Способ получения электрода

 

Изобретение относится к электрохимии, в частности к созданию электродов, используемых как нерасходуемые аноды и элементы электрохимических датчиков контроля технологических параметров при электролитическом производстве алюминия. Смесь на основе олова с модифицирующими добавками подвергают термообработке при 350-450°С з течение 6-7 ч в атмосфере аргона. Полученный сплав подвергают ионно-плазменному распылению на металлическую основу в атмосфере кислородапри Ро2 Ю - 10 мм рт.ст. и температуре 500-650°С в течение 90-120 мин. Изобретение позволяет повысить качество электродов путем увеличения термостойкости и механической прочности, снижения электросопротивления , а также сократить процесс до 8-9 с 20-30 ч.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 С 25 С 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMVITET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4713256/02 (22) 30.06.89 (46) 15.01.92, Бюл. М 2 (71) Институт химии Уральского отделения

АН СССР и Уральский политехнический институт им, С. М. Кирова (72) Г. Д, Милова, С. В, Борисов, Б, Б, Гущин, Б. В. Митрофанов и Г. В. Базуев (53) 621,3,035.222(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1468977, кл, С 25 С 7/02, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА (57) Изобретение относится к электрохимии, в частности к созданию электродов, используемых как нерасходуемые аноды и элементы электрохимических датчиков контроля

Изобретение относится к электрохимии, конкретно к созданию электродов, используемых как нерасходуемые аноды, и элементов электрохимических датчиков контроля технологических параметров при электролитическом производстве алюминия.

Цель изобретения — улучшение качества электрода за счет повышения термостойкости и механической прочности.

Пример 1, Берут 9.56 r Sn в гранулированном виде 0,21 г Си и 0,22 r Sb в виде порошка, нагревают до 350 С в атмосфере аргона, выдерживают при этой температуре

6 ч, разливают в изложницу из меди, охлаждают, поверхность полученной мишени обрабатывают на токарном станке.

В камеру плазменно-дугового напыления помещают трубки из нержавеющей стали длиной 400 мм. диал етром 10 мм и толщиной стали 1 мм.

ЫЛ„, 1705415 А1 технологических параметров при электролитическом производстве алюминия. Смесь на основе олова с модифицирующими добавками подвергают термообработке при

350-450 С з течение 6 — 7 ч в атмосфере аргона. Полученный сплав подвергают ионно-плазменному распылению на леталлическую основу в атмосфере кислорода при РО2= 10 — 10 мм рт,ст. и температуре

-2

500-650" С в течение 90-120 мин. Изобретение позволяет повысить качество электродов путем увеличения термостойкости и механической прочности, снижения электросопротивления, а также сократить процесс до 8-9 с 20 — 30 ч.

Камеру откачивают до остаточного давления 5 10 мм рт.ст. и проводят поверхно-5 стную чистку и разогрев поверхности трубок путем ионной бомбардировки титана в течение 10 мин при токе горения дуги катода

40 А и напряжении между поверхностью покрываемой трубки и камерой 800 В до достижения температуры поверхности трубки 500 С.

Затем камеру заполняют кислородом, устанавливают давление 10 мм рт.ст., по-2 сле чего распыляют олово, медь, сурьму плазменно-дуговым горением катода, представляющего собой сплав указанных металлов, при токе катода 40 А и напряжении между поверхностью покрываемой трубки и камерой 800 В. Время распыления составляет 90 мин, В результате распыления получают электрод, включающий слой серого цвета. толщиной 15 мкм, состоящий из

1705415 оксидов олова, меди и сурьмы, нанесенный на основу из нержавеющей стали, По результатам испытаний содержание компонентов электрода в расплаве после выдержки в нем при 970 С в течение 48 ч составляет 0,008 мас.7 ЯпОг, 0,001 мас.ф, СиО. 0,001 мас,g Sb205. Электропроводность материала при 1273 К составляет

0,28 Ом м, материал выдерживает 75 теплосмен. Величина электродного потенциала в зависимости от концентрации оксида алюминия в расплаве составляет 8-158 мВ, время его установления 12 с. Прочность при сжатии составляет 37.3 МПа.

Пример 2, Берут 7,96 г Sn, 1,51 г Си, 0,53 г Sb, нагревают до 450 С в атмосфере аргона, выдерживают 7 ч, последующие операции выполняют как в примере 1 при

1„, = 100 А и напряжении 60 В в атмосфере кислорода при давлении 5 10 мм рт.ст.

-г

Температура поверхности основы составляет 650 С, время напыления 120 мин, В результате получают электрод, включающий слой серого цвета, толщиной 20 мкм, нанесенный на основу из нержавеющей стали.

По результатам испытаний содержание компонентов материала в расплаве после выдержки в нем при 970 С в течение 48 ч составляет 0,006 мас.7ь ЯпОг, 0.008 мас, С и О, 0,0011 мас, $ SbzOs, Электросопротивление электрода при 1273 К составляет

0,6.10 2 Ом м, электрод выдерживает 68 теплосмен. Величина электродного потенциала в зависимости от концентрации оксида алюминия в расплаве составляет 7 — 156 мВ, Прочность при сжатии составляет 38,4 МПа.

Пример 3. Берут 6,35 r Sn, 0.90 г Мо.

2,76 г Cr, нагревают до 450 С в атмосфере аргона, выдерживают 7 ч и последующие операции выполняют как в примере 1 при

1„т = 80 А и напряжении 40 В в атмосфере кислорода при давлении 5 10 мм рт.ст.

-4

Температура поверхности основы составляет 550 С, время напыления 100 мин, В результате получают электрод, включающий слой серого цвета, толщиной 18 мкм, нанесенный на основу из нержавеющей стали, По результатам испытаний содержание компонентов материала в расплаве после выдержки в нем при 970 С в течение 48 ч составляет 0,004 мас. SnOz, 0,0008 мас. 7ь

Сг20з, 0,0009 мас. МоОз. Электросопротивление материала при 1273 К составляет

14,8 10 OM м. электрод выдерживает 78 теплосмен. Величина электродного потенциала в зависимости от концентрации оксида алюминия в расплаве составляет

7-158 мВ, время установления равновесного потенциала 12 с, Прочность электрода при сжатии составляет 76,24 МПа.

Пример 4. Берут9,4г5п,0,09гМо, 0,44 г Сг, нагревают до 400 С в атмосфере аргона, выдерживают 6 ч, последующие операции выполняют как в примере 1 при

lyse 60 А и напряжении 100 В в атмосфере кислорода при давлении 5 10 мм рт.ст, Температура поверхности основы составляет 500 С, время напыления 90 мин.

В результате получают электрод, включающий слой серого цвета, толщиной 15 мкм, нанесенный на основу из нержавеющей стали, По результатам испытаний содержание компонентов материала в расплаве после выдержки в нем при 970 С в течение 48 ч составляет 0,004 мас, $ SnOz, 0,0008 мас.7ь

Сг Оз, 0,0009 мас,g МоОз. Электросопротивление материала при 1273 К составляет

14,8.10 Ом м, Электрод выдерживает 78

-г теплосмен. Величина электродного потенциала в зависимости от концентрации оксида алюминия в расплаве составляет

7-156 В, причем время установления равновесного электродного потенциала 13 с.

Прочность электрода при сжатии 19,5 МПа.

Приь;ер 5. Берут757rSn,1,54гСи, 0,90 г Nb, нагревают при 450 С в атмосфере аргона, выдерживают 6,5 ч, последующие операции выполняют как в примере 1 при

I< > = 60 А и напряжении 40 B в атмосфере кислорода при давлении 5 10 мм рт,ст.

Температура поверхности подложки составляет 600 С, время напыления 100 мин, В результате получают электрод, включающий слой серого цвета, толщиной 18 мкм, нанесенный на основу из нержавеющей стали, По результатам испытаний содержание компонентов материала в расплаве после выдержки в нем при 970 С в течение 48 ч составляет 0,0035 мас, Sn02, 0,0012 мас.

СиО, 0,0009 мас. йЬ205. Электросопротивление материала при 1273 К составляет

63,7 10 2 Ом м, электрод выдерживает 79 теплосмен, Величина электродного потенциала в зависимости от концентрации оксида алюминия в расплаве составляет

10 — 161 мВ. Прочность электрода при сжатии 39,94 МПа.

Пример 6. Берут956г Sn,025ã Си, 0.19 Nb, нагревают при 450 С в атмосфере аргона, выдерживают 7 ч, последующие операции выполняют как в примере 1 при 1к т

60 А и напряжении 150 В в атмосфере кислорода при давлении 5 10 мм рт.ст. Температура поверхности подложки составляет

1705415

Составитель Г. Гончаров

Редактор М. Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Заказ 174 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

500 С, время напыления 110 мин. В результате получают электрод, включающий слой серого цвета, толщиной 22 мкм, нанесенный на основу иэ нержавеющей стали.

По результатам испытаний содержание компонентов материала в расплаве после выдержки в нем при 970 С в течение 48 ч составляет 95,6 мас.$ $пО, 2,5 мас.

СиО, 49 мас.$ NbzOs. Электросопротивление материала при 1273 К составляет

49,6 10 Ом м, электрод выдерживает 81 теплосмену. Величина электродного потенциала в зависимости от концентрации оксида влюминия в расплаве составляет

8-163 MB. 8ремя установления равновесного потенциала 15 с. Прочность электрода при сжатии 29,70 МПа, Изобретение позволяет по сравнению с известным способом в 6-7 раз повысить термостойкость, в 2 раза — механическую прочность, на порядок уменьшенить злектросопротивление. Кроме того, данный способ позволяет сократить процесс с 20 — 30 до

8 — 9 ч.

Формула изобретения

Способ получения электрода, включающий термообработку смеси на основе олова с модифицирующими добавками, о т л и ч э10 ю шийся тем, что, с целью улучшения качества электрода эа счет повышения термостойкости и механической прочности, термообработку осуществляют при 350450 С в течение 6-7 ч в атмосфере аргона, а

15 затем полученный сплав подвергают ионноплазменному распылению на металлическую основу в атмосфере кислорода при давлении Ppz -10 — 10 мм рт.ст. и температуре 500-650 С в течение 90-120 мин.