一種耐蝕合金陽極表面成膜的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種耐蝕合金陽極表面成膜的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電解鋁工業(yè)追求高效率、低能耗、低成本、無嚴(yán)重污染的生產(chǎn)工藝。而世界能源日趨緊張和環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格，鋁電解節(jié)能和革新的問題愈來愈受到極大地關(guān)注。隨著鋁應(yīng)用和鋁冶煉規(guī)模的不斷擴(kuò)大，鋁冶煉的發(fā)展面臨著新的挑戰(zhàn)，大力發(fā)展新技術(shù)勢在必行。而使用惰性陽極取代炭陽極，不僅為鋁工業(yè)解決環(huán)境問題，而且不消耗優(yōu)質(zhì)炭，還可以節(jié)省電能，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是鋁電解溫度高、腐蝕性強(qiáng)、材料的使用環(huán)境及其惡劣，故陽極材料的選擇十分艱難且有限。目前，惰性陽極材料的研究主要集中在金屬合金、金屬氧化物陶瓷和金屬陶瓷方面。由于金屬陽極比陶瓷陽極具備更為優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和機(jī)械加工性能而引起鋁工業(yè)界和材料學(xué)界的廣泛關(guān)注，成為最有前景的鋁電解陽極材料。
[0003]美國西北鋁業(yè)公司等都對陽極基體表面在電解過程中能原位自動成膜修復(fù)受損的復(fù)合氧化膜，膜的厚度既能起到保護(hù)作用，又能保證電流通過而不引起太大的陽極壓降進(jìn)行了不同程度的研究。但許多問題如合金材質(zhì)的抗氧化和耐熔鹽腐蝕能力、氧化膜的厚度與致密性及其與基體的粘結(jié)性等仍是當(dāng)前面臨的主要問題。
[0004]采用耐蝕合金陽極電解時，陽極表面產(chǎn)生02并與合金陽極基體反應(yīng)后自發(fā)生成的氧化膜可能存在膜層不夠致密的缺點(diǎn)。在較高的電解溫度下，如果陽極表面的氧化膜不夠致密，電解質(zhì)中的F可能滲透到陽極的內(nèi)部，并反應(yīng)生成金屬氟化物，從而造成陽極的腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是從上述存在的問題出發(fā)，提供一種適合于鋁電解耐蝕合金陽極表面生成致密氧化膜的方法，在電解之前使陽極表面覆蓋一層致密的氧化物膜層，提高陽極的耐腐蝕性能。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]金屬合金陽極浸在濃堿性含有氧化劑的溶液中，陽極表面的金屬離子在堿性或酸性條件下與氧化劑反應(yīng)，在陽極表面生成具有一定厚度及導(dǎo)電性的金屬氧化物膜層。
[0008]在苛性氧化液中處理耐蝕合金陽極材料的過程如下:
依次用粒度不同的砂紙把合金陽極材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中l(wèi)~3h。稱取 400~650g/L NaOH, 150~300g/L NaN02，5~20g/L K2S208, 1.5-3.6g/L Fe2 (S04)3，于裝有去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成1#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至110-140 °C ο
[0009]從丙酮溶液中取出陽極材料，用酒精把其表面擦拭干凈，然后放入1#堿性氧化液中氧化l~3h。
[0010]稱取650?850g/L NaOH，300?600g/L NaN02，20?35g/L K2S20s，3.6?7.5g/L Fe2(S04)3，于裝有去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成2#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至140~170°C。從1#堿性氧化液中取出陽極材料，放入2 #堿性氧化液中氧化3~48h。
[0011]取出陽極材料，用去離子水沖洗干凈、肥皂水浸洗lOmin、再用去離子水洗凈，最后于恒溫干燥箱中干燥l~3h。
[0012]本發(fā)明有益效果:
本處理方法通過在鋁電解耐蝕合金陽極表面覆蓋一層致密的氧化物膜層，從而極大提高了陽極的耐腐蝕性能。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述:
實(shí)施例1
依次用粒度為800#、1000#的砂紙把耐蝕合金陽極材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中 3h。稱取 40g Na0H，15g NaN02，0.5g K2S20s，0.15g Fe2 (S04) 3，于裝有 100ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成1#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至110°C。從丙酮溶液中取出陽極材料，用酒精把其表面擦拭干凈，然后放入110°C的1#堿性氧化液中氧化 2.5ho
[0014]稱取195g Na0H，90g NaN02，6g K2S20s，1.08g Fe2 (S04) 3，于裝有 300ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成2#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至155°C。
[0015]從1#堿性氧化液中取出陽極材料，放入配好的并加熱至155°C的2 #堿性氧化液中氧化4.5h。4.5h后取出陽極材料，用去離子水沖洗干凈、肥皂水浸洗lOmin、再用去離子水洗凈，最后于恒溫干燥箱中在155°C下干燥lh。
[0016]實(shí)施例2
依次用粒度為800#、1000#的砂紙把合金陽極材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中3ho 稱取 60g Na0H，25g NaN02，1.5g K2S20s，0.2g Fe2 (S04) 3，于裝有 100ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成1#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至130°C。從丙酮溶液中取出陽極材料，用酒精把其表面擦拭干凈，然后放入130°C的1#堿性氧化液中氧化2h。
[0017]稱取210g Na0H，120g NaN02，9g K2S20s，1.5g Fe2 (S04) 3，于裝有 300ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成2#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至155°C。
[0018]從1#堿性氧化液中取出陽極材料，放入配好的并加熱至155°C的2 #堿性氧化液中氧化3h。3h后取出陽極材料，用去離子水沖洗干凈、肥皂水浸洗lOmin、再用去離子水洗凈，最后于恒溫干燥箱中在155°C下干燥3h。
[0019]實(shí)施例3
依次用粒度為800#、1000#的砂紙把合金陽極材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中3ho 稱取 65g Na0H，30g NaN02，2g K2S20s，0.36g Fe2 (S04)3，于裝有 100ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成1#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至130°C。從丙酮溶液中取出陽極材料，用酒精把其表面擦拭干凈，然后放入130°C的1#堿性氧化液中氧化3h。
[0020]稱取255g NaOH，180g NaN02，10.5g K2S20s，2.25g Fe2 (S04) 3，于裝有 300ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成2#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至170°C。
[0021]從1#堿性氧化液中取出陽極材料，放入配好的并加熱至170°C的2 #堿性氧化液中氧化12h。12h后取出陽極材料，用去離子水沖洗干凈、肥皂水浸洗lOmin、再用去離子水洗凈，最后于恒溫干燥箱中在155°C下干燥3h。
[0022]實(shí)施例4
依次用粒度為800#、1000#的砂紙把合金陽極材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中3ho 稱取 55g Na0H，20g NaN02，lg K2S20s，0.23g Fe2 (S04)3，于裝有 100ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成1#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至135°C。
[0023]從丙酮溶液中取出陽極材料，用酒精把其表面擦拭干凈，然后放入135°C的1#堿性氧化液中氧化3h。
[0024]稱取195g Na0H，90g NaN02，6g K2S20s，0.69g Fe2 (S04) 3，于裝有 300ml 去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成2#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至155°C。
[0025]從1#堿性氧化液中取出陽極材料，放入配好的并加熱至155°C的2 #堿性氧化液中氧化36h。
[0026]36h后取出陽極材料，用去離子水沖洗干凈、肥皂水浸洗lOmin、再用去離子水洗凈，最后于恒溫干燥箱中在155°C下干燥3h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐蝕合金陽極表面成膜的處理方法，其特征在于:該方法在堿性條件下，在有氧化劑存在的條件下，金屬合金陽極表面的金屬離子可以被氧化成金屬氧化物，從而在金屬合金陽極表面可以形成一層致密的金屬氧化物膜層。2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于:所述堿性條件由堿金屬氫氧化物提供，其濃度范圍為400~900g/L。3.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于:所述氧化劑為強(qiáng)氧化劑，濃度范圍為.100~600g/L NaN02、5?35g/L K2S20so4.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于:所述苛性氧化液中，為了使金屬合金陽極表面形成的金屬氧化物膜層更加致密，溶液中添加了 Fe3+化合物，其濃度范圍為0.3-2.5g/L05.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于:所述處理溫度范圍為110~170°C。6.如權(quán)利要求1-5任意之一所述的處理方法，其特征在于:所述處理方法具體包括以下步驟: (1)依次用粒度不同的砂紙把合金陽極材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中l(wèi)~3h;稱取 400~650g/L NaOH, 150~300g/L NaN02，5~20g/L K2S20s，1.5~3.6g/L Fe2 (S04)3，于裝有去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成1#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至.110-140 °C ； (2)從丙酮溶液中取出陽極材料，用酒精把其表面擦拭干凈，然后放入1#堿性氧化液中氧化l~3h ；(3)稱取650~85(^/1 NaOH，300?600g/L NaN02，20~35g/L K2S208, 3.6-7.5g/L Fe2(S04).3，于裝有去離子水的聚四氟乙烯燒杯中溶解配制成2#堿性氧化液，再一起放置于油浴中加熱至140~170°C，從1#堿性氧化液中取出陽極材料，放入2 #堿性氧化液中氧化3~48h ； (4)取出陽極材料，用去離子水沖洗干凈、肥皂水浸洗lOmin、再用去離子水洗凈，最后于恒溫干燥箱中干燥l~3h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐蝕合金陽極表面成膜的處理方法。本發(fā)明給出了在苛性氧化液中處理耐蝕合金陽極材料的全過程。本方法給出的耐蝕合金陽極表面成膜的處理方法操作簡便，根據(jù)處理時間的長短及處理液濃度的大小可以制備所需厚度的膜層，能夠經(jīng)濟(jì)簡便的使陽極表面形成一層致密的金屬氧化物膜層。
【IPC分類】C25D11/06
【公開號】CN105401198
【申請?zhí)枴緾N201510732553
【發(fā)明人】彭偉平, 李冬生, 楊建紅, 李碩
【申請人】江蘇奇納新材料科技有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月3日