陽極裝置的制造方法
【專利說明】陽極裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本專利申請是在2014年9月8日提交的美國專利申請N0.62/047, 423的非臨時申請，并且要求美國專利申請N0.62/047，423的優(yōu)先權(quán)，該美國專利申請N0.62/047，423全文以提及方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]一般地，本公開內(nèi)容涉及包含引腳的惰性陽極裝置，其中該引腳延伸到陽極體內(nèi)以達(dá)某一位置(例如，在陽極體中的孔眼內(nèi)的深度)。更特別地，本公開內(nèi)容涉及包含用于提供到陽極體的電連接和機械連接的引腳的惰性陽極裝置，其中引腳延伸到陽極體內(nèi)以達(dá)陽極體的總長度的某一部分，并且被定位于陽極內(nèi)(例如，在陽極孔眼內(nèi))使得在陽極的操作期間(即，在生產(chǎn)有色金屬的電解槽中)，引腳位于浴-蒸汽界面上方。
【背景技術(shù)】
[0004]惰性陽極與電解槽電連接，使得導(dǎo)體棒與惰性陽極連接以便由電流源給惰性陽極供應(yīng)電流，其中惰性陽極將電流引入電解浴內(nèi)以生產(chǎn)有色金屬(其中電流經(jīng)由陰極離開電解槽)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]不約束于特定的機制或理論，可以相信，當(dāng)要么(a)在陽極體中的孔眼內(nèi)的引腳處，要么(b)在蒸汽區(qū)內(nèi)測量時，在本公開內(nèi)容中的陽極-引腳連接的一種或多種實施例可為陽極引腳提供增強的耐腐蝕性，其中引腳延伸到陽極體上方(即，電解浴上方，和/或在難恪材料(refractory)封裝內(nèi))。
[0006]不約束于特定的機制或理論，可以相信，當(dāng)引腳延伸到浴-蒸汽界面下方時，引腳被腐蝕，這能夠影響陽極組件的效率和壽命(例如，消弱機械連接，和/或增加電連接處的電阻率)。在本公開內(nèi)容的一種或多種實施例中，高強度的材料(例如，不銹鋼、鎳合金、銅、銅合金，或者它們的結(jié)合)延伸足夠的長度以達(dá)陽極體內(nèi)，以便提供機械連接和電連接，但沒有延伸到浴-蒸汽界面以下，使得通過這種配置減少，防止和/或消除對引腳的腐蝕。
[0007]不約束于特定的機制或理論，當(dāng)填充材料(例如，銅、貴金屬，或者它們的合金)被用作引腳或者被定位于陽極上方及引腳周圍，使得填充材料接觸蒸汽空間(例如，在浴-蒸汽界面上方的區(qū)域)時，填充材料受到在蒸汽空間和/或難熔材料體內(nèi)的腐蝕性氣體侵襲。
[0008]在某些實施例中，填充材料(例如，拉長的部件、顆粒材料和/或鞘層)被定位于
(1)引腳與陽極體之間，和/或被定位于(2)引腳底部的下方，進(jìn)入浴-蒸汽界面下方的位置。填充材料的非限制性實例包括:銅、貴金屬和/或它們的合金。以這樣的實施例，引腳被構(gòu)造成可抵抗腐蝕，而填充材料(例如，定位于引腳的周圍和/下方)促進(jìn)并被配置用于促進(jìn)通過陽極體的長度且離開陽極進(jìn)入周圍的電解質(zhì)浴內(nèi)的電流的高效傳輸。
[0009]在本公開內(nèi)容的一個方面中，提供了一種裝置，包含:具有至少一個側(cè)壁的陽極體，其中該側(cè)壁被配置為沿圓周包圍其內(nèi)的孔眼，該孔眼具有位于陽極體頂部的上開口且被配置為軸向延伸到陽極體之內(nèi)；以及具有與電流源連接的第一端部以及與第一端部相對的第二端部的引腳，其中第二端部被配置為經(jīng)由陽極體的上開口向下延伸到孔眼之內(nèi)并且終止于在孔眼內(nèi)的位于陽極體的浴-蒸汽界面上方的位置。
[0010]在某些實施例中，陽極體包含陶瓷材料、金屬材料、金屬陶瓷(cermet)材料，以及它們的結(jié)合。
[0011]在某些實施例中，陽極體為橢圓形、圓柱形、矩形、方形、平板形(一般是平的)、其他幾何形狀(例如，三角形、五邊形、六邊形等)。
[0012]在某些實施例中，引腳與陽極體直接鍵合。
[0013]在某些實施例中，引腳的第一端部被配置為配入(fit into)/保留于難熔材料(例如，陽極組件的一部分)內(nèi)。
[0014]在某些實施例中，引腳的長度足以(足夠長)給陽極體提供機械支持，并且足以(足夠短)防止對孔眼內(nèi)的引腳的腐蝕(即，使引腳位于浴-蒸汽界面上方)。
[0015]在本公開內(nèi)容的另一個方面中，提供了一種裝置，包含:具有至少一個側(cè)壁的陽極體，其中該側(cè)壁被配置用于沿圓周包圍其內(nèi)的孔眼，該孔眼具有位于陽極體頂部的上開口且被配置為軸向延伸到陽極體之內(nèi)；具有與電流源連接的第一端部以及與第一端部相對的第二端部的引腳，第二端部被配置為經(jīng)由陽極體的上開口向下延伸到孔眼之內(nèi)并且終止于在孔眼內(nèi)的位于陽極體的浴-蒸汽界面上方的位置；以及保留于陽極體的內(nèi)表面與引腳之間的孔眼內(nèi)的填充物，其中該填充物被配置用于促進(jìn)在引腳和陽極體之間的電聯(lián)通(electrical communicat1n)。
[0016]在某些實施例中，引腳被配置用于(a)給陽極體提供電流源以及(b)給陽極體提供機械支持。
[0017]在某些實施例中，棒材/部件具有與引腳相同的尺寸。在某些實施例中，部件具有與引腳不同的尺寸(較大的截面，較小的截面，變化的或錐形的截面)。
[0018]在某些實施例中，部件與引腳的第二端部重疊。
[0019]在某些實施例中，部件在引腳周圍向上延伸到孔眼之內(nèi)(例如，整體的鞘層和部件)。
[0020]在某些實施例中，引腳的截面為:圓形、橢圓形、方形、矩形、五邊形、六邊形，以及它們的結(jié)合。
[0021]在本公開內(nèi)容的另一個方面中，提供了一種裝置，包含:包含外切其內(nèi)的孔眼的至少一個側(cè)壁的陽極體，該孔眼具有位于陽極體頂部的上開口 ；配置為向下延伸到陽極體的上開口之內(nèi)且終止于在孔眼內(nèi)的位于陽極體的浴-蒸汽界面上方的位置的引腳，配置為附接于引腳且與引腳的第二端部的一部分重疊的導(dǎo)電部件，其中該導(dǎo)電部件被配置為向下延伸到孔眼之內(nèi)以達(dá)浴-蒸汽界面下方的位置，其中該導(dǎo)電部件包含耐浴材料(bath-resistant material)；以及保留于孔眼內(nèi)且配置用于促進(jìn)引腳、導(dǎo)電部件及陽極體之間的電聯(lián)通的導(dǎo)電顆粒材料。
[0022]在某些實施例中，在引腳與導(dǎo)電部件之間的重疊不大于155mm(例如，引腳與陽極體的整體重疊)。在某些實施例中，導(dǎo)電部件與引腳間具有至少一些重疊。在某些實施例中，導(dǎo)電部件與引腳間具有顯著的重疊(例如，大于50% )，指的是引腳保留于陽極體內(nèi)的部分。
[0023]在本公開內(nèi)容的另一個方面中，提供了一種裝置，包含:包含外切其內(nèi)的孔眼的至少一個側(cè)壁的陽極體，該孔眼具有位于陽極體頂部的上開口 ；配置為向下延伸到陽極體的上開口之內(nèi)且終止于在孔眼內(nèi)的位于陽極體的浴-蒸汽界面上方的位置的引腳，配置為附接于引腳且向下延伸到孔眼內(nèi)以達(dá)浴-蒸汽界面下方的位置的導(dǎo)電部件，其中該導(dǎo)電部件包含耐浴材料；以及保留于孔眼內(nèi)且配置用于促進(jìn)引腳、導(dǎo)電部件及陽極體之間的電聯(lián)通的導(dǎo)電顆粒材料。
[0024]在某些實施例中，附接機制包括一種或多種上述附接方法的結(jié)合。
[0025]在本公開內(nèi)容的另一個方面中，提供了一種裝置，包含:包含外切其內(nèi)的孔眼的至少一個側(cè)壁的陽極體，該孔眼具有位于陽極體頂部的上開口 ；配置為向下延伸到陽極體的上開口之內(nèi)且終止于在孔眼內(nèi)的位于陽極體的浴-蒸汽界面上方的位置的引腳，配置為包圍著引腳的鞘層，其中該鞘層被配置為沿著引腳的位于陽極體的孔眼內(nèi)的部分延伸；以及配置為保留于引腳和鞘層之間的孔眼內(nèi)以促進(jìn)引腳、鞘層及陽極體之間的電聯(lián)通的導(dǎo)電顆粒材料。
[0026]在本公開內(nèi)容的另一個方面中，提供了一種裝置，包含:包含外切其內(nèi)的孔眼的至少一個側(cè)壁的陽極體，該孔眼具有位于陽極體頂部的上開口 ；配置為向下延伸到陽極體的上開口之內(nèi)且終止于在孔眼內(nèi)的位于陽極體的浴-蒸汽界面上方的位置的引腳，配置為附接于引腳且向下延伸到孔眼內(nèi)以達(dá)浴-蒸汽界面下方的位置的部件(例如，耐浴部件)；配置為包圍著引腳的鞘層，其中該鞘層被配置為沿著引腳的一部分延伸，以及配置為保留于引腳、鞘層及部件之間的孔眼內(nèi)且促進(jìn)引腳、鞘層、部件及陽極體之間的電聯(lián)通的導(dǎo)電顆粒材料。
[0027]在某些實施例中，鞘層位于陽極體的孔眼內(nèi)(例如，沒有延伸到陽極體的頂部的上方)。
[0028]在某些實施例中，鞘層向上延伸到陽極體的表面的上方以達(dá)難熔材料的下表面(例如，該難熔材料容納著引腳的第一端部)。
[0029]在某些實施例中，鞘層向上延伸到難熔材料內(nèi)。
[0030]在某些實施例中，鞘層被配置用于與導(dǎo)電部件的至少一部分重疊。
[0031]如同本文所使用的，“陽極”意指電流用以進(jìn)入電解槽的正電極(或端子)。在某些實施例中，陽極由導(dǎo)電材料構(gòu)成。陽極材料的一些非限制性實例包括:金屬、金屬合金、金屬氧化物、陶瓷、金屬陶瓷，以及它們的結(jié)合。
[0032]如同本文所使用的，“陽極組件”包含與支持件連接的一個或多個陽極。在某些實施例中，陽極組件包含:陽極、陽極引腳、填充材料(有時稱為陽極-引腳連接材料)、支持件(例如，難恪材料塊以及其他耐浴材料)，以及電氣總線工件(electrical bus work)。
[0033]如同本