專利名稱：懸掛棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬電解再生中所用的陰極。
背景技術(shù)：
在整個說明書中任何有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的討論都不應(yīng)該被認為是承認該現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公知或構(gòu)成本領(lǐng)域公知技術(shù)的一部分。
已知有各種用于金屬電解提純或電解冶金的方法和裝置。例如，一個特別成功的電鍍銅的方法，即所稱的ISA方法。在該方法中，不銹鋼陰極母板插入到具有銅陽極的電解槽中。陽極的銅溶解到電解液中，隨后以精煉的形式沉積到母板的葉片上。接著，通過先彎曲陰極板，使至少部分沉積的銅從葉片上分離，再從葉片上楔形剝離和氣體吹掃剩余的銅，電鍍的銅就從葉片上剝離了。
陰極母板一般由不銹鋼葉片和連接到葉片上緣的懸掛棒構(gòu)成，以便把陰極保持和支撐在電解槽中。
已知有各種懸掛棒結(jié)構(gòu)。早期的陰極板采用固體銅懸掛棒，它不僅具有良好的導電性，而且具有足夠的強度足以在其上支撐起陰極板和沉積的金屬。然而人們發(fā)現(xiàn)，在重復使用于電解槽和剝離機械后，相對柔軟的銅會變得彎曲或破損。
此外，不銹鋼葉片與銅懸掛棒的連接有時也有困難。要克服這一困難，需要復雜的構(gòu)造和焊接技術(shù)。如美國專利第5492609號所討論的一個例子，在懸掛棒中，中央槽的各側(cè)需要加工另外一些平行凹槽來容納陰極葉片。這樣陰極葉片和懸掛棒沿著該插入槽焊接在一起，平行槽和葉片之間形成的脊用作焊接材料。該過程有時需要銅懸掛棒和鋼陰極葉片在一導熱液中焊接，使該棒保持一恒定均勻的溫度。
銅懸掛棒的成本、構(gòu)成以及使用壽命使得工業(yè)中開始使用鐵或鋼的懸掛棒來獲得更高的結(jié)構(gòu)強度。在大多數(shù)情況下，盡管鐵或不銹鋼結(jié)構(gòu)的整體性較好，但其導電性比較差。因此，在另一技術(shù)中，懸掛棒上電鍍了一層導電金屬的涂層。這種電鍍了導電金屬的鐵或鋼懸掛棒具有多種形狀，如簡單的實心梁、工字形梁、或空心部件。
然而，還是發(fā)現(xiàn)這些新的構(gòu)造具有其自身的問題。首先，這種涂層技術(shù)會使其誤差受到電鍍過程的技術(shù)限制。另外金屬涂層的厚度和附著力也受到電鍍過程的限制。
本發(fā)明的一個目的是要克服或改進現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點，或者提供有用的替代方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在主要的一方面是要提供一種在金屬電解再生的陰極板中所用的懸掛棒，它包括適用于連接陰極板葉片的抗腐蝕支撐元件，所述支撐元件的至少一部分具有固定到其上的導電金屬覆層。
該支撐元件在使用環(huán)境，即電解槽中應(yīng)可抗腐蝕。優(yōu)選地，抗腐蝕支撐元件由不銹鋼制成，并優(yōu)選是空心的。
導電金屬覆層可附著到不銹鋼支撐的一部分或整個外表面并覆蓋在其上。這可通過任何適當?shù)募夹g(shù)來實現(xiàn)，如壓配合、焊接、化學或機械固定，成形軋制等等。
用不銹鋼來做支撐元件使懸掛棒具有了較好的強度、較長的使用壽命，以及抗腐蝕的能力。這些特征對于使懸掛棒獲得一更長的操作壽命來說，顯然是很重要的。然而，如本領(lǐng)域所公知的，不銹鋼是導電性相對較差的導體。采用導電金屬覆層可使電流比較容易沿懸掛棒傳輸?shù)疥帢O板的葉片上。
然而，與現(xiàn)有技術(shù)不同，該導電性是通過粘附一導電材料覆層來實現(xiàn)的。對覆層的機械裝配可使覆層的厚度獲得更精確的工程要求，從而有助于電解池中的陰極保持直立對齊。如前面所討論的，通過其他常規(guī)構(gòu)造，如對不銹鋼懸掛棒進行電鍍，不容易獲得在高電流密度下電解池操作所需要的誤差。
此外，在懸掛棒的結(jié)構(gòu)中采用銅合金也無法獲得懸掛棒所必需的強度。
在一優(yōu)選實施例中，導電覆層環(huán)繞在支撐元件的暴露部分上，并從支撐元件沿陰極葉片部分地向下延伸。該實施例減小了電流流經(jīng)棒到達葉片的電阻，此外還降低了導電金屬與一般由不銹鋼制成的陰極葉片之間的連接點可能發(fā)生的雙金屬腐蝕。
除了前面所提到的使用該懸掛棒而產(chǎn)生的優(yōu)點以外，該懸掛棒本身的制造也比常規(guī)過程更簡單了。例如，不必把懸掛棒的一部分用作焊接材料。也不必電鍍該懸掛棒。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會了解到的，在一種常規(guī)技術(shù)中，要制造陰極板，需要在懸掛棒焊接到陰極葉片之后，把整個裝置翻轉(zhuǎn)過來并浸入電解槽足夠深度，從而用導體金屬來電鍍該陰極板。與這種技術(shù)相關(guān)的成本和處理難度是顯而易見的。而把導電金屬覆層附著到支撐元件則簡單得多，更節(jié)約成本，且比現(xiàn)有技術(shù)更精確。
在第二實施例中，本發(fā)明提供了一種制造金屬電解再生用陰極板的方法，包括提供一陰極葉片；連接一抗腐蝕支撐元件和陰極葉片；并把一導電金屬覆層附著到支撐元件上。
除了在整個說明書和權(quán)利要求書的上下文明顯需要以外，“包含”，“包括”及類似詞語都解釋為包含性意義，與排他性或窮舉性意義相反；也就是說，是“包含，但不限于”的含義。


本發(fā)明下面將通過參考附圖的例子的方式來進行描述。
圖1是本發(fā)明中包含懸掛棒的一陰極板的前視圖；圖2是穿過圖1中A-A截面的截面圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例所用的懸掛棒；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的懸掛棒和陰極葉片的橫截面圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述如圖1所示，陰極板1包括懸掛棒10和陰極葉片20。從陰極葉片20切出窗口15，以有助于抬起和運送陰極1。
如前所述，在根據(jù)ISA方法電解提純時，陰極葉片20是不銹鋼葉片。然而，可以理解，該葉片還可用任何適當?shù)牟牧蟻碇瞥?。鈦和其他金屬也可用于電解提純過程。
如圖2清楚地所示，懸掛棒10包括支撐元件22，該支撐元件22具有附著在其上的導電金屬覆層24。
在本實施例中，支撐元件10是不銹鋼棒。不銹鋼棒22是空心的，但優(yōu)選端部密封。不銹鋼棒22也不是必須為空心。
導電材料覆層24，在本例中是銅，附著在不銹鋼棒22的周圍。該覆層用來從電解槽中的電接頭通過懸掛棒向陰極葉片導電。一般地，覆層約2到4毫米厚。
焊縫26沿銅覆層24的端緣延伸，連接銅套層與板/棒裝置。申請人發(fā)現(xiàn)，任何焊接材料都適用，只要它可承受采用該陰極板的電解環(huán)境。鋁銅和硅銅是尤其適合的焊接金屬。
應(yīng)該注意，該覆層可通過各種技術(shù)附著到支撐元件上，包括壓配合、化學或機械固定或成形軋制。
如圖3所示，該覆層包括一伸向陰極板10的延伸部28。該延伸部的用途是減小懸掛棒和銅葉片之間的電阻，降低懸掛棒和板之間的雙金屬腐蝕。優(yōu)選地，該延伸部終止在電解液平面以上的23或30到40毫米的窗口高度或附近。
申請人還驚奇地發(fā)現(xiàn)，把導電覆層附著到不銹鋼支撐元件上與常規(guī)電鍍系統(tǒng)相比具有顯著的優(yōu)點。
單獨的制造以及隨后把覆層附著到支撐元件上為覆層厚度提供了更小的誤差和更精確的工程技術(shù)。這對于當陰極板放置在電解棒任一側(cè)的電接頭上時能夠在電解池中保持直立對齊來說非常重要。
現(xiàn)有方法中沒有能在懸掛棒的構(gòu)造中產(chǎn)生這么小誤差的，且到目前為止，申請人可以確認，在不銹鋼懸掛棒上附著導電覆層的方法直到目前還沒有被構(gòu)思過。
此外，由于具有一不銹鋼芯，該棒制造容易，并可保持永久的機械強度。還可以理解的是，該構(gòu)造在維護方面也有優(yōu)點。例如，如果導電材料的套層/覆層破損了，把覆層移走并替換是很簡單的事。這也可應(yīng)用到具有導電材料電解層的當前的懸掛棒上。如果這些涂層破損了，或發(fā)現(xiàn)陰極板由于沒有對齊而在電解池中操作不良，則本發(fā)明把精確的誤差應(yīng)用到懸掛棒中，不僅修理了懸掛棒，而且對覆層厚度提供了更精確的工程技術(shù)，因而使棒中的陰極板對齊。
懸掛棒和制造方法可以任何形式實施，只要其不脫離本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬電解再生用的陰極板的懸掛棒，包括一適于連接到陰極板葉片的抗腐蝕支撐元件，所述支撐的至少一部分具有附著到其上的導電金屬覆層。
2.如權(quán)利要求1所述的懸掛棒，其中支撐元件由不銹鋼構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的懸掛棒，其中所述支撐元件是空心的。
4.如權(quán)利要求1或2所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層附著成使其覆蓋支撐元件的整個外部。
5.如權(quán)利要求1到4任一所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層附著成使其覆蓋支撐元件的一部分。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層通過壓配合來附著。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層通過焊接來附著。
8.如權(quán)利要求7所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層通過鋁銅焊縫焊接到支撐元件和/或陰極葉片上。
9.如權(quán)利要求7所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層通過硅銅焊縫焊接到支撐元件和/或陰極葉片上。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層通過機械和/或化學固定來附著到支撐元件。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中支撐元件和導電金屬覆層通過共擠壓法來附著。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層通過成形軋制來附著到支撐元件。
12.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中導電金屬覆層從支撐元件延伸到陰極葉片并部分延伸到陰極葉片以下。
13.如權(quán)利要求12所述的懸掛棒，其中當陰極葉片放置在一電解槽中時，覆層從支撐元件延伸到電解液平面以上30到40毫米的位置。
14.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中葉片為不銹鋼。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的懸掛棒，其中導電金屬為銅。
16.一種制造金屬電解再生用的陰極板的方法，包括提供一陰極葉片，連接一支撐元件和陰極葉片，所述元件適用于在一電解槽中支撐陰極板，并附著一導電金屬覆層到支撐上。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中在支撐元件連接到陰極葉片之后，覆層附著到支撐元件上。
18.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其中在支撐元件連接到陰極葉片之前，覆層附著到支撐元件上。
19.如權(quán)利要求16到18中任一權(quán)利要求所述的方法，其中導電金屬覆層通過壓配合來附著。
20.如權(quán)利要求16到19中任一權(quán)利要求所述的方法，其中導電金屬覆層通過焊接來附著。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中導電金屬覆層通過鋁銅焊縫焊接到支撐元件和/或陰極葉片上。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中導電金屬覆層通過硅銅焊縫焊接到支撐元件和/或陰極葉片上。
23.如權(quán)利要求15到20中任一權(quán)利要求所述的方法，其中導電金屬覆層通過機械或化學固定來附著。
24.如權(quán)利要求15到22中任一權(quán)利要求所述的方法，其中支撐元件與導電金屬覆層通過成形軋制來附著。
25.如權(quán)利要求15到24中任一權(quán)利要求所述的方法，其中陰極葉片和/或支撐元件由不銹鋼構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求15到25中任一權(quán)利要求所述的方法，其中導電金屬為銅。
全文摘要
一種用于陰極板(20)的懸掛棒(22)以及制造金屬電解再生用的陰極(1)的方法。懸掛棒包括一優(yōu)選為不銹鋼和空心的支撐元件(22)。一導電金屬覆層(24)通過任何適當?shù)募夹g(shù)附著到不銹鋼棒上，如壓配合、焊接、化學或機械固定或共擠壓或成形軋制。把覆層附著到不銹鋼支撐元件上與常規(guī)電鍍技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點，這些優(yōu)點包括可以把更精確的工程規(guī)格應(yīng)用到覆層厚度上。這對于陰極板在電解池中保持直立對齊是很重要的。
文檔編號C25C7/02GK1620525SQ03802620
公開日2005年5月25日 申請日期2003年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者韋恩·K·韋布 申請人:艾薩山礦業(yè)有限公司