[發(fā)明專利]一種鋁電解用合金惰性陽極及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210483818.4
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103014769A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 彭偉平;吳恒;楊建紅;張建庭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鋁業(yè)股份有限公司
• 主分類號: C25C3/12
• 分類號: C25C3/12
• 代理公司: 中國有色金屬工業(yè)專利中心 11028
• 代理人: 李迎春;李子健

技術(shù)領域

一種鋁電解用合金惰性陽極及其制備方法，涉及一種帶有高溫抗氧化和耐腐蝕涂層的低溫鋁電解用合金惰性陽極及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)行鋁行業(yè)生產(chǎn)鋁的方法都是采用Hall-?Herout電解槽方法，使用自耗碳陽極，其主要反應為：2Al₂O₃+3C=6Al_（l）+3CO₂↑，除了產(chǎn)生大量的?CO₂溫室氣體外，往往還伴隨有致癌物質(zhì)瀝青煙氣、酸性氣體二氧化硫以及?強溫室氣體CF_n的排放。另外，因為是自消耗陽極，生產(chǎn)單位噸鋁消耗優(yōu)質(zhì)碳素材料達500kg，碳陽極的導電性能差，電能效率低，電能消耗特別大，目前我國鋁工業(yè)噸鋁平均電耗高達13900kWh，巨大的能源消耗和環(huán)境負荷嚴重制約著鋁電解工業(yè)的發(fā)展。

基于以上原因，人們一直在努力尋找與研制惰性陽極，使用這種陽極鋁電解主要反應為：2Al₂O₃=6Al_（l）+3O₂↑，節(jié)約大量用于碳陽極的成本，減少用地面積，其最大的好處是消除溫室氣體CO₂、致癌物質(zhì)瀝青煙氣、酸性氣體二氧化硫以及強溫室氣體CFn的排放，同時，還獲得有實用價值的副產(chǎn)品氧。這一系列優(yōu)點，使得研制出合適的惰性陽極成為改善傳統(tǒng)鋁生產(chǎn)方法的重要一環(huán)。

目前，惰性陽極的研究主要集中在氧化物陶瓷、金屬陶瓷、金屬及其合金等三類材料。由于氧化物陶瓷與金屬陶瓷導電性和抗熱震性能差，不易連接等缺點，限制了這類材料作為惰性陽極材料的應用。而金屬及其合金因強度高、導電性能好、抗熱震性強、不易脆裂、易于加工成形、易實現(xiàn)與金屬導桿間連接等優(yōu)點，成為國內(nèi)外重點關(guān)注的候選惰性陽極材料體系。然而，金屬及其合金材料抗高溫氧化和耐熔鹽腐蝕性能較差。以金屬或合金作為鋁電解惰性陽極材料，必須解決其高溫抗氧化和耐熔鹽腐蝕問題。表面涂層是解決其高溫氧化與熔鹽腐蝕的有效途徑。

文獻1“于先進，張麗鵬，董云會，李德剛.?鋁電解用碳化硅涂層惰性陽極的制備與性能研究，中國稀土學報，26（9）：435～438”公開了一種以石油焦碳素材料為基體，通過表面滲硅制備鋁電解用碳化硅涂層惰性陽極的方法。制備的SiC涂層有效保護了碳基體，具有良好的耐高溫氧化和抗冰晶石熔鹽腐蝕性能。然而，該陽極的基體材料仍為碳素材料，自身的導電性能較差，表面涂上SiC陶瓷后，導電性能進一步降低。使用該陽極進行鋁電解生產(chǎn)，電能效率仍然很低，電能消耗大。因此，該材料無法滿足新型鋁電解惰性陽極材料的要求。

文獻2“專利號是200810233649.2的中國發(fā)明專利”公開了一種涂層復合惰性陽極材料及其制備方法，采用電鍍技術(shù)將WC粉末與Ni涂覆316L不銹鋼，而后利用等離子火焰對WC粉末與Ni掃描重熔，最終制備出WC-Ni涂層惰性陽極材料。但是，該陽極抗熔鹽腐蝕性能較差，經(jīng)過30小時熔鹽電解鋁試驗，陽極的腐蝕速率達到36.9～38.4mm/年。

文獻3“專利號是201010034207.2的中國發(fā)明專利”公開了一種用于鋁電解的貴金屬陶瓷復合涂層惰性陽極及制備方法，該方法制備的惰性陽極由合金基體、合金表面的氧化物薄膜和外層的貴金屬-氧化鋁復合層結(jié)構(gòu)組成，貴金屬-氧化鋁復合層具有貴金屬包覆氧化鋁顆粒的結(jié)構(gòu)，其具有貴金屬的理想惰性陽極的特性，表現(xiàn)出良好的抗高溫氧化與耐熔鹽腐蝕性能。貴金屬可以在實驗室內(nèi)用作惰性陽極的涂層材料，然而，因為成本太高無法應用于工業(yè)鋁的生產(chǎn)。

文獻4“專利號是03801990.6的中國發(fā)明專利”公開了一種用于鋁生產(chǎn)的貴金屬涂覆惰性陽極，該方法采用SCX低溫濺射工藝在合金絲涂覆貴金屬，作為鋁電解的惰性陽極，該陽極具有良好的高溫抗氧化和耐腐蝕能力，經(jīng)900℃熔鹽腐蝕17小時后，結(jié)構(gòu)保持完整。但這種技術(shù)存在兩大缺陷，一方面是采用貴金屬做涂層材料大大提高了陽極的成本，兩一方面貴金屬涂層太薄，無法為合金基體提供長期穩(wěn)定的高溫氧化和腐蝕防護。因此，該涂覆貴金屬的惰性陽極并沒用獲得工業(yè)化應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠有效抵抗冰晶石熔鹽的腐蝕，抗高溫氧化和耐腐蝕能力強的鋁電解用合金惰性陽極及其制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。