Электродный материал и его применение для получения инертного анода - заявка 2017102320 на патент на изобретение в РФ

1. Электродный материал, предпочтительно материал инертного анода, содержащий по меньшей мере металлическую сердцевину и металлокерамический материал, причем упомянутая металлическая сердцевина по меньшей мере покрыта упомянутым металлокерамическим материалом, и упомянутый металлокерамический материал образует наружный слой упомянутого электродного материала, предназначенный находиться в контакте с ванной электролита,
отличающийся тем, что:
упомянутая металлическая сердцевина содержит по меньшей мере один сплав никеля (Ni) и железа (Fe), причем массовые доли Ni и Fe следующие:
40% ≤ Ni ≤ 85%, предпочтительно 55% ≤ Ni ≤ 80%,
15% ≤ Fe ≤ 60%, предпочтительно 20% ≤ Fe ≤ 45%,
упомянутый металлокерамический материал содержит по меньшей мере, в массовых процентах:
45-80% оксидной фазы (2) феррита никеля с составом NixFeyMzO4, где 0,60 ≤ x ≤ 0,90, 1,90 ≤ y ≤ 2,40, 0,00 ≤ z ≤ 0,20, а M является металлом, выбранным из алюминия (Al), кобальта (Co), хрома (Cr), марганца (Mn), титана (Ti), циркония (Zr), олова (Sn), ванадия (V), ниобия (Nb), тантала (Ta) и гафния (Hf), или является сочетанием этих металлов,
15-45% металлической фазы (1), содержащей по меньшей мере один сплав никеля и меди.
2. Электродный материал по п. 1, отличающийся тем, что металлическая сердцевина электродного материала дополнительно содержит медь (Cu) в следующих массовых долях: 5% ≤ Cu ≤ 40%.
3. Электродный материал по п. 2, отличающийся тем, что массовые доли в металлической сердцевине являются следующими:
40% ≤ Ni ≤ 70%;
20% ≤ Fe ≤ 45%;
7% ≤ Cu ≤ 20%.
4. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлическая сердцевина электродного материала дополнительно содержит по меньшей мере один металл A, выбранный из хрома (Cr), марганца (Mn), кобальта (Co) и молибдена (Mo), причем массовая доля металла A в металлической сердцевине является следующей: 0,5% ≤ A ≤ 30%.
5. Электродный материал по п. 4, отличающийся тем, что массовые доли в металлической сердцевине являются следующими:
40% ≤ Ni ≤ 80%;
15% ≤ Fe ≤ 40%;
0 ≤ Cu ≤ 20%;
0,5% ≤ A ≤ 15%.
6. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлическая сердцевина дополнительно содержит по меньшей мере один металл M', выбранный из алюминия (Al), кобальта (Co), хрома (Cr), марганца (Mn), титана (Ti), циркония (Zr), олова (Sn), ванадия (V), ниобия (Nb), тантала (Ta) и гафния (Hf), или является сочетанием этих металлов, причем массовая доля металла M' в металлической сердцевине является следующей: 0,5% ≤ M' ≤ 10%.
7. Электродный материал по п. 6, отличающийся тем, что массовые доли в металлической сердцевине являются следующими:
40% ≤ Ni ≤ 80%;
15% ≤ Fe ≤ 40%;
0 ≤ Cu ≤ 20%;
0 ≤ A ≤ 20%;
0,5% ≤ M' ≤ 5%.
8. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлическая сердцевина дополнительно содержит по меньшей мере один редкоземельный элемент, предпочтительно редкоземельный элемент, выбранный из иттрия (Y), церия (Ce), лантана (La) и неодима (Nd).
9. Электродный материал по п. 8, отличающийся тем, что редкоземельный элемент составляет до 5% от массы металлической сердцевины.
10. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что оксидная фаза (2) феррита никеля в металлокерамическом материале имеет состав NixFeyMzO4, где 0,70 ≤ x ≤ 0,85; 2,00 ≤ y ≤ 2,20; 0,00 ≤ z ≤ 0,10.
11. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлическая фаза (1), содержащая по меньшей мере один сплав Ni-Cu, составляет между 25% и 35% от массы металлокерамического материала.
12. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в сплаве никеля и меди, содержащемся в по меньшей мере упомянутой металлической фазе (1) металлокерамического материала, массовые доли Ni и Cu являются следующими: 20% ≤ Ni ≤ 90% и 10% ≤ Cu ≤ 80%, а предпочтительно 50% ≤ Ni ≤ 90% и 10% ≤ Cu ≤ 50%.
13. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлокерамический материал дополнительно содержит моноксидную фазу (3) с составом Nix'Fe1-x'O, где 0,70 ≤ x' ≤ 1.
14. Электродный материал по п. 13, отличающийся тем, что массовая доля моноксидной фазы (3) в металлокерамическом материале меньше 10%.
15. Электродный материал по п. 13, отличающийся тем, что моноксидная фаза (3) имеет состав Nix'Fe1-x'O, где 0,75 ≤ x' ≤ 0,85.
16. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлокерамический материал дополнительно содержит по меньшей мере одну фазу оксида редкоземельного элемента.
17. Электродный материал по п. 16, отличающийся тем, что оксид редкоземельного элемента выбран из Y2O3, CeO2, La2O3 и Nd2O3.
18. Электродный материал по п. 16, отличающийся тем, что фаза оксида редкоземельного элемента составляет не более 5% от массы металлокерамического материала.
19. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что металлическая фаза металлокерамического материала дополнительно содержит золото (Au) и/или серебро (Ag), причем массовая доля этих металлов Au и/или Ag не превышает 5% от массы упомянутой металлической фазы металлокерамического материала.
20. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что толщина металлокерамического материала больше или равна 1 мм.
21. Электродный материал по п. 20, отличающийся тем, что толщина металлокерамического материала составляет от 2 до 8 мм.
22. Электродный материал по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по меньшей мере один промежуточный слой, расположенный между металлической сердцевиной и металлокерамическим материалом, причем упомянутый промежуточный слой содержит по меньшей мере никель и является преимущественно металлическим.
23. Электродный материал по п. 22, отличающийся тем, что суммарная толщина металлокерамического материала и промежуточного слоя больше или равна 1 мм, причем упомянутый металлокерамический материал имеет толщину по меньшей мере 0,5 мм.
24. Электродный материал по п. 22, отличающийся тем, что промежуточный слой является слоем никеля толщиной от 200 до 300 мкм.
25. Электродный материал по п. 22, отличающийся тем, что промежуточный слой является слоем металлокерамического материала, который содержит, по объему, более 50% металлической фазы, содержащей по меньшей мере никель.
26. Способ получения электродного материала по любому из пп. 1-21 или по одному из пп. 22-25, если электродный материал дополнительно содержит по меньшей мере один промежуточный слой, отличающийся тем, что способ получения включает в себя по меньшей мере следующие этапы:
приготавливают металлическую сердцевину упомянутого электродного материала способом, выбранным из литья, формовки, прокатки, горячей обработки давлением, такой как прокатка, прессование, или порошковой металлургии;
необязательно, осуществляют нанесение на металлическую сердцевину по меньшей мере одного промежуточного слоя;
осуществляют нанесение на металлическую сердцевину, а при его наличии – на последний нанесенный промежуточный слой, металлокерамического материала, причем упомянутое нанесение осуществляют способом, выбранным из способов напыления или порошковой металлургии.
27. Инертный анод, полученный из электродного материала по любому из пп. 1-25.
28. Электролизер, содержащий по меньшей мере один инертный анод по п. 27.
29. Способ получения алюминия электролизом в электролизере по п. 28.
Наверх