[发明专利]一种具有等电位面的陶瓷合金惰性阳极及其制备方法

说明书

技术领域

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

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CO₂温室气体和有致癌物质沥青烟气、酸性气体二氧化硫以及强温室气体CF_n，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。

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。

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。

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

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。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

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。

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。