[发明专利]一种铁酸镍基陶瓷惰性阳极与金属导电块的连接方法

说明书

本申请涉及一种铁酸镍基陶瓷惰性阳极与金属导电块的连接方法，包括如下步骤：提供铁酸镍基陶瓷惰性阳极与金属导电块，处理所述铁酸镍基陶瓷和金属导电块的表面以形成待连接面；提供过渡合金箔，将所述铁酸镍基陶瓷和金属导电块的待连接面分别贴合于所述过渡合金箔的两面，形成预制连接体；对所述预制连接体进行真空扩散焊。本申请通过过渡合金箔为焊接媒介，采用真空扩散焊的方法，通过瞬时液相扩散连接方式，将陶瓷惰性阳极与金属导电杆进行连接，使中间合金箔在结合面上形成瞬间液膜，随着液相中组元与母材发生元素的互扩散，液膜厚度随之减小并消失，最终形成冶金级结合，该结合方式形成的连接接头均匀、致密，没有孔洞和裂纹，连接强度≥150MPa。

技术领域

本申请涉及铝电解领域，尤其涉及铝电解槽。

背景技术

现行Hall-Herout铝电解槽采用消耗式碳素阳极，不仅消耗大量优质碳素材料，排放大量温室效应气体CO₂和致癌性碳氟化合物，而且在铝电解过程中，需要不断地补充阳极糊或更换阳极碳块，导致电解生产不稳定，并增加了劳动强度。

惰性阳极及相应的电解工艺因能解决上述问题，使铝锭生产成本降低近30％，而成为国际铝业界和材料界的关注焦点和研究热点。惰性阳极使用在铝电解过程中有以下优点：(1)电解过程中电极几乎不消耗，无需附加的炭素加工厂，降低了生产成本；(2)电极不消耗，极距稳定，易于控制，阳极更换次数少，劳动强度降低；(3)可以采用更高的阳极电流密度，使电解槽产能增加；(4)阳极产品为氧气，避免了环境污染，氧气还可以作为副产品，估计回收的氧可能是原铝产品价值的3％。惰性阳极的这一系列优点，使得研制出合适的惰性阳极成为改善传统铝生产方法的重要一环。但是惰性阳极在铝电解的环境下必须耐受电解质的腐蚀，溶解度小；能耐受氧的渗蚀作用；有良好的导电性(电阻率≤碳阳极)；机械强度高，抗热震性强，不易脆裂；容易加工成型，易于与金属导体连接；原料易于得到，而且价廉。目前研究来看，陶瓷合金材料兼有金属材料优良的导电性、加工性和陶瓷材料良好的抗熔盐腐蚀性能而成为最有希望取代碳素阳极的惰性阳极材料。

惰性阳极需要靠金属导电块提供电流才能工作，而陶瓷合金材料与金属导电块在物理和化学性质方面存在很大差异，因此在焊接上存在以下困难：(1)它们的结晶结构不同，导致熔点不相同；(2)陶瓷晶体的强大键能使元素扩散极困难；(3)它们的热膨胀系数相差悬殊，导致接头产生很大热应力，容易在陶瓷侧产生裂纹；(4)结合面产生脆性相，使陶瓷性能减弱。所以难于用常规的熔焊方法实现连接。

发明内容

本申请实施例提供了一种铁酸镍基陶瓷惰性阳极与金属导电块的连接方法，以解决惰性阳极与金属导电块连接困难的技术问题。

本申请实施例提供一种铁酸镍基陶瓷惰性阳极与金属导电块的连接方法，所述铁酸镍基陶瓷惰性阳极与金属导电块的连接方法包括如下步骤：

提供铁酸镍基陶瓷惰性阳极与金属导电块，处理所述铁酸镍基陶瓷和金属导电块的表面以形成待连接面；

提供过渡合金箔，将所述铁酸镍基陶瓷和金属导电块的待连接面分别贴合于所述过渡合金箔的两面，形成预制连接体；

对所述预制连接体进行真空扩散焊。

在本申请的一些实施例中，所述待连接面的表面轮廓算术平均偏差为0.6～2.5×10^-4cm。

在本申请的一些实施例中，处理所述铁酸镍基陶瓷和金属导电块的表面以形成待连接面，包括如下步骤：

清洁所述铁酸镍基陶瓷和金属导电块的表面；

以120#、220#、500#、1000#、1500#、2000#、2500#砂纸依次打磨清洁后的表面。

在本申请的一些实施例中，所述中间合金箔的材料包括Fe-Ni合金。