本发明涉及有色冶金阴极材料制备技术领域。
背景技术：
在湿法冶金行业，电积锌用主要以工业纯铝为阴极材料，纯铝具有优良的导电性、易加工成型、比强度高、在大气和酸性环境中耐腐蚀性能好，以及沉积在铝板上的锌易剥落的特点，因而广泛应用。但随着工业的迅速发展，高质量的锌精矿越来越匮乏，而贫矿中杂质含量较多，尤其是氟氯的含量。经研究发现，氟氯对铝及合金具有腐蚀作用，氟氯含量的增加，会加速铝及合金的腐蚀，这对于电积锌用的铝合金阴极而言，是致命的。其不仅缩短了铝合金板材的使用寿命，增加了企业生产成本，而且会使铝合金表面产生点蚀，增加了阴极表面的粗糙度，降低了锌与阴极板表面的剥离性。
为解决上述问题，一些研究者选用防锈铝合金代替工业纯铝，进行了电积锌实验和电化学性能测试。研究发现，防锈铝合金较纯铝有较好的耐蚀性能，电流密度提高，析出电位负移，利于锌的析出，但存在析氢反应，阴极板有鼓泡和烧板现象。
技术实现要素：
本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供一种耐腐蚀性能好、机械强度高、可提高锌沉积率、改善析氢情况、避免鼓泡和烧板现象的有色金属电积锌用阴极铝合金材料及其制备方法。
有色金属电积锌用铝合金阴极材料，所述阴极铝合金材料是以防锈铝为阴极基体，加入铝锰中间合金制备而得的合金材料。
其中，铝锰中间合金与防锈铝的质量比为9-15：100。所述防锈铝的成分及质量比为：Mg 4.0-4.9％、Si 0.4％、Fe 0.4％、Cu 0.1％、Zn≤0.25％、Cr 0.05-0.25％、Mn 0.4-1.0％、单个杂质元素≤0.05％，杂质元素含量合计≤0.15％、余量为Al；所述铝锰中间合金中锰的质量含量为10％。
本发明所述有色金属电积锌用铝合金阴极材料的制备方法如下：
(1)将防锈铝和铝锰中间合金做预处理，先进行除油，再用蒸馏水清洗后风干；
(2)将上述经预处理的防锈铝和铝锰中间合金，在电阻炉中熔炼，当防锈铝和铝锰中间合金软化时，在防锈铝和铝锰中间合金表面均匀撒一层六氯乙烷精炼剂和铝钛磞丝合金变质剂；炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，搅拌过程中保持液面平稳，之后将精炼剂和变质剂压入熔体中进行变质处理和精炼；接着在熔液表面均匀撒一层覆盖剂，最后扒渣、浇铸，制得铝合金；
(3)将上述获得的铝合金进行一次热轧，然后进行固溶强化和时效处理，再进行二次轧制，制备得到铝合金阴极材料。
本发明的制备方法，防锈铝和铝锰中间合金在电阻炉中的熔炼温度为600～750℃。变质处理及精炼的温度为700-740℃。所述固溶强化的温度为500-600℃。浇铸制备铝合金之前，将溶液静置8-15min。
本发明的有色金属电积锌用铝合金阴极材料与传统电积锌阴极相比，耐腐蚀性能好、机械强度高，锌沉积率得到提高，析氢情况得到改善，可有效避免鼓泡和烧板现象，可替代传统的纯铝阴极。
具体实施方式
本发明所述有色金属电积锌用铝合金阴极材料是以防锈铝为阴极基体，加入铝锰中间合金制备而得的合金材料。所述防锈铝的成分及质量比为：Mg 4.0-4.9％、Si 0.4％、Fe 0.4％、Cu 0.1％、Zn≤0.25％、Cr 0.05-0.25％、Mn 0.4-1.0％、单个杂质元素≤0.05％，杂质元素含量合计≤0.15％、余量为Al；铝锰中间合金中锰的质量含量为10％。
实施例1
按下述方法步骤制备有色金属电积锌用铝合金阴极材料：
(1)首先将400g防锈铝、36g铝锰合金，室温条件下，在配制的混合溶液中进行除油，混合溶液是按体积比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸馏水冲洗干净，然后风干处理；
(2)将电阻炉预热，之后取上述经预处理后的防锈铝和铝锰合金，放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度定为700℃，当炉料(防锈铝和铝锰中间合金)软化下塌时，在金属(防锈铝和铝锰中间合金)表面均匀撒一层精炼剂六氯乙烷和变质剂铝钛磞丝合金，精炼剂的加入量为6.54g，变质剂的加入量为3.05g；炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，搅拌过程中保持液面平稳；之后将精炼剂和变质剂压入熔体中进行变质处理并进行精炼，变质处理及精炼温度在700～740℃，精炼时间为10min。接着在熔液表面均匀撒一层覆盖剂，覆盖剂用量2.18g，静置10min，扒渣、浇铸，制得铝合金；
(3)将上述制备的铝合金在500℃下进行热轧，之后在540℃固溶强化处理3h，之后做RRA(Retrogression and reageing)时效处理，最后进行热轧，制备得到所需的铝合金阴极材料。
实施例2
(1)首先将400g防锈铝、44g铝锰合金，室温条件下，在配制的混合溶液中进行除油，混合溶液是按体积比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸馏水冲洗干净，然后风干处理；
(2)将电阻炉预热，之后取上述经预处理后的防锈铝和铝锰合金，放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度定为750℃，当炉料软化下塌时，在金属表面均匀撒一层精炼剂六氯乙烷和变质剂铝钛磞丝合金，精炼剂的加入量为6.66g，变质剂的加入量为3.11g；炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，搅拌过程中保持液面平稳；之后将精炼剂和变质剂压入熔体中进行变质处理并进行精炼，变质处理及精炼温度在700～740℃，精炼时间为10min。接着在熔液表面均匀撒一层覆盖剂，覆盖剂用量2.22g，静置8min，扒渣、浇铸，制得铝合金；
(3)将上述制备的铝合金在500℃下进行热轧，之后在500℃固溶强化处理3.5h，之后做RRA(Retrogression and reageing)时效处理，最后进行热轧，制备得到所需的铝合金阴极材料。
实施例3
(1)首先将400g防锈铝、52g铝锰合金，室温条件下，在配制的混合溶液中进行除油，混合溶液是按体积比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸馏水冲洗干净，然后风干处理；
(2)将电阻炉预热，之后取上述经预处理后的防锈铝和铝锰合金，放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度定为600℃，当炉料软化下塌时，在金属表面均匀撒一层精炼剂六氯乙烷和变质剂铝钛磞丝合金，精炼剂的加入量为6.78g，变质剂的加入量为3.16g；炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，搅拌过程中保持液面平稳；之后将精炼剂和变质剂压入熔体中进行变质处理并进行精炼，变质处理及精炼温度在700～740℃，精炼时间为12min。接着在熔液表面均匀撒一层覆盖剂，覆盖剂用量2.26g，静置15min，扒渣、浇铸，制得铝合金；
(3)将上述制备的铝合金在500℃下进行热轧，之后在600℃固溶强化处理3.5h，之后做RRA(Retrogression and reageing)时效处理，最后进行热轧，制备得到所需的铝合金阴极材料。
实施例4
(1)首先将400g防锈铝、60g铝锰合金，室温条件下，在配制的混合溶液中进行除油，混合溶液是按体积比NaOH:Na2CO3＝2:1配制。之后用蒸馏水冲洗干净，然后风干处理；
(2)将电阻炉预热，之后取上述经预处理后的防锈铝和铝锰合金，放入电阻炉中进行熔炼，熔炼温度定为720℃，当炉料软化下塌时，在金属表面均匀撒一层精炼剂六氯乙烷和变质剂铝钛磞丝合金，精炼剂的加入量为6.90g，变质剂的加入量为3.22g；炉料完全熔化后，由下向上进行搅拌，搅拌过程中保持液面平稳；之后将精炼剂和变质剂压入熔体中进行变质处理并进行精炼，变质处理及精炼温度在700～740℃，精炼时间为15min。接着在熔液表面均匀撒一层覆盖剂，覆盖剂用量2.3g，静置12min，扒渣、浇铸，制得铝合金；
(3)将上述制备的铝合金在500℃下进行热轧，之后在580℃固溶强化处理4h，之后做RRA(Retrogression and reageing)时效处理，最后进行热轧，制备得到所需的铝合金阴极材料。