[发明专利]一种降低铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种降低铝电解NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的方法，属于熔盐电解技术领域。

背景技术

铝电解采用惰性阳极的电解新工艺中无需碳素阳极及制备工厂，电解过程无需更换阳极，阳极排出氧气而取代CO₂和碳氟化合物，能够实现低能耗、无污染、低成本的提取金属铝。但作为铝电解用的惰性阳极材料除应具有良好导电性、高强度和抗热震性外，首要的条件仍然是要有强抗电解质的腐蚀作用，在电解条件下具有低的腐蚀速率。

金属陶瓷兼顾了金属氧化物的强耐腐蚀性和金属的良好导电性等优点，但电解条件下的腐蚀速率仍需降低，以维持阳极更长的使用寿命，确保原铝品质不受影响。为了提高NiFe₂O₄基金属陶瓷的抗腐蚀性能，降低腐蚀速率，通常采用的方案是调整金属陶瓷的成份或结构(如专利201110146867.4中采用降低金属相成分配比、金属相表面包覆陶瓷)，或优化制备技术(如专利200910304091.7中采用添加剂、强化晶界)等方法，提高材料自身的抗腐蚀能力，降低腐蚀率。

为了降低材料的腐蚀速率，专利201210066342.4公布了一种提高金属陶瓷惰性阳极耐高温熔盐腐蚀性能的方法，其采用的方法是在同一种电解工艺条件下，使金属陶瓷惰性阳极表面形成致密尖晶石型氧化物层，且保持该氧化物层范围为5-200μm，避免金属陶瓷惰性阳极内部受高温熔盐的进一步腐蚀。

该方法尽管有利于提高金属陶瓷惰性阳极在高温熔盐中的抗腐蚀性能，降低阳极的腐蚀速率，但由于所采用的工艺参数中氧化铝浓度为3wt.％-7.5wt.％，而电解温度则为890℃～960℃。显然，该工艺条件下的氧化铝浓度高于现有铝电解生产过程中的1.5wt.％-2.5wt.％的氧化铝浓度控制范围，从而将在电解槽槽底产生氧化铝沉淀，影响电解过程的平稳运行，进而提高阳极的腐蚀速率，降低阳极使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种降低铝电解NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的电解方法。

本发明一种降低铝电解NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的方法，包括下述步骤：

步骤一

将NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极置于熔体中，进行第一阶段电解；所述熔体由熔剂和溶质组成，所述熔质为三氧化二铝；第一阶段电解时，控制三氧化二铝在熔体中的质量百分浓度大于等于5％、控制阳极电流密度为2.0-3.0A/cm²、控制电解温度为960℃-1000℃；控制电解时间为1-10小时、优选为3-10小时，进一步优选为5-10小时；

步骤二

继续电解，继续电解时，控制三氧化二铝在熔体中的质量百分浓度为1.5％-2.5％，阳极电流密度为0.65-1.25A/cm²，电解温度为870℃-950℃。

本发明一种降低铝电解NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的方法，第一阶段电解时，控制三氧化二铝在熔体中的质量百分浓度为5％-10％。

本发明一种降低铝电解NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的方法，所述溶质以质量百分比计，由下述组分组成：

本发明一种降低铝电解NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的方法，所述NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极以质量百分比计包括下述组分：

零价Y0.5-1.5％；

零价Ni5-20％；

NiFe₂O₄68.5％-84.5％，

其它氧化物10％-20％；所述其它氧化物选自NiO，Cu₂O，CoO，MnO，ZnO中的至少一种。

本发明一种降低铝电解NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极腐蚀速率的方法，所述NiFe₂O₄基金属陶瓷惰性阳极以质量百分比计包括下述组分：

零价Y0.5-1.5％；

零价Ni5-20％；