專利名稱：陽極碳塊組降低電阻的結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解用的陽極碳塊組結構。
背景技術：
在鋁電解過程中，電流經(jīng)陽極碳塊組進入電解質熔體，然后經(jīng)陰極流出。陽極碳塊組由鋁導桿、鋁一鐵爆炸焊塊、鋼爪、磷生鐵澆鑄環(huán)以及陽極碳塊五部分組成。磷生鐵環(huán)是將含磷的鐵水澆鑄在陽極的碳碗與鋼爪之間的空隙中冷卻而形成的，主要起到連接鋼爪與碳塊以及導電的作用。由于鐵與碳的熱膨脹系數(shù)的差異以及鐵水在冷卻后體積迅速收縮，在磷生鐵環(huán)與碳碗之間會形成一定的縫隙，導致該部位電阻增大，鐵一碳電壓降隨之增大，帶來較大的電能消耗。因此降低鐵一碳壓降對于降低噸鋁直流能耗具有重大意義。專利CN200710053998提出在磷鐵環(huán)與碳碗之間的收縮縫隙內(nèi)注滿用導電體粉沫加入具有良好流動性和易揮發(fā)性的溶劑中制備而成的導電漿體，導電漿體凝固后形成固體導電體?？梢杂行У亟档完枠O鋼爪與碳碗之間的接觸電阻，降低接觸電壓。但并未提及導電漿體的配方、制備以及澆鑄導電漿體的工藝流程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種陽極碳塊組降低電阻的結構，該結構可減小甚至消除磷生鐵環(huán)與碳碗之間縫隙，實現(xiàn)降低鐵一碳電阻與壓降，以克服現(xiàn)有技術存在的陽極碳塊組電阻大等不足。實現(xiàn)上述目的的技術方案是在對陽極鋼爪與陽極碳塊進行磷生鐵澆鑄后，在磷鐵環(huán)與碳碗之間的收縮縫隙內(nèi)采用等離子噴涂技術噴涂碳化硼涂層或采用熱噴涂技術、等離子噴涂技術以及電弧噴涂技術噴涂鐵基非晶合金涂層。碳化硼涂層、鐵基非晶合金涂層導電性好，與磷鐵環(huán)結合能力較好，并且氣孔率較小，抗熱震性能優(yōu)良。采用本發(fā)明可有效降低磷鐵環(huán)與碳碗內(nèi)壁的接觸電阻，降低陽極壓降25 65 mV,實現(xiàn)噸鋁能耗的下降。


圖I為陽極碳塊組整體結構示意圖。圖2為圖I中A部分在噴涂碳化硼涂層或鐵基非晶合金涂層后的放大剖視示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例I :陽極碳塊組上部為鋁導桿1，其下部連有鋁一鋼爆炸焊塊2、陽極鋼爪3以及陽極碳塊6。碳塊6上部有碳碗，陽極鋼爪3伸入碳碗，磷鐵環(huán)4位于陽極鋼爪3與碳碗之間，磷鐵環(huán)4與碳碗之間的收縮縫隙一般為O. I O. 4 mm。首先對磷鐵環(huán)表面進行噴砂，使其毛化，然后采用等離子噴涂方法在磷鐵環(huán)4與碳碗內(nèi)壁之間噴涂一層碳化硼涂層
5。該涂層厚度可達O. I I. 5 _。由于等離子噴涂工藝是現(xiàn)有技術中已知的噴涂工藝，因此，技術人員可根據(jù)所需涂層的具體情況選擇合適的工藝參數(shù)。另外，為了增強涂層與基體的結合強度、減小涂層的孔隙率，可采用制備復合材料熔覆層的方法。該工藝在專利CN200710178958中有詳細介紹。實施例2 :在磷鐵環(huán)4與碳碗內(nèi)壁之間，采用熱噴涂技術噴涂一層鐵基非晶合金涂層5。在該熱噴涂工藝中所使用的熱噴涂材料為鐵基熱噴涂藥芯絲材或鐵基熱噴涂粉末。制備熱噴涂材料的方法為該領域技術人員所熟知的方法，技術人員可根據(jù)所需涂層的具體情況選擇合適的方法。實施例3 :在磷鐵環(huán)4與碳碗內(nèi)壁之間，采用電弧噴涂技術噴涂一層鐵基非晶合金涂層5。該方法可采用雙絲電弧噴涂設備，將藥芯絲材熔化以后利用壓縮空氣霧化成液滴加速沉積在磷鐵環(huán)基體4上，利用磷鐵環(huán)基體4的快速冷卻作用直接形成非晶納米涂層5。技術人員可根據(jù)所需涂層的具體情況選擇合適的工藝參數(shù)。實施例4 :在磷鐵環(huán)4與碳碗內(nèi)壁之間，采用等離子噴涂技術噴涂一層鐵基非晶合金涂層5。由于等離子噴涂工藝是現(xiàn)有技術中已知的噴涂工藝，因此，技術人員可根據(jù)所需涂層的具體情況選擇合適的工藝參數(shù)。
權利要求
1.一種陽極碳塊組降低電阻的結構，陽極碳塊組上部為鋁導桿(1)，其下部連有鋁一鋼爆炸焊塊(2)、陽極鋼爪(3)以及陽極碳塊(6)，碳塊(6)上部有碳碗，陽極鋼爪(3)伸入碳碗，陽極碳塊(6)的碳碗與鋼爪(3)之間采用磷生鐵澆鑄成磷鐵環(huán)(4)，其特征在于在磷生鐵環(huán)(4)與碳塊(6)的碳碗內(nèi)壁收縮縫隙之間有涂層(5);所述的涂層(5)為碳化硼涂層或鐵基非晶合金涂層。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種陽極碳塊組降低電阻的結構，其特征在于采用等離子噴涂技術噴涂碳化硼涂層。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種陽極碳塊組降低電阻的結構，其特征在于采用熱噴涂技術、或等離子噴涂技術、或電弧噴涂技術噴涂鐵基非晶合金涂層。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種陽極碳塊組降低電阻的結構，其特征在于涂層厚度O. I L 5 mm η
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陽極碳塊組降低電阻的結構。陽極碳塊組上部為鋁導桿(1)，其下部連有鋁－鋼爆炸焊塊(2)、陽極鋼爪(3)以及陽極碳塊(6)，碳塊(6)上部有碳碗，陽極鋼爪(3)伸入碳碗，陽極碳塊(6)的碳碗與鋼爪(3)之間采用磷生鐵澆鑄成磷鐵環(huán)(4)，其特征在于在磷生鐵環(huán)(4)與碳塊(6)的碳碗內(nèi)壁收縮縫隙之間有涂層(5)；所述的涂層(5)為碳化硼涂層或鐵基非晶合金涂層。采用等離子噴涂技術噴涂碳化硼涂層。采用熱噴涂技術、或等離子噴涂技術、或電弧噴涂技術噴涂鐵基非晶合金涂層。涂層厚度0.1～1.5mm。該結構可有效地減小磷鐵環(huán)與碳塊之間的接觸電阻，降低陽極壓降。
文檔編號C25C3/12GK102953086SQ20111023931
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2011年8月19日
發(fā)明者王紫千 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院有限公司