铜电解精炼不锈钢阴极板的结合强度研究.pdf

铜电解精炼不锈钢阴极板的结合强度研究 薛方勤， 杨小琴“， 徐瑞东， 郭忠诚， 黄太祥“， 华宏全“ （ 昆明理工大学材料与冶金工程学院， 云南昆明， - 3 . 8 ， ） ， 因素水平表如表所示。试验方案见表8。 表因素水平表 4 2 5 6 , 7 8 3 , ’ 9 , / * 2 6 未打磨 机械抛光 砂纸打磨 喷砂处理 化学法 电解法 9 5 2 - 5 2 表正交试验方案 4 2 5 6 , * . / 2 6 , 8 3 , ’ 9 , / * - . , 9 , 试验编号 A （） B （8） （-） 9 88888 -888 888 9-88 *-88 088 88 8 实验结果与讨论 表-列出了试验结果。所有面积均按以下数据 计算 焊接用铜片与阴极铜接触面长度 5 5， 宽度 9 5 5 （上述数据均包括焊缝宽度） ， 接触面积为 8 5 5 8。 因为本试验选定的因素水平数不同 （即指因素 A水平数为， 因素B水平数为8， 因素的水平数 为8） ， 要有一个系数对极差进行校正。根据文献 ［8］ 的公式计算折算后的极差C D C DE7C7 式中 该因素每一个水平试验重复的次数； 折算系数， 对A来说为 9， 对B来说为 0 。 有色金属 （冶炼部分）8 -年*期 万方数据 表正交试验结果 “ - , 2 2 2 2 1 - 试样编号第一项得分第二项得分最后得分 ** ’ ** ’ *- -** ’ , 根据以往的经验和实际观察到的阴极铜与阴极 板结合表面的形貌， 我们认为试验编号为、 和- 的试样的结合强度数据都是可以接受的， 因为上述 个试样都是经过电解处理的， 因此可以总结出电 解处理对结合力的影响是非常大的， 经过电解处理 的试样的结合力数据都比较接近， 没有大的波动， 从 剥离难易的角度来考虑， -号试样是最合适的。 （） 影响阴极铜和不锈钢结合强度的主次因素 为 首要因素是0（表面粗糙度） ， 其次是1（表面处 理方法） ， 最后是2（表面处理时间） ， 优化条件下得 到的实验结果为（ ’ ’ “） 砂纸打磨， 电解法处 理表面 * 5 6 7， 其结合良好， 剥离最易。 4 5 4 表面粗糙度对结合强度的影响 表面粗糙度对结合强度的影响结果为， 未打磨、 机械抛光、 砂纸打磨和喷砂处理后的结合强度分别 是（ 8 ） ’ ’ * - , 、’ ’ * - .、’ ’ * ’ *、 ’ 9 * , - ， 由此可知 以表面喷砂处理的结合强度为 最大， 实际拉伸试验表明， 阴极铜和阴极板结合过于 紧密， 剥离困难， 这是因为喷砂表面粗糙度最大， 沉 积铜与不锈钢板接触面积增大， 机械镶嵌作用加强； 机械抛光和砂纸打磨的结合强度数值适当， 实际的 拉伸试验也证明较容易剥离。 需要指出的是， 在讨论单因素的影响时忽略了 其他因素的影响； 而且， 在实际过程中可能还有别的 影响因素， 比如绝缘包边对阴极铜剥离的阻碍作用， 另外在实际放大的过程中也可能有不确定的因素出 现； 阴极铜沉积的不同厚度对铜的刚度也有明显的 影响， 必将会影响结合强度和实际剥离力的数据； 不 锈钢基体硬度较高， 抛光时的难度较大， 因此这些不 确定因素都可能会对结合强度数据造成一定的误 差。 （下转第 ’页） 有色金属 （冶炼部分） ’ ’ 年-期 万方数据 参考文献 ［］邱竹贤， 王延明， 陈国发， 等“有色金属冶金学 ［］“北京 冶金 工业出版社， ［］ 史有高“高银铜阳极的电解精炼 ［’］“有色冶炼“ ， （） ［］张继荣， 林忠“高银阳极铜电解精炼的生产实践 ［’］“有色金属 （冶炼部分） ， * （） , ［］曹锡章， 宋天佑， 王杏乔“无机化学 （第版）［］“北京 高等教 育出版社， ［］杨天足， 水承静， 宾万达“铅阳极泥湿法处理工艺述评 ［’］“黄 金， ,； * （ ） （上接第 页） 另外， 在未来的阴极铜剥离过程中， 最大的可能 性是以刀具在阴极铜与阴极板结合部位的边角上， 先切出一个口， 然后采用楔形工具 （或刀具） 插入向 下运动， 将阴极铜从板面剥离下来。这种情况和我 们目前采用的阴极铜结合强度试验的剥离方法有一 定的差距， 但是通过分析本实验条件下的拉力可以 计算出剥离机械应施加给刀具的压力， 同时表面粗 糙度、 表面处理方法和结合强度的数据也具有一定 参考价值的。 图是将来可能采用的剥离示意图， 图显示 了该方法刀具的受力分析图， 因为刀具本身相对于 阴极铜和阴极板来说体积和重量很小， 因此这里未 考虑刀具本身的重力。图中-为剥离机械或人工 施加给刀具的压力， 方向沿板面向下； -为阴极板 施加给刀具的压力， 方向垂直于板面， 这个方向上的 力也与本实验的拉伸力最为接近； -为阴极铜施加 给刀具的压力， 方向垂直于阴极铜表面斜向上。因 为刀具和板面及阴极铜接触的面积也很小， 因此滑 动摩擦力也可以忽略， 可以推出-.- / 0 1 。本实 验已经确定了水平分力- 的大小， 根据实际的刀具 刃口的角度就可以求出实际剥离机械需要施加给刀 具的力的大小。实际生产过程中， 只要刀具能够将 阴极铜的上边缘切开， 阴极铜本身的重量 （单边约 2 3 1） 也能够帮助整块阴极铜从板面剥落。 图未来可能采用的剥离方式示意图 “ “ ’ * ’ , * - ’ . /0 1 图2刀具的受力分析图 “ 2 “ 3 . 1 , 1 4 5 * * * - ’ . /0 1 结论 （） 采用拉伸实验的方法定量测定了阴极铜与 不锈钢阴极板之间结合强度的数值， 并给出了结合 强度的优化范围， 并分析了以今后可能采用的剥离 方法及其计算公式， 从而计算出实际剥离机械所要 施加的力。 （） 结合强度正交实验结果表明， 影响阴极铜和 不锈钢结合强度的主次因素为 表面粗糙度、 表面处 理方法、 表面处理时间。就单一因素的影响来看， 表 面粗糙度的最优水平为采用 （ 2“ 2 ） 砂纸打 磨； 表面处理方法的最优水平是电解法表面处理； 表 面处理时间的最优水平是 4 5 6。 参考文献 ［］薛方勤， 韩夏云， 郭忠诚“铜电解精炼耐用型不锈钢阴极板的研 制 ［’］“有色金属 （冶炼部分） ， 2 2 （） ［］吴贵生“试验设计与数据处理 ［］“北京 冶金工业出版社， *, ［］陈建信“工艺与配方的最优化方法 ［］“杭州 浙江科学技术出 版社， , 2 有色金属 （冶炼部分） 2 2 年,期 万方数据