[發(fā)明專(zhuān)利]組裝體和電解用電極

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580080329.6
• 申請(qǐng)日: 2015-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107646057A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉留和宏;中澤遼馬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: TDK株式會(huì)社;力拓艾爾坎國(guó)際有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25C7/02
• 分類(lèi)號(hào): C25C7/02;C25C3/12;B22F7/06;C22C1/04
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11322
• 代理人: 楊琦,陳明霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制成為一體的包括金屬陶瓷構(gòu)件和金屬構(gòu)件的組裝體，以及使用所述組裝體的電解用電極。

背景技術(shù)

近來(lái)，已知有在例如熔融鹽電解等的惡劣環(huán)境下用作電極材料的金屬陶瓷構(gòu)件，其包括提高耐腐蝕性的鐵氧體電極材料和提高導(dǎo)電性的金屬組分(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。已知金屬陶瓷構(gòu)件即使在高溫范圍(例如900～1000℃左右)也能夠保持高導(dǎo)電性和耐腐蝕性，因此正在開(kāi)發(fā)在許多方面具有良好特性的金屬陶瓷材料。

當(dāng)使用金屬陶瓷構(gòu)件作為電極時(shí)，金屬陶瓷構(gòu)件成為電流路徑的一部分。此外，與金屬構(gòu)件相比，金屬陶瓷構(gòu)件具有高電阻。因此，與僅將金屬陶瓷構(gòu)件單獨(dú)用作電極的情況相比，將金屬陶瓷構(gòu)件和金屬構(gòu)件的組裝體用作電極時(shí)能夠有利地減小金屬陶瓷構(gòu)件的體積；從而能夠減小整個(gè)電極的電阻。另外的好處是降低電極的成本。

因此，需要接合技術(shù)來(lái)接合電流流過(guò)的金屬構(gòu)件和金屬陶瓷構(gòu)件(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。

然而，當(dāng)金屬構(gòu)件和金屬陶瓷構(gòu)件由于熱應(yīng)變等的影響而接合時(shí)，難以獲得足夠的接合強(qiáng)度和耐久性。此外，當(dāng)將所接合的構(gòu)件用作電極時(shí)，具有確保導(dǎo)電性的接合方法成為目的。

當(dāng)通過(guò)簡(jiǎn)單的熱處理將金屬陶瓷構(gòu)件和金屬構(gòu)件接合時(shí)，組裝體傾向于容易有裂紋。當(dāng)組裝體出現(xiàn)裂紋時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度變小；并且當(dāng)組裝體用作電極時(shí)，與不存在裂紋的情況相比，存在電阻上升的問(wèn)題。

因此，與金屬陶瓷材料的實(shí)際使用相比，金屬陶瓷構(gòu)件與金屬構(gòu)件接合的組裝體的實(shí)際使用被延遲。

專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)一種用作鋁生產(chǎn)用電極材料的組裝體，其中金屬陶瓷構(gòu)件和金屬構(gòu)件通過(guò)中間層制成一體。這里，在所述組裝體中，所述金屬構(gòu)件成為電流路徑的一部分，因此與僅將金屬陶瓷構(gòu)件單獨(dú)用作電極的情況相比，能夠減小金屬陶瓷構(gòu)件的體積。此外，對(duì)于使用所述組裝體的電極，比僅使用所述金屬陶瓷構(gòu)件的電極電阻減小更多，因此能夠減少鋁生產(chǎn)的電力消耗等。此外，通過(guò)用金屬陶瓷電極或復(fù)合電極替代用作鋁生產(chǎn)等的碳電極，能夠減少CO₂的排放量。

專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)一種組裝體，其中中間層由具有許多空隙并形成特定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的泡沫構(gòu)成。相信由于這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整個(gè)組裝體的應(yīng)力得到緩解，因此在金屬陶瓷構(gòu)件中不形成裂紋。然而，當(dāng)中間層具有如專(zhuān)利文獻(xiàn)2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，在工作溫度下不能確保連續(xù)的可再現(xiàn)的電接觸，這能夠?qū)е虏痪鶆虻碾娏髅芏确植迹虼水?dāng)用作電解用電極時(shí)，電解效率可能會(huì)劣化。

此外，當(dāng)經(jīng)由中間層將金屬陶瓷構(gòu)件和金屬構(gòu)件制成一體而制造組裝體時(shí)，在中間層附近的金屬陶瓷構(gòu)件中形成空隙，并且組裝體的接合強(qiáng)度顯著降低。

專(zhuān)利文獻(xiàn)

[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]美國(guó)專(zhuān)利第4,620,905號(hào)

[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]美國(guó)專(zhuān)利第7,316,577號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種組裝體以及使用該組裝體的電解用電極，該組裝體在形成組裝體的中間構(gòu)件中及其附近僅具有微小空隙，而且進(jìn)一步地該組裝體由具有足夠的接合強(qiáng)度的金屬構(gòu)件和金屬陶瓷件制成。

為了解決上述問(wèn)題，并為了達(dá)到目的，本發(fā)明的組裝體是包括金屬陶瓷構(gòu)件、金屬構(gòu)件以及與所述金屬陶瓷構(gòu)件和所述金屬構(gòu)件接合的中間構(gòu)件的組裝體，其中，

上述金屬陶瓷構(gòu)件包含氧化物相和金屬相，

上述中間構(gòu)件至少包括第一中間層和第二中間層，

上述第一中間層與上述金屬陶瓷構(gòu)件接合，

上述第一中間層至少包含第一金屬M(fèi)1，

上述第二中間層至少包含第二金屬M(fèi)2，

上述第一金屬M(fèi)1的熔點(diǎn)低于上述第二金屬M(fèi)2，

上述第一中間層處的M1的重量濃度高于上述第二中間層處的M1的重量濃度，并且

上述第二中間層處的M2的重量濃度高于上述第一中間層處的M2的重量濃度。

通過(guò)具有以上構(gòu)造，金屬陶瓷構(gòu)件包括較少的空隙，并且能夠獲得接合強(qiáng)度增強(qiáng)的組裝體。通過(guò)上述構(gòu)造而能夠獲得接合強(qiáng)度增強(qiáng)的組裝體的原因在于，因?yàn)榈谝恢虚g層有助于金屬陶瓷構(gòu)件和中間構(gòu)件之間的接合，并且第二中間層防止金屬陶瓷構(gòu)件中的金屬相移動(dòng)至金屬構(gòu)件，從而抑制在金屬陶瓷構(gòu)件中的接合部附近的空隙的產(chǎn)生。

本發(fā)明的組裝體可采用所述第一中間層也與所述第二中間層接合的構(gòu)造。

根據(jù)本發(fā)明的組裝體可采用所述第二層與所述金屬構(gòu)件接合的構(gòu)造。

在根據(jù)本發(fā)明的組裝體中，從增強(qiáng)接合強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，所述第一中間層的M1和M2之間的重量比(M1/M2)優(yōu)選滿足以下等式(1)，