一种具有等电位面的陶瓷合金惰性阳极及其制备方法
【专利摘要】一种具有等电位面的陶瓷合金惰性阳极及其制备方法，涉及一种有色金属的熔盐电解法提取用惰性阳极，特别涉及铝电解用惰性阳极及其制备方法。其特征在于该阳极为“夹心式”结构，由耐蚀外壳和导电连接芯体构成；其耐蚀外壳的厚度一致，导电连接芯体与外壳内表面的紧密接触，使外壳表面形成等电位面，促使通过阳极的电流分布均匀。本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，有效实现了耐腐蚀外层的厚度的均匀控制，解决了耐蚀外壳与连接芯体的紧密结合，制备工艺简单，能实现工业化应用。
【专利说明】一种具有等电位面的陶瓷合金惰性阳极及其制备方法
【技术领域】
[0001] 一种具有等电位面的陶瓷合金惰性阳极及其制备方法，涉及一种有色金属的熔盐 电解法提取用惰性阳极，特别涉及铝电解用惰性阳极及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 现行的熔盐电解制备金属铝的工艺中大多采用碳素阳极材料，不仅消耗大量优质 的碳素材料，产生大量的C0 2温室气体和有致癌物质浙青烟气、酸性气体二氧化硫以及强 温室气体CFn，造成严重的环境污染，而且碳阳极的导电性能差，电能效率低，电能消耗特别 大，是现行铝电解工艺高能耗、高成本等问题的主要原因，而惰性阳极因能解决上述问题而 有望实现熔盐电解技术的革命。
[0003] 有三类材料被研究用作熔盐电解惰性阳极：氧化物陶瓷、合金和金属陶瓷。氧化物 陶瓷虽具有优异的耐电解质溶解腐蚀和新生态氧渗蚀性能，但其导电性低、脆性高、抗热震 性差、难以与金属导杆连接；合金阳极强度高、韧性好、适用于大型化异性装备、与金属导杆 连接容易、导电性能好，发展合金阳极的主要难题是如何降低其腐蚀速率、氧化膜层厚度的 控制以及其与基体的结合度；理想中的金属陶瓷可以兼备金属氧化物陶瓷的强抗腐蚀性和 金属的良好的导电性和力学性能，可克服金属氧化物阳极的抗热震性差及其与导杆连接困 难等问题，同时比金属或合金阳极具有更好的耐腐蚀性和抗氧化性，但是由于目前所用的 金属氧化物陶瓷与金属之间还未能实现理想的取长补短，使得制备出的金属陶瓷材料难于 充分同时拥有金属相和陶瓷相的优点，甚至还引入了各自的缺点，特别是由于与金属导体 连接问题，工程放大困难，目前还无法工业化应用。
[0004] 专利CN 101255577B描述了一种熔盐电解用金属陶瓷惰性阳极及其制备方法，通 过调整气氛中的氧含量，对材料进行选择性氧化，以形成具有耐腐蚀外层和高强、高韧、高 导电内层的功能梯度结构，该方法需要调节气氛中不同的氧含量，难以控制，且其选择性氧 化后耐腐蚀外层的厚度难以调控。
[0005] 专利CN 1548586A描述了一种铝电解用梯度功能金属陶瓷材料，该方法制备工艺 复杂，难以实现产业化。
【发明内容】
[0006] 本发明目的针对上述已有技术存在的不足，提供一种有效解决耐腐蚀外层的厚度 难以调控，金属导体连接好，制备工艺简单，能实现工业化应用，耐腐蚀性能好的具有等电 位面的陶瓷合金惰性阳极及其制备方法。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0008] -种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于该阳极为"夹心式"结构，由耐蚀 外壳和导电连接芯体构成；其耐蚀外壳的厚度一致，导电连接芯体与外壳内表面的紧密接 触，使外壳表面形成等电位面，促使通过阳极的电流分布均匀。
[0009] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于所述的耐蚀外壳的横 截面可为方形、圆形、椭圆形中的任意一种，外壳侧部和底部为弧形或方形，外壳壁厚为 0. 5~3cm ;导电连接芯体横截面为方形、圆形、椭圆形中的任意一种，连接体侧部和底部为弧 形或方形，连接体与外壳紧密结合，连接体包裹于外壳之中，或部分裸露。
[0010] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于所述的耐蚀外壳由陶 瓷-合金组成，其中陶瓷相的质量分数为10% - 80%，组成可为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 中的一种或多种组合；金属相 的质量百分数含量为 20% - 90%，组成可为 Ni、Al、Cu、Fe、Co、Si、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、Zn、 Nb、La、Ce中的一种或多种金属组合。 toon] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于所述的导电连接芯体 由陶瓷-金属或合金组成，其中连接体的陶瓷相质量分数含量为0 - 40%，组成为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 中的一种或多种组合； 金属相的质量分数为 60-100%，组成可为 Ni、Al、Cu、Fe、Co、Ti、Sn、Y、Mn、Cr、Mo、Zn、Nb、 La、Ce中的一种或多种组合。
[0012] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于其制备过程 的步骤包括： (1) 耐蚀外壳制备 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到外壳的生坯，再在惰性或弱氧化气氛中于1200°c - 1500°C下经过1 一20 h烧结后得 到耐熔盐腐蚀外壳的成品； (2) 耐蚀外壳和导电连接芯体结合 在惰性气氛保护中将耐蚀外壳预热至500°C - 1000°C，将连接体按配比熔化后浇铸到 耐蚀外壳中，导电连接芯体部分裸露在耐蚀外壳之外，炉冷至室温，得到"夹心式"惰性阳 极。
[0013] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于其制备过程 的步骤包括： (1) 耐蚀外壳制备 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到耐熔盐腐蚀外壳的生坯，再在惰性或弱氧化气氛中于1200°C - 1500°C经过1 一20 h 烧结后得到耐蚀外壳的坯体； (2) 耐蚀外壳制备和导电连接芯体结合 通过真空感应熔炼制备所需连接体的合金锭，加工为合适的尺寸，表面进行清理后放 入外壳中，保持真空度1. 〇 X ΚΓ3 - 1. 〇 X l(T2Pa，升温至导电连接芯体熔点以上10°C-50°C 的温度下保温进行扩散连接lh - 15h，得到"夹心状"惰性阳极，其中导电连接芯体部分裸 露。
[0014] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于其制备过程 的步骤包括： (1)耐蚀外壳制备 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到耐熔盐腐蚀外壳的生坯，再在惰性气氛中于500°C - 1000°C经过2 -10 h预烧； (2)耐蚀外壳制备和导电连接芯体结合 通过真空感应熔炼制备所需导电连接芯体组分的合金锭，经加工后放入耐蚀外壳中， 在惰性或弱氧化气氛中先升温至导电连接芯体熔点保温lh-5h，再以1°C /min - 10°C /min 的升温速率升温至1200°C - 1500°C烧结1 一20 h烧结，得到"夹心状"惰性阳极，其中导电 连接芯体部分裸露。
[0015] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于其制备过程 的步骤包括： (1) 耐蚀外壳制备 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到耐熔盐腐蚀外壳的生坯； (2) 耐蚀外壳制备和导电连接芯体结合 通过真空感应熔炼制备所需导电连接芯体的合金锭，加工为合适的尺寸，表面进行清 理后放入耐蚀外壳中，在惰性或弱氧化气氛中先升温至连接体熔点保温lh - 5h，再以1°C / min - 10°C /min的升温速率升温至1200°C - 1500°C烧结1 一20 h烧结，得到"夹心状"惰 性阳极，耐蚀外壳部分裸露。
[0016] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于其制备过程 的步骤包括： (1) 导电连接芯体的制备 通过真空感应熔炼制备所需连接体的合金锭，加工为合适的尺寸，表面进行清理； (2) "夹心式"惰性阳极的制备 通过模具设计，在以冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种 或多种成型工艺对外壳和导电连接芯体进行整体成型，其中导电连接芯体完全包裹在外壳 内，在惰性或弱氧化性气氛中先升温至连接体熔点温度保温lh-5h，再以1°C /min -10°C / min的升温速率升温至1200°C - 1500°C烧结1 一20 h烧结，得到"夹心状"惰性阳极。
[0017] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于其制备过程 的步骤包括： (1) 导电连接芯体的制备 先将导电连接芯体粉末通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中 的一种或多种成型工艺得到导电连接芯体的生坯； (2) "夹心式"惰性阳极的制备 通过模具设计，在以冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或 多种成型工艺对耐蚀外壳和导电连接芯体进行整体成型，其中连接体完全包裹在耐蚀外壳 内，在惰或弱氧化性性气氛中以l°c /min - 10°C /min的升温速率升温至1200°C - 1500°C 烧结1 一20 h烧结，得到"夹心状"惰性阳极。
[0018] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于烧结气氛为 Ar或N2的惰性气体，其中气氛中含氧量在20-500ppm。
[0019] 本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，有效解决了耐腐蚀外层的厚度难以 调控，金属导体连接好，制备工艺简单，能实现工业化应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的结构示意图。
[0021] 图2为本发明的另一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的结构示意图。
[0022] 图3为本发明的另一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的结构示意图。
[0023] 图中1为耐蚀外壳，2为导电连接芯体。
【具体实施方式】
[0024] -种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，该阳极为"夹心式"结构，由耐蚀外壳和导电 连接芯体构成；其耐蚀外壳的厚度一致，导电连接芯体与外壳内表面的紧密接触，使外壳表 面形成等电位面，促使通过阳极的电流分布均匀。
[0025] ( 1)耐蚀陶瓷合金外壳的制备 耐蚀外壳由陶瓷相和金属相构成，因其中金属含量大于或等于20%，高于传统研究的金 属陶瓷阳极(金属含量〈20%)，表现出更好的抗热震性能，故称陶瓷合金。金属相为Ni、Al、 Cu、Fe、Co、Si、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、Zn、Nb、La、Ce中的一种或多种组合，金属相的质量分 数为20- 90%，金属相在电解过程或氧化性气氛下能够迅速形成抗蚀和抗氧化的氧化物膜 层；陶瓷相为 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 中的一种 或多种组合，陶瓷相的质量分数为10% - 80% ;同时添加少量添加剂如Zr02、Ti02、Y203以及 其他稀土氧化物等一种或几种组合以促进烧结，保证耐蚀外壳由里到外物相和致密度均匀 一致。先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到耐蚀外壳的生坯，经过烧结后得到耐蚀外壳的成品，烧结温度为1200°C-1500°C，烧 结气氛维持为弱氧化气氛(含氧量保持为20-500ppm)，烧结时间为1 一20 h。
[0026] 外壳横截面可为方形、圆形、椭圆形中的任意一种，侧部和底部可设计成弧形或方 形，壁厚为〇. 5~3cm。
[0027] (2)导电连接芯体的制备 连接体由陶瓷相和金属相组成。陶瓷相为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中的一种或多种组合，质量分数为0 - 40% ;金属相为Ni、 Al、Cu、Fe、Co、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、Zn、Nb、La、Ce 中的一种或多种组合，质量分数为 60- 100%。用铸造或粉末冶金的方法制备连接体。
[0028] 连接体与外壳紧密结合，其横截面可为方形、圆形、椭圆形中的任意一种，侧部和 底部可设计成弧形或方形，连接体可包裹于外壳之中，也可部分裸露。
[0029] (3)耐外壳和连接体的结合 耐蚀外壳可以是全封闭的，即连接体完全被包裹在耐蚀外壳中，也可以是半封闭的，即 连接体有部分裸露。
[0030] 耐蚀外壳和连接体结合的方法有铸造、熔渗、扩散焊、烧结。
[0031] 对于耐熔盐腐蚀外壳全封闭惰性阳极，其制备方法是在耐蚀外壳成型过程中将连 接体放入其中，一步烧结，通过熔渗或烧结使耐熔盐外壳和连接体结合在一起。
[0032] 对于耐蚀外壳半封闭惰性阳极，其制备方法是先得到烧结后的耐蚀外壳，再通过 浇铸、熔渗、扩散焊或烧结的方式将耐蚀外壳和连接体结合。也可以将连接体和耐蚀外壳一 步烧结，通过烙渗或烧结使耐蚀外壳和连接体结合在一起。
[0033] 实施例1 在真空感应炉中熔炼5 kg连接体合金锭，所含各组分质量分数分别是：75%Cu， 19. 5%Ni，1. 5%Ti，l%Co, 1%Cu0, 1. 5%Cu20,0. 5%Ce02，将合金锭加工为 50X50X200 (mm)的块 体，表面进行抛丸处理。耐蚀外壳中金属相占20 wt%，其组分质量分数分别是6%Co, 40%Ni， 40%Fe，14%Cu ;;陶瓷相占 80 wt%，其组分为 70%NiFe204, 10%Ni0,10%ZnFe204, 5%Fe203, 4%Ti02， 1%Y203 ;将耐蚀外壳组分混合均匀，加入1%PVA，在等静压成型(成型压力lOOMpa)过程中将 连接体作为内芯压入耐腐蚀外壳中，在氩气保护下，在1200°C烧结4 h，得到全封闭惰性阳 极(一步烧结)，示意图如图1所示。
[0034] 实施例2 在真空感应炉中熔炼5 kg金属连接体合金锭，所含各元素质量分数分别是：70%Cu， 20%Ni，5%Fe，1%A1，l%Mn，l%Cr，l%NiO, 0· 5%Y203, 0· 5%La，将合金锭加工为 50 X 50 X 200 (mm) 的块体，表面进行抛丸处理。耐蚀外壳的金属相含量为60 wt%，金属相各元素质量分数分别 是 5%A1，40%Ni，40%Fe，14%Cu，1%Μο,；耐蚀外壳陶瓷含量 40 wt%，陶瓷相组成为 70%NiAl204， 10%CoCr204, 10%FeAl204,4%Fe0,4%Sb203, l%Li20, l%Ce02 ;将耐蚀外壳组分混合均匀，加入 1% PVA，等静压成型(成型压力200Mpa)后在氩气保护下，在1000°C烧结2h，得到耐蚀外壳，将 抛丸处理后的连接体放入烧结后的耐腐蚀外壳中，在真空下，在1300°C烧结10h，将连接体 和耐腐蚀外壳结合在一起，得到耐熔盐腐蚀外壳半封闭的惰性阳极，示意图如图2所示。
[0035] 实施列3 连接体由 60% Ni、20% Cu、5% Mo、2% Cr、2% Y、1% Sn、1% Ce、5% NiFe204、2% Sn02、2% Bi203 组 成，将连接体原料混合均匀，采用干压成型制备得到60X60X250 (mm)的坯体，耐蚀外壳中 金属相含量为30 wt%，金属相各元素质量分数分别是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 ;耐蚀外壳中陶瓷含量 30 wt%，陶瓷相 组成为 70% ZnFe204, 10% ZrSn04, 5% LaCr03, 5% SnCo204、4% FeO, 4%Sb203, l%Li20, l%Ce02 ;将耐 腐蚀外壳组分混合均匀，加入1% PVA，等静压成型(成型压力200Mpa)过程中将预先制备的 连接体坯体压入外壳坯体，并在外壳生坯上加工一个孔，使连接体部分外露，然后在氩气保 护下，在1250°C烧结2 h，得到"夹心式"惰性阳极，示意图如图3所示。
[0036] 实施例4 耐蚀外壳中金属相含量为50 wt%，金属相各兀素质量分数分别是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 ;耐蚀外壳中陶瓷含量 50 wt%，陶瓷相组成为 70% ΖηΑ1204, 10% ZrSn04,5% LaCr03,5% SnCo204、4% Fe0,4%Sb203, l%Li20， l%Ce02 ;将耐蚀外壳组分混合均匀，采用注射成型得到外壳生坯，在惰性气氛下于1400°C烧 结5 h得到外壳。连接体成分为70%Cu，25%Ni，1. 5%Ti，l%Co, l%Ag20,1. 5%Cu20,在惰性气氛 保护中将外壳预热至l〇〇〇°C，将连接体按配比熔化后浇铸到外壳中，炉冷至室温，得到"夹 心式"惰性阳极，如图2所示。
[0037] 实施例5 耐蚀外壳中金属相含量为25 wt%，金属相各兀素质量分数分别是55% Ni、10% Fe、25% Cu、2% Mo、1% Y、1% Nb、1% La、1% Ce、1% Co, 1% Zn、1% Si、1% Cr ;耐蚀外壳中陶瓷含量 75 wt%， 陶瓷相为 80% ΖηΑ1204, 5% ZrSn04,5% LaCr03,3% SnCo204、2% FeO, 2% Cr203, 2% Fe203, 1% Ce02 ;将 耐蚀外壳组分混合均匀，采用注浆成型得到外壳生坯，在惰性气氛下于1400°C烧结7 h得到 外壳。连接体成分为 65% Cu，25% Ni，5% Al，1. 5% Ti，1% Co, 1% Ag20,1. 5% Cu20,在真空感应炉 中熔炼5 kg金属连接体合金锭，加工为50X50X200 (mm)的块体，表面进行抛丸处理。将 加工后的连接体放入外壳中，在1. 0 X ΚΓ3 Pa真空度下，升温至连接体熔点以上50°C进行扩 散连接5 h，得到"夹心式"惰性阳极，如图2所示。
[0038] 实施例6 在真空感应炉中熔炼5 kg金属连接体合金锭，所含各元素质量分数分别是：80%Cu， 15%Ni，1%A1，l%Co, l%Mo, l%NiO, 0· 5%Y203, 0· 5%La，将合金锭加工为 50 X 50 X 200 (mm)的块 体，表面进行抛丸处理。耐蚀外壳中金属相含量为35 wt%，金属相各元素质量分数分别是 5%Al，40%Ni，40%Fe，14%Cu，1%Μο,；耐蚀外壳中陶瓷含量 65 wt%，陶瓷相组成为 70%NiAl204， 10%CoCr204, 10%FeAl204,4%Fe0,4%Sb203, l%Li20, l%Ce02 ;将耐蚀外壳组分混合均匀，采用热 压铸成型得到外壳生坯，将抛丸处理后的连接体放入烧结后的耐蚀外壳中，在惰性气氛中， 在1300°C烧结5 h，得到"夹心式"惰性阳极，如图2所示。
【权利要求】
1. 一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于该阳极为"夹心式"结构，由耐蚀外 壳和导电连接芯体构成；其耐蚀外壳的厚度一致，导电连接芯体与外壳内表面的紧密接触， 使外壳表面形成等电位面，促使通过阳极的电流分布均匀。
2. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于所述的耐蚀 外壳的横截面可为方形、圆形、椭圆形中的任意一种，外壳侧部和底部为弧形或方形，夕卜壳 壁厚为0.5~3cm;导电连接芯体横截面为方形、圆形、椭圆形中的任意一种，连接体侧部和 底部为弧形或方形，连接体与外壳紧密结合，连接体包裹于外壳之中，或上部部分裸露。
3. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于所述的耐蚀 外壳由陶瓷-合金组成，其中陶瓷相的质量分数为10% - 80%，组成可为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 中的一种或多种组合；金 属相的质量百分数含量为20% - 90%，组成可为Ni、Al、Cu、Fe、Co、Si、Ti、Sn、Y、Μη、Cr、Mo、 Zn、Nb、La、Ce中的一种或多种金属组合。
4. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极，其特征在于所述的导电 连接芯体由陶瓷-金属或合金组成，其中导电连接芯体的陶瓷相质量分数含量为〇 - 40%， 组成为 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 种或多种组合；金属相的质量分数为60-100%，组成可为Ni、Al、Cu、Fe、Co、Ti、Sn、Y、Mn、 Cr、Mo、Zn、Nb、La、Ce中的一种或多种组合。
5. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于 其制备过程的步骤包括： (1) 耐蚀外壳制备： 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到外壳的生坯，再在惰性或弱氧化气氛中于1200°C - 1500°C下经过1 一20 h烧结后得 到耐熔盐腐蚀外壳的成品； (2) 耐蚀外壳和导电连接芯体结合： 在惰性气氛保护中将耐蚀外壳预热至500°C - 1000°C，将连接体按配比熔化后浇铸到 耐蚀外壳中，导电连接芯体部分裸露在耐蚀外壳之外，炉冷至室温，得到"夹心式"惰性阳 极。
6. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于 其制备过程的步骤包括： (1) 耐蚀外壳制备： 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到耐熔盐腐蚀外壳的生坯，再在惰性或弱氧化气氛中于1200°C - 1500°C经过1 一20 h 烧结后得到耐蚀外壳的坯体； (2) 耐蚀外壳制备和导电连接芯体结合： 通过真空感应熔炼制备所需连接体的合金锭，加工为合适的尺寸，表面进行清理后放 入外壳中，保持真空度1. 〇 X ΚΓ3 - 1. 〇 X l(T2Pa，升温至导电连接芯体熔点以上10°C-50°C 的温度下保温进行扩散连接lh - 15h，得到"夹心状"惰性阳极，其中导电连接芯体部分裸 露。
7. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于 其制备过程的步骤包括： (1) 耐蚀外壳制备： 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到耐熔盐腐蚀外壳的生坯，再在惰性气氛中于500°C - 1000°C经过2 -10 h预烧； (2) 耐蚀外壳制备和导电连接芯体结合： 通过真空感应熔炼制备所需导电连接芯体组分的合金锭，经加工后放入耐蚀外壳中， 在惰性或弱氧化气氛中先升温至导电连接芯体熔点保温lh-5h，再以1°C /min - 10°C /min 的升温速率升温至1200°C - 1500°C烧结1 一20 h烧结，得到"夹心状"惰性阳极，其中导电 连接芯体部分裸露。
8. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于 其制备过程的步骤包括： (1) 耐蚀外壳制备： 先通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或多种成型工 艺得到耐熔盐腐蚀外壳的生坯； (2) 耐蚀外壳制备和导电连接芯体结合： 通过真空感应熔炼制备所需导电连接芯体的合金锭，加工为合适的尺寸，表面进行清 理后放入耐蚀外壳生坯中，在惰性或弱氧化气氛中先升温至连接芯体熔点保温lh - 5h，再 以1°C /min - 10°C /min的升温速率升温至1200°C-1500°C烧结1-20 h烧结，得到"夹心 状"惰性阳极，耐蚀外壳部分裸露。
9. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在于 其制备过程的步骤包括： (1) 导电连接芯体的制备： 通过真空感应熔炼制备所需连接体的合金锭，加工为合适的尺寸，表面进行清理； (2) "夹心式"惰性阳极的制备： 通过模具设计，在以冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种 或多种成型工艺对外壳和导电连接芯体进行整体成型，其中导电连接芯体完全包裹在外壳 内，在惰性或弱氧化性气氛中先升温至连接体熔点温度保温lh-5h，再以1°C/min - 10°C / min的升温速率升温至1200°C - 1500°C烧结1 一20 h烧结，得到"夹心状"惰性阳极。
10. 根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在 于其制备过程的步骤包括： (1) 导电连接芯体的制备： 先将导电连接芯体粉末通过冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中 的一种或多种成型工艺得到导电连接芯体的生坯； (2) "夹心式"惰性阳极的制备： 通过模具设计，在以冷等静压、注射成型、热压铸成型、注浆成型、干压成型中的一种或 多种成型工艺对耐蚀外壳和导电连接芯体进行整体成型，其中连接芯体完全包裹在耐蚀外 壳内，在惰性或弱氧化性气氛中以1°C /min - 10°C /min的升温速率升温至1200°C-1500°C 烧结1 一20 h烧结，得到"夹心状"惰性阳极。
11.根据权利要求1所述的一种等电位面的陶瓷合金惰性阳极的制备方法，其特征在 于烧结气氛为Ar或N2的惰性气体，其中气氛中含氧量在20-500ppm。
【文档编号】C25C3/12GK104060298SQ201410294762
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】杨建红, 张刚, 温合静, 杨文杰, 赵瑞龙, 李冬生, 郭洁, 刘 英 申请人:中国铝业股份有限公司