[發明專利]一種陶瓷外殼與合金內芯的鋁電解惰性陽極的制備方法

有效

• 申請號: 201410294503.4
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104047030A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 張剛;楊建紅;李冬生;楊文杰;郭杰;劉英;溫合靜
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: C25C3/12
• 分類號: C25C3/12
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李迎春;李子健

技術領域

一種陶瓷外殼與合金內芯的鋁電解惰性陽極的制備方法，涉及一種鋁電解惰性陽極，特別是陶瓷合金外殼與合金內芯的鋁電解惰性陽極的制備方法。

背景技術

鋁作為產量最大的有色金屬，是我國國民經濟的重要支柱產業。隨著國民經濟發展和人民生活水平的不斷提高，對鋁的需求還將繼續增長。現行Hall-Herout鋁電解槽采用炭素陰陽極，噸鋁直流電耗高達13200kWh，電能效率低于50%，同時消耗500kg優質炭素材料，巨大的能源消耗、資源消耗和環境負荷等正嚴重制約著鋁電解工業的發展,節能、降耗及降低污染是其未來發展的方向。

基于惰性陽極（析氧陽極）的鋁電解新技術可降低能耗20%以上（按國內現有原鋁產量計算，年節電能力超200億千瓦時），并能消除溫室氣體和致癌物質與瀝青煙氣的排放，因而成為國際鋁業界和材料界的關注焦點和研究熱點。

陶瓷合金兼有金屬材料優良的導電性、加工性和陶瓷材料良好的抗熔鹽腐蝕性能而成為最有希望取代碳素陽極的惰性陽極材料。有色金屬電解過程發生于700℃以上的氟化物熔鹽中，環境苛刻復雜，電流通過金屬內芯與陶瓷合金外殼連接，因此要求連接結構具有較高的高溫連接強度、優良的導電性能、抗高溫氧化腐蝕、抗高溫蠕變性能。決定陶瓷合金惰性陽極能否工業化應用的一個關鍵因素是必須實現惰性陽極與金屬內芯的穩固電連接。

專利CN?101328598A描述了鋁電解陶瓷基惰性陽極與金屬導桿連接結構及其制備方法，采用無機磷酸鹽將陶瓷合金外殼與合金內芯粘接起來，但此種方法的導電性難以保證，且磷酸鹽高溫下容易分解，結合強度下降。

專利CN?101851767A描述了一種陶瓷基陽極及其制備與組裝方法，在陶瓷陽極與金屬導桿加入填充使其連接成型，此種方法不易進行異形件的連接；

專利CN?101182230A描述了一種真空擴散連接陶瓷的方法，主要通過置氫鈦或鈦合金箔擴散連接中間層將陶瓷與金屬連接，利用鈦在擴散連接溫度下對陶瓷中的氧、氮、碳、硅等元素較高的親和力，發生置換反應或化合反應，達到結合目的，設備較為昂貴，且連接結構在高溫熔鹽環境下強度還有待考證。

專利CN?200610032461.2描述了一種鋁電解用陶瓷基惰性陽極于金屬導電桿的連接方法，首先將粉末釬料鋪展與待連接的陶瓷表面，然后把鍍有銅的導電桿埋與粉末釬料中，通過壓力擴散焊的方式，將二者連接起來，但此過程工藝復雜，流程較長。

發明內容

本發明目的針對上述已有技術存在的不足，提供一種陶瓷與合金的連接的結合強度高，在高溫下結合性能好的陶瓷外殼與合金內芯的鋁電解惰性陽極的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種陶瓷外殼與合金內芯的鋁電解惰性陽極的制備方法，其特征在于制備過程將生坯陶瓷合金外殼和其內部的合金內芯進行同步燒結，在生坯陶瓷合金外殼燒結成型的同時，將其內部的合金內芯同步熔化，并使陶瓷合金外殼與合金內芯發生化學反應與原子的相互擴散，形成具有良好連接強度的冶金級結合。

本發明的一種陶瓷外殼與合金內芯的鋁電解惰性陽極的制備方法，其特征在于其陶瓷合金外殼的成分，選用NiFe₂O₄-X₁-?X₂的陶瓷合金粉末，其中X₁為Cu₂O、CuO、NiO、Ni₂O₃、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄、Al₂O₃、ZnO、Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂的一種或幾種，X₂為Ni、Fe、Co、Cu、Cr、Si、Al、Ti、Y、La、Mo、Nb的一種或幾種。

本發明的一種陶瓷外殼與合金內芯的鋁電解惰性陽極的制備方法，其特征在于其陶瓷合金外殼是通過等靜壓的方法將其壓制成型，然后采用機加工的方法對其進行精確成型制備的。?