shí)施例2 參見(jiàn)圖1，本Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料具體制備步驟經(jīng)過(guò)如下
(1)將厚度為3mm的普通純鋁板經(jīng)過(guò)噴砂處理后，先堿性除油，然后用冷水清洗3次， 再進(jìn)行浸鋅處理；堿性除油為化學(xué)堿性除油，使用的除油液的組成為氫氧化鈉12g/L，碳酸鈉25g/L，磷酸三鈉60g/L，硅酸鈉13g/L。工藝條件為除油液溫度85 °C，除油時(shí)間 6min。浸鋅液的組成為氧化鋅30g/L，氫氧化鈉160g/L，氯化鐵3g/L，硝酸鈉lg/L，酒石酸鉀鈉55g/L。的浸鋅液的工藝條件為兩次鋅浸，在常溫條件下鋅浸35秒，第一次浸鋅后采用濃度為5%的硝酸溶液進(jìn)行退鋅處理，之后經(jīng)過(guò)兩次冷水洗滌后再進(jìn)行第二次浸鋅 35秒。(2)在步驟(1)中浸鋅后的表面用冷水清洗3次，再在含有浸鋅層的純鋁板上進(jìn)行電鍍銀；電鍍銀液的組成為氯化銀30g/L，亞鐵氰化鉀125g/L，氫氧化鉀12g/L，硫氰酸鉀80g/L，聚乙二醇18g/L。工藝條件為鍍液pH值12，鍍液溫度25°C，電流密度0. 5A/ dm2，陽(yáng)極材料316L不銹鋼，電鍍時(shí)間1k。(3)電鍍銀后的純鋁板用冷水清洗3次，將其浸入到含有PANI和WC顆粒以及1 2+ 的酸性電解液中，與雙脈沖電源的陰極導(dǎo)線連接在一起。陽(yáng)極材料為電解鉛板，也將其浸入到電解液中，與雙脈沖電源的陽(yáng)極導(dǎo)線連接在一起。開啟超聲分散和機(jī)械攪拌分散裝置和雙脈沖電源，在雙脈沖參數(shù)下電沉積10h，之后取出用冷水清洗3次及吹干后獲得Al/ Pb-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料。制備I^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的電鍍液的組成為 氟硼酸鉛:140g/L，氟硼酸:50ml/L，硼酸5g/L，氫氟酸6g/L，明膠0. 5g/L，硫脲0. lg/L， PANI :20g/L，平均粒徑:3ym, WC :20g/L，平均粒徑:3μπι。工藝條件為鍍液pH值1. 5， 鍍液溫度35°C。雙脈沖參數(shù)為正向脈沖占空比10%，反向脈沖占空比30%，正向脈沖平均電流密度2A/dm2，反向脈沖平均電流密度0. 2A/dm2，正向脈沖工作時(shí)間100ms，反向脈沖工作時(shí)間10ms。陽(yáng)極材料電解鉛板，電沉積時(shí)間10h。超聲分散電流2A，機(jī)械攪拌速率 IOOrpm0本實(shí)施例制備的Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的總厚度為3. 55mm。其中，基體純Al的厚度為3mm，純Al單側(cè)I^b-PANI-WC沉積層的厚度為0. 275mm,雙側(cè)I^b-PANI-WC 沉積層的厚度為 0. 55mm。I^b-PANI-WC 沉積層的組成為86. 51wt%Pb，3. 87wt%PANI,， 9.62wt%WC。Al/I^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的伏安電荷為1. 349C κπΤ2，用于電催化活性的表面積高于傳統(tǒng)的Pb-0. 8wt%Ag合金陽(yáng)極(伏安電荷:0. 31C · cm—2)。在60g/L Zn2+、 150g/L H2SO4,5g/L Mn2+、35°C的電鋅液中及在電流密度500A/dm2下，該復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的槽電壓比傳統(tǒng)8wt%Ag合金陽(yáng)極降低436mV，電流效率提高2. 4%，使用壽命304天。實(shí)施例3 參見(jiàn)圖1，本Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料具體制備步驟經(jīng)過(guò)如下
(1)將厚度為3mm普通純鋁板經(jīng)過(guò)噴砂處理后，先堿性除油，然后用冷水清洗2次，再進(jìn)行浸鋅處理；
(2 )在步驟(1)中浸鋅后的表面用冷水清洗2次，再在含有浸鋅層的純鋁板上進(jìn)行電鍍銀；堿性除油為化學(xué)堿性除油，使用的除油液的組成為氫氧化鈉15g/L，碳酸鈉30g/L， 磷酸三鈉70g/L，硅酸鈉15g/L。堿性除油的工藝條件為除油液溫度90 °C，除油時(shí)間 8min。浸鋅液的組成為氧化鋅40g/L，氫氧化鈉180g/L，氯化鐵4g/L，硝酸鈉2g/L，酒石酸鉀鈉70g/L。浸鋅的工藝條件為兩次鋅浸，在常溫條件下鋅浸50秒，第一次浸鋅后采用濃度為5%的硝酸溶液進(jìn)行退鋅處理，之后經(jīng)過(guò)兩次冷水洗滌后再進(jìn)行第二次浸鋅50 秒。電鍍銀液的組成為氯化銀40g/L，亞鐵氰化鉀140g/L，氫氧化鉀14g/L，硫氰酸鉀 100g/L，聚乙二醇25g/L。電鍍銀液的工藝條件為鍍液pH值13，鍍液溫度35°C，電流密度0. 7A/dm2，陽(yáng)極材料316L不銹鋼，電鍍時(shí)間20s。(3)電鍍銀后的純鋁板用冷水清洗2次，將其浸入到含有PANI和WC顆粒以及1 2+ 的酸性電解液中，與雙脈沖電源的陰極導(dǎo)線連接在一起。陽(yáng)極材料為電解鉛板，也將其浸入到電解液中，與雙脈沖電源的陽(yáng)極導(dǎo)線連接在一起。開啟超聲分散和機(jī)械攪拌分散裝置和雙脈沖電源，在雙脈沖參數(shù)下電沉積12h，之后取出用冷水清洗2次及吹干后獲得純Al表面單側(cè)厚度為0. 39mm、雙側(cè)厚度為0. 78mm的I^b-PANI-WC沉積層，同時(shí)獲得總厚度為3. 78mm 的Al/Pb-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料。制備I^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的電鍍液的組成為氟硼酸鉛:100g/L，氟硼酸:90ml/L，硼酸:25g/L，氫氟酸10g/L，明膠2g/L，硫脲0. 4g/ L,PANI :40g/L，平均粒徑:3ym,WC :40g/L，平均粒徑:3μπι。工藝條件為鍍液pH值0. 5， 鍍液溫度50°C。雙脈沖參數(shù)為正向脈沖占空比30%，反向脈沖占空比40%，正向脈沖平均電流密度4A/dm2，反向脈沖平均電流密度0. 4A/dm2，正向脈沖工作時(shí)間300ms，反向脈沖工作時(shí)間30ms。陽(yáng)極材料電解鉛板，電沉積時(shí)間1池。超聲分散電流4A，機(jī)械攪拌速率 200rpm。本實(shí)施例制備的Al/^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的總厚度為3. 78mm。其中，基體純Al的厚度為3mm，純Al單側(cè)I^b-PANI-WC沉積層的厚度為0. 39mm,雙側(cè)I^b-PANI-WC 沉積層的厚度為 0. 78mm。I^b-PANI-WC 沉積層的組成為83. 66wt%Pb，4. 18wt%PANI,， 12. 15wt%WC。Al/Pb-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的伏安電荷為1. 365C · cm"2,用于電催化活性的表面積高于傳統(tǒng)的I^b-O. 8wt%Ag合金陽(yáng)極(伏安電荷0. 31C ·αιΓ2)。在60g/L Zn2+、 150g/L H2SO4,5g/L Mn2+、35°C的電鋅液中及在電流密度500A/dm2下，該復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的槽電壓比傳統(tǒng)8wt%Ag合金陽(yáng)極降低440mV，電流效率提高2. 4%，使用壽命317天。
權(quán)利要求
1.一種鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，其特征在于=AlAn3-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的總厚度為3. 50 3. 78mm，基體純Al板的厚度為0. 3mm，純Al板單側(cè)I^b-PANI-WC 沉積層的厚度為0. 25 0. 39mm，雙側(cè)I^b-PANI-WC沉積層的厚度為0. 50 0. 78mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，其特征在于 Pb-PANI-WC沉積層的組成為和百分含量為Pb 83. 66 86. 51wt%,PANI 3. 46 4. 18wt%, WC 9. 62 12. 16wt%0
3.一種鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟經(jīng)過(guò)如下(1)將普通純鋁板經(jīng)過(guò)噴砂處理后，先堿性除油，然后用冷水清洗2次以上，再進(jìn)行浸鋅處理；(2)在步驟(1)中浸鋅后的表面用冷水清洗2次以上，再在含有浸鋅層的純鋁板上進(jìn)行電鍍銀；(3)電鍍銀后的普通純鋁板用冷水清洗2次以上，將其浸入到含有PANI和WC顆粒以及1 2+的電解液中，與雙脈沖電源的陰極導(dǎo)線連接在一起，陽(yáng)極材料為電解鉛板，也將其浸入到電解液中，與雙脈沖電源的陽(yáng)極導(dǎo)線連接在一起；開啟超聲分散和機(jī)械攪拌分散裝置和雙脈沖電源，在雙脈沖參數(shù)下電沉積8 12h，之后取出用冷水清洗2次以上及吹干后獲得純Al表面單側(cè)厚度為0. 25 0. 39m、雙側(cè)厚度為0. 50 0. 78mm的I^b-PANI-WC沉積層，同時(shí)獲得總厚度為3. 50 3. 78mm的Al/I^b-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，Pb-PANI-WC 沉積層的組成為和百分含量為:Pb 83. 66 86. 51wt%, PANI 3. 46 4. 18wt%, WC 9. 62 12.16wt%0
4.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于所述的普通純鋁板的厚度為3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的堿性除油為化學(xué)堿性除油，使用的除油液的組成為氫氧化鈉 10 15g/L，碳酸鈉20 30g/L，磷酸三鈉50 70g/L，硅酸鈉10 15g/L，步驟(1)中的堿性除油的工藝條件為除油溫度80 90 °C，除油時(shí)間4 8min。
6.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的浸鋅液的組成為氧化鋅20 40g/L，氫氧化鈉120 180g/L， 氯化鐵1 4g/L，硝酸鈉0. 5 2g/L，酒石酸鉀鈉40 70g/L ；工藝條件為兩次鋅浸，在常溫條件下鋅浸20 50秒，第一次浸鋅后采用濃度為5%的硝酸溶液進(jìn)行退鋅處理，之后經(jīng)過(guò)兩次冷水清洗后再進(jìn)行第二次浸鋅20 50秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的電鍍銀液的組成為氯化銀20 40g/L，亞鐵氰化鉀110 140g/ L，氫氧化鉀10 14g/L，硫氰酸鉀60 100g/L，聚乙二醇10 25g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的電鍍銀液的工藝條件為鍍液pH值11 13，鍍液溫度20 35°C，電流密度0. 3 0. 7A/dm2，陽(yáng)極材料:316L不銹鋼，電鍍時(shí)間10 20s。
9.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中制備In3-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的電鍍液的組成為氟硼酸鉛100 140g/L,氟硼酸50 90ml/L,硼酸5 25g/L，氫氟酸6 10g/L,明膠0. 5 2g/ L，硫脲 0. 1 0. 4g/L，PANI :20 40g/L，平均粒徑:3 μ m，WC :20 40g/L，平均粒徑3 μ m。 10.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中制備In3-PANI-WC復(fù)合惰性陽(yáng)極材料的工藝條件為鍍液PH值 0. 5 1. 5，鍍液溫度35 50°C，雙脈沖參數(shù)為正向脈沖占空比10 30%，反向脈沖占空比20 40%，正向脈沖平均電流密度2 4A/dm2，反向脈沖平均電流密度0. 2 0. 4A/dm2， 正向脈沖工作時(shí)間100 300ms，反向脈沖工作時(shí)間10 30ms，陽(yáng)極材料電解鉛板，電沉積時(shí)間8 12h，超聲分散電流2 4A，機(jī)械攪拌速率100 300rpm。
全文摘要
本發(fā)明提出一種鋅電積用鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料及其制備方法，采用純Al板為基體，通過(guò)噴砂、減性除油、浸鋅、電鍍銀及雙脈沖電沉積等工序，制備Al/Pb-PANI(聚苯胺)-WC(碳化鎢)鉛質(zhì)鋁基復(fù)合惰性陽(yáng)極材料，總厚度為3.50～3.78mm，其中，純Al板的厚度為0.3mm，純Al板單側(cè)Pb-PANI-WC沉積層的厚度為0.25～0.39mm，雙側(cè)Pb-PANI-WC沉積層的厚度為0.50～0.78mm。本發(fā)明制備的復(fù)合惰性陽(yáng)極材料與傳統(tǒng)的Pb-0.8wt%Ag合金相比，在不改變電解槽結(jié)構(gòu)、電解液組成和操作規(guī)范的基礎(chǔ)上，鋅電積槽電壓降低400mV以上，電流效率提高2～3%，使用壽命300天以上。
文檔編號(hào)C25C1/16GK102409366SQ20111039778
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者關(guān)永永, 周建峰, 孔營(yíng), 徐瑞東, 王軍麗, 詹鵬, 黃利平 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)