一種具有等電位面的陶瓷合金惰性陽極及其制備方法
【專利摘要】一種具有等電位面的陶瓷合金惰性陽極及其制備方法，涉及一種有色金屬的熔鹽電解法提取用惰性陽極，特別涉及鋁電解用惰性陽極及其制備方法。其特征在于該陽極為“夾心式”結構，由耐蝕外殼和導電連接芯體構成；其耐蝕外殼的厚度一致，導電連接芯體與外殼內表面的緊密接觸，使外殼表面形成等電位面，促使通過陽極的電流分布均勻。本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，有效實現了耐腐蝕外層的厚度的均勻控制，解決了耐蝕外殼與連接芯體的緊密結合，制備工藝簡單，能實現工業化應用。
【專利說明】一種具有等電位面的陶瓷合金惰性陽極及其制備方法

【技術領域】
[0001] 一種具有等電位面的陶瓷合金惰性陽極及其制備方法，涉及一種有色金屬的熔鹽 電解法提取用惰性陽極，特別涉及鋁電解用惰性陽極及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 現行的熔鹽電解制備金屬鋁的工藝中大多采用碳素陽極材料，不僅消耗大量優質 的碳素材料，產生大量的C0 2溫室氣體和有致癌物質浙青煙氣、酸性氣體二氧化硫以及強 溫室氣體CFn，造成嚴重的環境污染，而且碳陽極的導電性能差，電能效率低，電能消耗特別 大，是現行鋁電解工藝高能耗、高成本等問題的主要原因，而惰性陽極因能解決上述問題而 有望實現熔鹽電解技術的革命。
[0003] 有三類材料被研究用作熔鹽電解惰性陽極：氧化物陶瓷、合金和金屬陶瓷。氧化物 陶瓷雖具有優異的耐電解質溶解腐蝕和新生態氧滲蝕性能，但其導電性低、脆性高、抗熱震 性差、難以與金屬導桿連接；合金陽極強度高、韌性好、適用于大型化異性裝備、與金屬導桿 連接容易、導電性能好，發展合金陽極的主要難題是如何降低其腐蝕速率、氧化膜層厚度的 控制以及其與基體的結合度；理想中的金屬陶瓷可以兼備金屬氧化物陶瓷的強抗腐蝕性和 金屬的良好的導電性和力學性能，可克服金屬氧化物陽極的抗熱震性差及其與導桿連接困 難等問題，同時比金屬或合金陽極具有更好的耐腐蝕性和抗氧化性，但是由于目前所用的 金屬氧化物陶瓷與金屬之間還未能實現理想的取長補短，使得制備出的金屬陶瓷材料難于 充分同時擁有金屬相和陶瓷相的優點，甚至還引入了各自的缺點，特別是由于與金屬導體 連接問題，工程放大困難，目前還無法工業化應用。
[0004] 專利CN 101255577B描述了一種熔鹽電解用金屬陶瓷惰性陽極及其制備方法，通 過調整氣氛中的氧含量，對材料進行選擇性氧化，以形成具有耐腐蝕外層和高強、高韌、高 導電內層的功能梯度結構，該方法需要調節氣氛中不同的氧含量，難以控制，且其選擇性氧 化后耐腐蝕外層的厚度難以調控。
[0005] 專利CN 1548586A描述了一種鋁電解用梯度功能金屬陶瓷材料，該方法制備工藝 復雜，難以實現產業化。


【發明內容】

[0006] 本發明目的針對上述已有技術存在的不足，提供一種有效解決耐腐蝕外層的厚度 難以調控，金屬導體連接好，制備工藝簡單，能實現工業化應用，耐腐蝕性能好的具有等電 位面的陶瓷合金惰性陽極及其制備方法。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0008] -種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于該陽極為"夾心式"結構，由耐蝕 外殼和導電連接芯體構成；其耐蝕外殼的厚度一致，導電連接芯體與外殼內表面的緊密接 觸，使外殼表面形成等電位面，促使通過陽極的電流分布均勻。
[0009] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于所述的耐蝕外殼的橫 截面可為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，外殼側部和底部為弧形或方形，外殼壁厚為 0. 5~3cm ;導電連接芯體橫截面為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，連接體側部和底部為弧 形或方形，連接體與外殼緊密結合，連接體包裹于外殼之中，或部分裸露。
[0010] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于所述的耐蝕外殼由陶 瓷-合金組成，其中陶瓷相的質量分數為10% - 80%，組成可為NiFe204、CoFe204、CoCr 204、 SnCo204、ZnAl204、NiAl 204、ZnFe204、FeAl20 4、ZrSn04、LaCr03、LaNi03、NiO、FeO、Fe 203、ZnO、 CuO、Cu20、Sn02、Sb203、Bi 203、Ce02、Cr203、Li 20、Ag20、Ti02、Y203 中的一種或多種組合；金屬相 的質量百分數含量為 20% - 90%，組成可為 Ni、Al、Cu、Fe、Co、Si、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、Zn、 Nb、La、Ce中的一種或多種金屬組合。 toon] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于所述的導電連接芯體 由陶瓷-金屬或合金組成，其中連接體的陶瓷相質量分數含量為0 - 40%，組成為NiFe204、 CoFe204、CoCr204、SnCo 204、NiAl204、ZnFe20 4、FeAl204、ZrSn04、LaCr03、LaNi0 3、NiO、FeO、Fe203、 ZnO、CuO、Cu20、Sn02、Sb203、Bi 203、Ce02、Cr203、Li 20、Ag20、Ti02、Y203 中的一種或多種組合； 金屬相的質量分數為 60-100%，組成可為 Ni、Al、Cu、Fe、Co、Ti、Sn、Y、Mn、Cr、Mo、Zn、Nb、 La、Ce中的一種或多種組合。
[0012] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于其制備過程 的步驟包括： (1) 耐蝕外殼制備 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到外殼的生坯，再在惰性或弱氧化氣氛中于1200°c - 1500°C下經過1 一20 h燒結后得 到耐熔鹽腐蝕外殼的成品； (2) 耐蝕外殼和導電連接芯體結合 在惰性氣氛保護中將耐蝕外殼預熱至500°C - 1000°C，將連接體按配比熔化后澆鑄到 耐蝕外殼中，導電連接芯體部分裸露在耐蝕外殼之外，爐冷至室溫，得到"夾心式"惰性陽 極。
[0013] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于其制備過程 的步驟包括： (1) 耐蝕外殼制備 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到耐熔鹽腐蝕外殼的生坯，再在惰性或弱氧化氣氛中于1200°C - 1500°C經過1 一20 h 燒結后得到耐蝕外殼的坯體； (2) 耐蝕外殼制備和導電連接芯體結合 通過真空感應熔煉制備所需連接體的合金錠，加工為合適的尺寸，表面進行清理后放 入外殼中，保持真空度1. 〇 X ΚΓ3 - 1. 〇 X l(T2Pa，升溫至導電連接芯體熔點以上10°C-50°C 的溫度下保溫進行擴散連接lh - 15h，得到"夾心狀"惰性陽極，其中導電連接芯體部分裸 露。
[0014] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于其制備過程 的步驟包括： (1)耐蝕外殼制備 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到耐熔鹽腐蝕外殼的生坯，再在惰性氣氛中于500°C - 1000°C經過2 -10 h預燒； (2)耐蝕外殼制備和導電連接芯體結合 通過真空感應熔煉制備所需導電連接芯體組分的合金錠，經加工后放入耐蝕外殼中， 在惰性或弱氧化氣氛中先升溫至導電連接芯體熔點保溫lh-5h，再以1°C /min - 10°C /min 的升溫速率升溫至1200°C - 1500°C燒結1 一20 h燒結，得到"夾心狀"惰性陽極，其中導電 連接芯體部分裸露。
[0015] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于其制備過程 的步驟包括： (1) 耐蝕外殼制備 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到耐熔鹽腐蝕外殼的生坯； (2) 耐蝕外殼制備和導電連接芯體結合 通過真空感應熔煉制備所需導電連接芯體的合金錠，加工為合適的尺寸，表面進行清 理后放入耐蝕外殼中，在惰性或弱氧化氣氛中先升溫至連接體熔點保溫lh - 5h，再以1°C / min - 10°C /min的升溫速率升溫至1200°C - 1500°C燒結1 一20 h燒結，得到"夾心狀"惰 性陽極，耐蝕外殼部分裸露。
[0016] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于其制備過程 的步驟包括： (1) 導電連接芯體的制備 通過真空感應熔煉制備所需連接體的合金錠，加工為合適的尺寸，表面進行清理； (2) "夾心式"惰性陽極的制備 通過模具設計，在以冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種 或多種成型工藝對外殼和導電連接芯體進行整體成型，其中導電連接芯體完全包裹在外殼 內，在惰性或弱氧化性氣氛中先升溫至連接體熔點溫度保溫lh-5h，再以1°C /min -10°C / min的升溫速率升溫至1200°C - 1500°C燒結1 一20 h燒結，得到"夾心狀"惰性陽極。
[0017] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于其制備過程 的步驟包括： (1) 導電連接芯體的制備 先將導電連接芯體粉末通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中 的一種或多種成型工藝得到導電連接芯體的生坯； (2) "夾心式"惰性陽極的制備 通過模具設計，在以冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或 多種成型工藝對耐蝕外殼和導電連接芯體進行整體成型，其中連接體完全包裹在耐蝕外殼 內，在惰或弱氧化性性氣氛中以l°c /min - 10°C /min的升溫速率升溫至1200°C - 1500°C 燒結1 一20 h燒結，得到"夾心狀"惰性陽極。
[0018] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于燒結氣氛為 Ar或N2的惰性氣體，其中氣氛中含氧量在20-500ppm。
[0019] 本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，有效解決了耐腐蝕外層的厚度難以 調控，金屬導體連接好，制備工藝簡單，能實現工業化應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的結構示意圖。
[0021] 圖2為本發明的另一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的結構示意圖。
[0022] 圖3為本發明的另一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的結構示意圖。
[0023] 圖中1為耐蝕外殼，2為導電連接芯體。

【具體實施方式】
[0024] -種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，該陽極為"夾心式"結構，由耐蝕外殼和導電 連接芯體構成；其耐蝕外殼的厚度一致，導電連接芯體與外殼內表面的緊密接觸，使外殼表 面形成等電位面，促使通過陽極的電流分布均勻。
[0025] ( 1)耐蝕陶瓷合金外殼的制備 耐蝕外殼由陶瓷相和金屬相構成，因其中金屬含量大于或等于20%，高于傳統研究的金 屬陶瓷陽極(金屬含量〈20%)，表現出更好的抗熱震性能，故稱陶瓷合金。金屬相為Ni、Al、 Cu、Fe、Co、Si、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、Zn、Nb、La、Ce中的一種或多種組合，金屬相的質量分 數為20- 90%，金屬相在電解過程或氧化性氣氛下能夠迅速形成抗蝕和抗氧化的氧化物膜 層；陶瓷相為 NiFe204、CoFe204、CoCr 204、SnCo204、NiAl20 4、ZnFe204、FeAl204、ZrSn0 4、LaCr03、 LaNi03、NiO、FeO、Fe203、ZnO、CuO、Cu 20、Sn02、Sb203、Bi20 3、Ce02、Cr203、Li20、Ag 20 中的一種 或多種組合，陶瓷相的質量分數為10% - 80% ;同時添加少量添加劑如Zr02、Ti02、Y203以及 其他稀土氧化物等一種或幾種組合以促進燒結，保證耐蝕外殼由里到外物相和致密度均勻 一致。先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到耐蝕外殼的生坯，經過燒結后得到耐蝕外殼的成品，燒結溫度為1200°C-1500°C，燒 結氣氛維持為弱氧化氣氛(含氧量保持為20-500ppm)，燒結時間為1 一20 h。
[0026] 外殼橫截面可為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，側部和底部可設計成弧形或方 形，壁厚為〇. 5~3cm。
[0027] (2)導電連接芯體的制備 連接體由陶瓷相和金屬相組成。陶瓷相為NiFe204、CoFe20 4、CoCr204、SnCo204、NiAl 204、 ZnFe204、FeAl204、ZrSn0 4、LaCr03、LaNi03、NiO、FeO、Fe20 3、ZnO、CuO、Cu20、Sn02、Sb20 3、Bi203、 Ce02、Cr203、Li20、Ag20、Ti0 2、Y203中的一種或多種組合，質量分數為0 - 40% ;金屬相為Ni、 Al、Cu、Fe、Co、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、Zn、Nb、La、Ce 中的一種或多種組合，質量分數為 60- 100%。用鑄造或粉末冶金的方法制備連接體。
[0028] 連接體與外殼緊密結合，其橫截面可為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，側部和 底部可設計成弧形或方形，連接體可包裹于外殼之中，也可部分裸露。
[0029] (3)耐外殼和連接體的結合 耐蝕外殼可以是全封閉的，即連接體完全被包裹在耐蝕外殼中，也可以是半封閉的，即 連接體有部分裸露。
[0030] 耐蝕外殼和連接體結合的方法有鑄造、熔滲、擴散焊、燒結。
[0031] 對于耐熔鹽腐蝕外殼全封閉惰性陽極，其制備方法是在耐蝕外殼成型過程中將連 接體放入其中，一步燒結，通過熔滲或燒結使耐熔鹽外殼和連接體結合在一起。
[0032] 對于耐蝕外殼半封閉惰性陽極，其制備方法是先得到燒結后的耐蝕外殼，再通過 澆鑄、熔滲、擴散焊或燒結的方式將耐蝕外殼和連接體結合。也可以將連接體和耐蝕外殼一 步燒結，通過烙滲或燒結使耐蝕外殼和連接體結合在一起。
[0033] 實施例1 在真空感應爐中熔煉5 kg連接體合金錠，所含各組分質量分數分別是：75%Cu， 19. 5%Ni，1. 5%Ti，l%Co, 1%Cu0, 1. 5%Cu20,0. 5%Ce02，將合金錠加工為 50X50X200 (mm)的塊 體，表面進行拋丸處理。耐蝕外殼中金屬相占20 wt%，其組分質量分數分別是6%Co, 40%Ni， 40%Fe，14%Cu ;;陶瓷相占 80 wt%，其組分為 70%NiFe204, 10%Ni0,10%ZnFe204, 5%Fe203, 4%Ti02， 1%Y203 ;將耐蝕外殼組分混合均勻，加入1%PVA，在等靜壓成型(成型壓力lOOMpa)過程中將 連接體作為內芯壓入耐腐蝕外殼中，在氬氣保護下，在1200°C燒結4 h，得到全封閉惰性陽 極(一步燒結)，示意圖如圖1所示。
[0034] 實施例2 在真空感應爐中熔煉5 kg金屬連接體合金錠，所含各元素質量分數分別是：70%Cu， 20%Ni，5%Fe，1%A1，l%Mn，l%Cr，l%NiO, 0· 5%Y203, 0· 5%La，將合金錠加工為 50 X 50 X 200 (mm) 的塊體，表面進行拋丸處理。耐蝕外殼的金屬相含量為60 wt%，金屬相各元素質量分數分別 是 5%A1，40%Ni，40%Fe，14%Cu，1%Μο,；耐蝕外殼陶瓷含量 40 wt%，陶瓷相組成為 70%NiAl204， 10%CoCr204, 10%FeAl204,4%Fe0,4%Sb203, l%Li20, l%Ce02 ;將耐蝕外殼組分混合均勻，加入 1% PVA，等靜壓成型(成型壓力200Mpa)后在氬氣保護下，在1000°C燒結2h，得到耐蝕外殼，將 拋丸處理后的連接體放入燒結后的耐腐蝕外殼中，在真空下，在1300°C燒結10h，將連接體 和耐腐蝕外殼結合在一起，得到耐熔鹽腐蝕外殼半封閉的惰性陽極，示意圖如圖2所示。
[0035] 實施列3 連接體由 60% Ni、20% Cu、5% Mo、2% Cr、2% Y、1% Sn、1% Ce、5% NiFe204、2% Sn02、2% Bi203 組 成，將連接體原料混合均勻，采用干壓成型制備得到60X60X250 (mm)的坯體，耐蝕外殼中 金屬相含量為30 wt%，金屬相各元素質量分數分別是5% Al、60% Ni、10% Fe、14% Cu、2% Mo、1% Y、1% Nb、1% La、1% Ce、1% Co, 1% Zn、1% Sn、1% Si、1% Cr ;耐蝕外殼中陶瓷含量 30 wt%，陶瓷相 組成為 70% ZnFe204, 10% ZrSn04, 5% LaCr03, 5% SnCo204、4% FeO, 4%Sb203, l%Li20, l%Ce02 ;將耐 腐蝕外殼組分混合均勻，加入1% PVA，等靜壓成型(成型壓力200Mpa)過程中將預先制備的 連接體坯體壓入外殼坯體，并在外殼生坯上加工一個孔，使連接體部分外露，然后在氬氣保 護下，在1250°C燒結2 h，得到"夾心式"惰性陽極，示意圖如圖3所示。
[0036] 實施例4 耐蝕外殼中金屬相含量為50 wt%，金屬相各兀素質量分數分別是65% Ni、10% Fe、14% Cu、2% Mo、1% Y、1% Nb、1% La、1% Ce、1% Co, 1% Zn、1% Sn、1% Si、1% Cr ;耐蝕外殼中陶瓷含量 50 wt%，陶瓷相組成為 70% ΖηΑ1204, 10% ZrSn04,5% LaCr03,5% SnCo204、4% Fe0,4%Sb203, l%Li20， l%Ce02 ;將耐蝕外殼組分混合均勻，采用注射成型得到外殼生坯，在惰性氣氛下于1400°C燒 結5 h得到外殼。連接體成分為70%Cu，25%Ni，1. 5%Ti，l%Co, l%Ag20,1. 5%Cu20,在惰性氣氛 保護中將外殼預熱至l〇〇〇°C，將連接體按配比熔化后澆鑄到外殼中，爐冷至室溫，得到"夾 心式"惰性陽極，如圖2所示。
[0037] 實施例5 耐蝕外殼中金屬相含量為25 wt%，金屬相各兀素質量分數分別是55% Ni、10% Fe、25% Cu、2% Mo、1% Y、1% Nb、1% La、1% Ce、1% Co, 1% Zn、1% Si、1% Cr ;耐蝕外殼中陶瓷含量 75 wt%， 陶瓷相為 80% ΖηΑ1204, 5% ZrSn04,5% LaCr03,3% SnCo204、2% FeO, 2% Cr203, 2% Fe203, 1% Ce02 ;將 耐蝕外殼組分混合均勻，采用注漿成型得到外殼生坯，在惰性氣氛下于1400°C燒結7 h得到 外殼。連接體成分為 65% Cu，25% Ni，5% Al，1. 5% Ti，1% Co, 1% Ag20,1. 5% Cu20,在真空感應爐 中熔煉5 kg金屬連接體合金錠，加工為50X50X200 (mm)的塊體，表面進行拋丸處理。將 加工后的連接體放入外殼中，在1. 0 X ΚΓ3 Pa真空度下，升溫至連接體熔點以上50°C進行擴 散連接5 h，得到"夾心式"惰性陽極，如圖2所示。
[0038] 實施例6 在真空感應爐中熔煉5 kg金屬連接體合金錠，所含各元素質量分數分別是：80%Cu， 15%Ni，1%A1，l%Co, l%Mo, l%NiO, 0· 5%Y203, 0· 5%La，將合金錠加工為 50 X 50 X 200 (mm)的塊 體，表面進行拋丸處理。耐蝕外殼中金屬相含量為35 wt%，金屬相各元素質量分數分別是 5%Al，40%Ni，40%Fe，14%Cu，1%Μο,；耐蝕外殼中陶瓷含量 65 wt%，陶瓷相組成為 70%NiAl204， 10%CoCr204, 10%FeAl204,4%Fe0,4%Sb203, l%Li20, l%Ce02 ;將耐蝕外殼組分混合均勻，采用熱 壓鑄成型得到外殼生坯，將拋丸處理后的連接體放入燒結后的耐蝕外殼中，在惰性氣氛中， 在1300°C燒結5 h，得到"夾心式"惰性陽極，如圖2所示。
【權利要求】
1. 一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于該陽極為"夾心式"結構，由耐蝕外 殼和導電連接芯體構成；其耐蝕外殼的厚度一致，導電連接芯體與外殼內表面的緊密接觸， 使外殼表面形成等電位面，促使通過陽極的電流分布均勻。
2. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于所述的耐蝕 外殼的橫截面可為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，外殼側部和底部為弧形或方形，夕卜殼 壁厚為0.5~3cm;導電連接芯體橫截面為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，連接體側部和 底部為弧形或方形，連接體與外殼緊密結合，連接體包裹于外殼之中，或上部部分裸露。
3. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于所述的耐蝕 外殼由陶瓷-合金組成，其中陶瓷相的質量分數為10% - 80%，組成可為NiFe204、CoFe204、 CoCr204、SnCo204、ZnAl 204、NiAl204、ZnFe20 4、FeAl204、ZrSn04、LaCr03、LaNi0 3、NiO、FeO、Fe203、 ZnO、CuO、Cu20、Sn02、Sb203、Bi 203、Ce02、Cr203、Li 20、Ag20、Ti02、Y203 中的一種或多種組合；金 屬相的質量百分數含量為20% - 90%，組成可為Ni、Al、Cu、Fe、Co、Si、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、 Zn、Nb、La、Ce中的一種或多種金屬組合。
4. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極，其特征在于所述的導電 連接芯體由陶瓷-金屬或合金組成，其中導電連接芯體的陶瓷相質量分數含量為〇 - 40%， 組成為 NiFe204、CoFe204、CoCr 204、SnCo204、NiAl20 4、ZnFe204、FeAl204、ZrSn0 4、LaCr03、LaNi03、 NiO、FeO、Fe203、ZnO、CuO、Cu20、Sn0 2、Sb203、Bi203、Ce0 2、Cr203、Li20、Ag20、Ti0 2、Y203 中的一 種或多種組合；金屬相的質量分數為60-100%，組成可為Ni、Al、Cu、Fe、Co、Ti、Sn、Y、Mn、 Cr、Mo、Zn、Nb、La、Ce中的一種或多種組合。
5. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于 其制備過程的步驟包括： (1) 耐蝕外殼制備： 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到外殼的生坯，再在惰性或弱氧化氣氛中于1200°C - 1500°C下經過1 一20 h燒結后得 到耐熔鹽腐蝕外殼的成品； (2) 耐蝕外殼和導電連接芯體結合： 在惰性氣氛保護中將耐蝕外殼預熱至500°C - 1000°C，將連接體按配比熔化后澆鑄到 耐蝕外殼中，導電連接芯體部分裸露在耐蝕外殼之外，爐冷至室溫，得到"夾心式"惰性陽 極。
6. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于 其制備過程的步驟包括： (1) 耐蝕外殼制備： 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到耐熔鹽腐蝕外殼的生坯，再在惰性或弱氧化氣氛中于1200°C - 1500°C經過1 一20 h 燒結后得到耐蝕外殼的坯體； (2) 耐蝕外殼制備和導電連接芯體結合： 通過真空感應熔煉制備所需連接體的合金錠，加工為合適的尺寸，表面進行清理后放 入外殼中，保持真空度1. 〇 X ΚΓ3 - 1. 〇 X l(T2Pa，升溫至導電連接芯體熔點以上10°C-50°C 的溫度下保溫進行擴散連接lh - 15h，得到"夾心狀"惰性陽極，其中導電連接芯體部分裸 露。
7. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于 其制備過程的步驟包括： (1) 耐蝕外殼制備： 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到耐熔鹽腐蝕外殼的生坯，再在惰性氣氛中于500°C - 1000°C經過2 -10 h預燒； (2) 耐蝕外殼制備和導電連接芯體結合： 通過真空感應熔煉制備所需導電連接芯體組分的合金錠，經加工后放入耐蝕外殼中， 在惰性或弱氧化氣氛中先升溫至導電連接芯體熔點保溫lh-5h，再以1°C /min - 10°C /min 的升溫速率升溫至1200°C - 1500°C燒結1 一20 h燒結，得到"夾心狀"惰性陽極，其中導電 連接芯體部分裸露。
8. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于 其制備過程的步驟包括： (1) 耐蝕外殼制備： 先通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或多種成型工 藝得到耐熔鹽腐蝕外殼的生坯； (2) 耐蝕外殼制備和導電連接芯體結合： 通過真空感應熔煉制備所需導電連接芯體的合金錠，加工為合適的尺寸，表面進行清 理后放入耐蝕外殼生坯中，在惰性或弱氧化氣氛中先升溫至連接芯體熔點保溫lh - 5h，再 以1°C /min - 10°C /min的升溫速率升溫至1200°C-1500°C燒結1-20 h燒結，得到"夾心 狀"惰性陽極，耐蝕外殼部分裸露。
9. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在于 其制備過程的步驟包括： (1) 導電連接芯體的制備： 通過真空感應熔煉制備所需連接體的合金錠，加工為合適的尺寸，表面進行清理； (2) "夾心式"惰性陽極的制備： 通過模具設計，在以冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種 或多種成型工藝對外殼和導電連接芯體進行整體成型，其中導電連接芯體完全包裹在外殼 內，在惰性或弱氧化性氣氛中先升溫至連接體熔點溫度保溫lh-5h，再以1°C/min - 10°C / min的升溫速率升溫至1200°C - 1500°C燒結1 一20 h燒結，得到"夾心狀"惰性陽極。
10. 根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在 于其制備過程的步驟包括： (1) 導電連接芯體的制備： 先將導電連接芯體粉末通過冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中 的一種或多種成型工藝得到導電連接芯體的生坯； (2) "夾心式"惰性陽極的制備： 通過模具設計，在以冷等靜壓、注射成型、熱壓鑄成型、注漿成型、干壓成型中的一種或 多種成型工藝對耐蝕外殼和導電連接芯體進行整體成型，其中連接芯體完全包裹在耐蝕外 殼內，在惰性或弱氧化性氣氛中以1°C /min - 10°C /min的升溫速率升溫至1200°C-1500°C 燒結1 一20 h燒結，得到"夾心狀"惰性陽極。
11.根據權利要求1所述的一種等電位面的陶瓷合金惰性陽極的制備方法，其特征在 于燒結氣氛為Ar或N2的惰性氣體，其中氣氛中含氧量在20-500ppm。
【文檔編號】C25C3/12GK104060298SQ201410294762
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月27日 優先權日:2014年6月27日
【發明者】楊建紅, 張剛, 溫合靜, 楊文杰, 趙瑞龍, 李冬生, 郭潔, 劉 英 申請人:中國鋁業股份有限公司