一种一体成型电解铜阴极板的制作方法

1.本发明属于湿法电解冶金领域，具体涉及一种一体成型电解铜阴极板。


背景技术：

2.永久型不锈钢阴极板电解工艺具有阴极板可以重复利用、寿命长，流程短，电流密度高，电解铜品质好，生产效率高等优势。目前，投产和在建年产2000万吨以上阴极铜的企业均采用永久型不锈钢阴极板电解工艺，电流密度为280～330a/m2。随着铜电解精炼向高效、节能、优质和环保方向进一步发展，开发了强化电解的平行流技术，电流密度提高到420a/m2以上。电流密度的提高，引发槽电压升高、阴极板发热、电流密度不均和阴阳极短路等导致电解铜能耗增加、阴极铜品质下降，影响生产效率进一步提高。同时不锈钢阴极板在高电流密度下的服役寿命大幅缩短。
3.目前电解铜不锈钢阴极板采用导电杆和不锈钢阴极极板通过连接制备。阴极板工作时，电流经过导电杆中的铜和不锈钢连接界面传向不锈钢阴极极板。由于铜
‑
不锈钢连接界面面积较小、不锈钢阴极板电阻较大且阴极板底端距离电流传输界面(铜
‑
不锈钢连接界面)较远，导致高电流密度电解工艺下铜
‑
不锈钢界面发热严重且影响电流密度均匀性。
4.针对目前电解铜不锈钢阴极板在高电流密度电解工艺下出现的能耗增加和阴极铜品质差等问题，提出了一种采用金属复合板来一体化制造电解铜用永久型阴极板的方法。


技术实现要素：

5.针对目前电解铜不锈钢阴极板在高电流密度电解工艺下出现的能耗增加、阴极板服役寿命短和阴极铜品质差等问题，本发明提出了一种一体成型电解铜阴极板。
6.本发明通过如下技术方案来完成。
7.这种一体成型电解铜阴极板，主要包括导电杆和阴极极板。其特征在于：所述导电杆和阴极极板采用一块金属复合板一体成型制备。
8.所述阴极板，其特征在于：导电杆和阴极极板之间无连接界面。
9.所述阴极板，其特征在于：复合板为不锈钢
‑
铜
‑
不锈钢金属复合板。
10.所述阴极板，其特征在于：导电杆由复合板折叠制备。
11.所述阴极板，其特征在于：不锈钢
‑
铜
‑
不锈钢金属复合板中不锈钢
‑
铜以及铜
‑
不锈钢复合层之间可以增加锡、金、银、镍、铝、铜、铁等纯金属和锡铜、银铜、镍钛、镍铜合金等合金组成多层金属复合板。
12.所述阴极板，其特征在于：导电杆导电接触区域，即导电杆两侧底部，机加工去除不锈钢表层露出铜层。
13.所述阴极板，其特征在于：导电杆中所有铜与不锈钢界面外露端面采用焊接密封，导电杆两端以不锈钢板焊接密封。
14.所述阴极板，其特征在于：阴极极板所有铜与不锈钢界面外露端面采用不锈钢卷
边并焊接密封，不露出铜层。
15.所述阴极板，其特征在于：导电杆和阴极极板之间的挤压界面，即不锈钢与不锈钢界面进行焊接密封。
16.综上所述，本发明具有以下优点：
17.1、本发明中，采用一块金属复合板一体化成型电解铜用永久型阴极板，制备工艺简单。导电杆通过折叠制备，导电杆和阴极极板之间由复合板贯通，无焊接和机械紧固等连接界面。从而避免了传统不锈钢阴极板由导电杆和阴极极板间的连接界面电阻大引起的压降和发热。
18.2、本发明中，电流经导电杆通过中心铜层直接贯通阴极极板整个板面，电流密度均匀，阴极铜品质高，生产过程不易短路。
19.3、本发明在高电流密度电解铜工艺中，具有能耗低、生产效率高和阴极板服役寿命长等优点。
附图说明
20.图1为本发明实施例的结构示意图。
21.图2为本发明中图1的沿a
‑
a方向剖视图。
22.图3为本发明中图1导电杆挂耳端的沿b
‑
b方向剖视图。
23.图4为本发明中图1阴极极板的沿c
‑
c方向剖视图。
24.其中，11导电杆，12阴极极板，21激光焊接，31铜焊焊接，32激光焊接， 41激光焊接。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
26.本发明的一个实施例中，如图1
‑
4所示，提供了一体成型电解铜阴极板，主要包括导电杆和阴极极板。导电杆(11)和阴极极板(12)采用高导电性不锈钢
‑
铜
‑
不锈钢复合板，其中复合板由2mm厚316l不锈钢
‑
1.5mm厚t2紫铜
ꢀ‑
2mm厚316l不锈钢构成。复合板折叠挤压制备导电杆和阴极极板一体成型阴极板，其中导电杆截面高为38mm、宽为32mm。
27.如图2所示，一体成型阴极板中导电杆和阴极极板之间的导电通道由铜层贯通，无连接界面。不锈钢与不锈钢界面进行激光焊接密封。
28.如图3所示，导电杆导电接触区域(挂耳)，即导电杆两侧底部，铣削加工去除不锈钢表层露出铜层。导电杆中铜与不锈钢界面外露端面以及不锈钢与不锈钢界面分别采用铜焊焊接(31)和激光焊接(32)密封以增强抗腐蚀性能。此外，导电杆两端以不锈钢板焊接密封。
29.如图4所示，阴极极板所有铜与不锈钢界面外露端面采用不锈钢卷边，并激光焊接(41)密封，不露出铜层，以提高抗腐蚀性能。
30.虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。


技术特征：
1.一种一体成型电解铜阴极板，主要包括导电杆和阴极极板，其特征在于：所述导电杆和阴极极板采用一块金属复合板一体成型制备。2.根据权利要求1所述阴极板，其特征在于：导电杆和阴极极板之间无连接界面。3.根据权利要求1所述阴极板，其特征在于：所述复合板为不锈钢
‑
铜
‑
不锈钢金属复合板。4.根据权利要求1所述阴极板，其特征在于：所述导电杆由复合板折叠制备。5.根据权利要求3所述阴极板，其特征在于：所述不锈钢
‑
铜
‑
不锈钢金属复合板中不锈钢
‑
铜以及铜
‑
不锈钢复合层之间可以增加锡、金、银、镍、铝、铜、铁等纯金属和锡铜、银铜、镍钛、镍铜合金等合金组成多层金属复合板。6.根据权利要求4所述阴极板，其特征在于：导电杆导电接触区域，即导电杆两侧底部，机加工去除不锈钢表层露出铜层。7.根据权利要求4所述阴极板，其特征在于：导电杆中所有铜与不锈钢界面外露端面采用焊接密封，导电杆两端以不锈钢板焊接密封。8.根据权利要求1所述阴极板，其特征在于：阴极极板所有铜与不锈钢界面外露端面采用不锈钢卷边并焊接密封，不露出铜层。9.根据权利要求1所述阴极板，其特征在于：导电杆和阴极极板之间的挤压界面，即不锈钢与不锈钢界面进行焊接密封。

技术总结
本发明属于有色金属湿法冶金领域，涉及一种一体成型电解铜阴极板。该阴极板主要包括导电杆和阴极极板，导电杆和阴极极板采用一块金属复合板一体成型制备。导电杆和阴极极板之间的导电通道无连接界面，避免了传统不锈钢阴极板由连接界面电阻大引起的压降和发热。电流经导电杆导电层直接贯通阴极极板，电流密度均匀。本发明阴极板在高电流密度电解铜工艺中具有不易短路、能耗低、阴极铜品质高、生产效率高和阴极板服役寿命长等优点。和阴极板服役寿命长等优点。


技术研发人员：李广 朱征文 石玗 赵燕春
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：2021.10.11
技术公布日：2021/12/7