[发明专利]铝电解陶瓷基惰性阳极与金属导杆连接结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解用陶瓷基或金属陶瓷基惰性阳极与金属导杆的高强度导电连接结构，本发明还涉及该连接结构的制备方法。

背景技术

惰性阳极技术可降低电解铝生产成本，节能增产，且环境友好，它的研发和应用将带来传统铝电解工业的技术革命。金属陶瓷因兼有陶瓷材料良好的耐氟化物熔盐腐蚀性能及金属材料优良的导电性能而成为最有希望取代现行炭素阳极的惰性阳极材料。铝电解过程发生于900℃以上的氟化物熔盐中，在使用惰性阳极时，电流通过阳极母线引出，经由导线和阳极导电连杆与阳极导通，阳极导电连杆与惰性阳极的连接结构不但要具有较高的高温连接强度和优良的导电性能，还要具有良好的抗氧化腐蚀、抗热腐蚀性气体腐蚀和优良的抗高温蠕变性能。决定氧化物陶瓷和金属陶瓷惰性阳极能否正常工业化应用的一个关键因素是必须实现惰性阳极与阳极导杆的稳固电连接。由于氧化物陶瓷以及金属陶瓷与金属导杆之间存在较大的材料性质差异，导致两者间的连接不能采用常规的焊接技术，目前多采用机械连接(如：螺纹螺杆连接、弹簧压紧连接或两种方法相结合的方式)和扩散焊接等技术来实现导电连杆与惰性阳极间的连接，这两种方式均表现出阳极易脱落、连接界面易腐蚀失效以及电连接稳定性差等问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对不同外形和尺寸的陶瓷基惰性阳极包括纯陶瓷和金属陶瓷类惰性阳极，提供一种连接牢固、连接界面不易腐蚀失效以及电连接稳定性高的铝电解陶瓷基惰性阳极与金属导杆的连接结构。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供该连接结构的工艺简单、使用方便的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的铝电解陶瓷基惰性阳极与金属导杆的连接结构，包括陶瓷基惰性阳极和金属导杆，所述的陶瓷基惰性阳极和金属导杆之间采用粘结剂粘接，所述粘结剂由填充料和磷酸盐溶液构成：

A、所述粘结剂中磷酸盐溶液与填充料的固液比为0.1、0.3或0.6；

B、所述填充料由固化剂和辅助料组成，各物质的添加量均在0-100wt％间调控；所述填充料中的固化剂成分包括A_xO_y，AB₂O₄，A，B，C或上述成分的混合物；所述填充料中的辅助料成分由金属(A，B，C)、氧化物(A_xO_y，AB₂O₄)，以及上述氧化物添加金属或合金所构成的金属陶瓷[m wt％A_xO_y+n wt％C，m wt％AB₂O₄+n wt％C，m wt％(m wt％AB₂O₄+n wt％A_xO_y)+n wt％C]所构成，其中：

A为Ni，Mg，Al，Co，Zn，Sn，Cu，Zr，Li或Fe中的至少一种；

B为Fe，Al，Co，Mn，Cr或Ge中的至少一种；

C为A和B中所述金属中的一种或几种成分所构成的合金；

x代表数字1-6；

y代表数字1-6；

m代表数字0-100，n代表数字0-100，且m+n＝100。

本发明提供的铝电解陶瓷基惰性阳极与金属导杆间的连接结构的制备方法，包括：

步骤1：粘结剂配制