[发明专利]一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料

权利要求书

1.一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述金属陶瓷惰性阳极材料由外及内金属相含量呈梯度升高，陶瓷相含量梯度减少，所述金属陶瓷惰性阳极材料由芯部、包裹芯部的中部、外层组成，所述外层为纯陶瓷相，所述中部分为m层，其中与外层接触的第1层，金属相含量为15～45wt％，同时任意相邻两层中靠近芯部的第n+1层中的金属相含量相比第n层中的金属相含量高5～15wt％；

所述最外层的厚度为50～1000μm，所述中部中，任意一层的厚度为2～15mm；

所述中部中，其与外层接触的第1层，形成陶瓷相与金属相的原料粉末均为细颗粒，其余各层采用细颗粒与粗颗粒互配，且任意相邻两层中靠近芯部的第n+1层中的所用粗颗粒的体积分数相比第n层中的粗颗粒体积分数高10～30vol％，当芯部为实心结构时，芯部中所用粗颗粒的体积分数相比与芯部接触的中部的最内层体积分数高10～30vol％，所述的陶瓷细颗粒的粒径为0.5～2.0μm，所述陶瓷粗颗粒的粒径为3.0～8.0μm，所述的金属细颗粒的粒径为1.0～5.0μm，所述金属粗颗粒的粒径为8.0～20.0μm。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述芯部为实心结构或空心结构；当芯部为实心结构时，芯部金属相含量≥60wt％；芯部的直径为4～30mm，当芯部为空心结构时，中部的内表面层中金属相含量为60～80wt％。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述金属陶瓷惰性阳极材料由陶瓷相、金属相、均匀分布于陶瓷相或金属相中的第二相组成，其中生成陶瓷相的原料粉末选自镍、铁、铝、铜中的至少一种金属构成的金属氧化物陶瓷粉末中的至少一种，生成金属相的原料粉末选自铁、铜、镍、铬粉末中的至少一种或铁、铜、镍、铬至少两种形成的合金粉末中的一种，所述第二相的原料粉末选自Y₂O₃、La₂O₃、Mn和Ti中至少一种，所述第二相在金属陶瓷惰性阳极材料中的质量分数≤5％。

4.根据权利要求1所述的一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述外层采用喷涂或预氧化工艺获得。

5.根据权利要求1所述的一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述芯部与包裹芯部的中部制备过程为：按芯部与中部的各层中金属相与陶瓷相的组成，分别配取金属相粉末、陶瓷相粉末，分散剂、有机单机及交联剂，加入有机溶剂中，获得m+1或m组有机浆料，将各组有机浆料按由内到外的次序浇注到模具中，固化获得梯度层状生坯，一体化烧结即得。

6.根据权利要求5所述的一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述各组有机浆料中固相含量均≥40vol％，所述各组有机浆料的粘度≤1Pa·s^-1。

7.根据权利要求5所述的一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述有机单体为甲基丙烯酸羟乙酯，所述有机单体在各组有机浆料的液相中的质量分数均为20～30vol％，所述交联剂选自1,6-己二醇二丙烯酸酯，所述交联剂在各组有机浆料中的质量分数均为1.5～3.0vol％，所述分散剂为二乙醇胺，所述分散剂在各组有机浆料的液相中的质量分数均为0.5-2.0vol％。

8.根据权利要求1所述的一种铝电解用梯度金属陶瓷惰性阳极材料，其特征在于：所述芯部与包裹芯部的中部制备过程为：按芯部与中部的各层中金属相与陶瓷相的组成，分别配取金属相粉末、陶瓷相粉末、有机聚合物混炼造粒，获得m+1或m组固态喂料，将各组喂料置于不同喷嘴中，将打印模型导入打印软件，然后通过层层由外至内的顺序进行打印，获得具有成分梯度芯部与包裹芯部的中部的生坯，一体化烧结即得。