一种耐蚀合金阳极表面成膜的处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种耐蚀合金阳极表面成膜的处理方法。
【背景技术】
[0002]现代电解铝工业追求高效率、低能耗、低成本、无严重污染的生产工艺。而世界能源日趋紧张和环境保护要求日益严格，铝电解节能和革新的问题愈来愈受到极大地关注。随着铝应用和铝冶炼规模的不断扩大，铝冶炼的发展面临着新的挑战，大力发展新技术势在必行。而使用惰性阳极取代炭阳极，不仅为铝工业解决环境问题，而且不消耗优质炭，还可以节省电能，带来巨大的经济效益。但是铝电解温度高、腐蚀性强、材料的使用环境及其恶劣，故阳极材料的选择十分艰难且有限。目前，惰性阳极材料的研究主要集中在金属合金、金属氧化物陶瓷和金属陶瓷方面。由于金属阳极比陶瓷阳极具备更为优良的导电导热性和机械加工性能而引起铝工业界和材料学界的广泛关注，成为最有前景的铝电解阳极材料。
[0003]美国西北铝业公司等都对阳极基体表面在电解过程中能原位自动成膜修复受损的复合氧化膜，膜的厚度既能起到保护作用，又能保证电流通过而不引起太大的阳极压降进行了不同程度的研究。但许多问题如合金材质的抗氧化和耐熔盐腐蚀能力、氧化膜的厚度与致密性及其与基体的粘结性等仍是当前面临的主要问题。
[0004]采用耐蚀合金阳极电解时，阳极表面产生02并与合金阳极基体反应后自发生成的氧化膜可能存在膜层不够致密的缺点。在较高的电解温度下，如果阳极表面的氧化膜不够致密，电解质中的F可能渗透到阳极的内部，并反应生成金属氟化物，从而造成阳极的腐蚀。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是从上述存在的问题出发，提供一种适合于铝电解耐蚀合金阳极表面生成致密氧化膜的方法，在电解之前使阳极表面覆盖一层致密的氧化物膜层，提高阳极的耐腐蚀性能。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007]金属合金阳极浸在浓碱性含有氧化剂的溶液中，阳极表面的金属离子在碱性或酸性条件下与氧化剂反应，在阳极表面生成具有一定厚度及导电性的金属氧化物膜层。
[0008]在苛性氧化液中处理耐蚀合金阳极材料的过程如下:
依次用粒度不同的砂纸把合金阳极材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中l~3h。称取 400~650g/L NaOH, 150~300g/L NaN02，5~20g/L K2S208, 1.5-3.6g/L Fe2 (S04)3，于装有去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成1#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至110-140 °C ο
[0009]从丙酮溶液中取出阳极材料，用酒精把其表面擦拭干净，然后放入1#碱性氧化液中氧化l~3h。
[0010]称取650?850g/L NaOH，300?600g/L NaN02，20?35g/L K2S20s，3.6?7.5g/L Fe2(S04)3，于装有去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成2#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至140~170°C。从1#碱性氧化液中取出阳极材料，放入2 #碱性氧化液中氧化3~48h。
[0011]取出阳极材料，用去离子水冲洗干净、肥皂水浸洗lOmin、再用去离子水洗净，最后于恒温干燥箱中干燥l~3h。
[0012]本发明有益效果:
本处理方法通过在铝电解耐蚀合金阳极表面覆盖一层致密的氧化物膜层，从而极大提高了阳极的耐腐蚀性能。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例对本发明作进一步详细阐述:
实施例1
依次用粒度为800#、1000#的砂纸把耐蚀合金阳极材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中 3h。称取 40g Na0H，15g NaN02，0.5g K2S20s，0.15g Fe2 (S04) 3，于装有 100ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成1#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至110°C。从丙酮溶液中取出阳极材料，用酒精把其表面擦拭干净，然后放入110°C的1#碱性氧化液中氧化 2.5ho
[0014]称取195g Na0H，90g NaN02，6g K2S20s，1.08g Fe2 (S04) 3，于装有 300ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成2#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至155°C。
[0015]从1#碱性氧化液中取出阳极材料，放入配好的并加热至155°C的2 #碱性氧化液中氧化4.5h。4.5h后取出阳极材料，用去离子水冲洗干净、肥皂水浸洗lOmin、再用去离子水洗净，最后于恒温干燥箱中在155°C下干燥lh。
[0016]实施例2
依次用粒度为800#、1000#的砂纸把合金阳极材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中3ho 称取 60g Na0H，25g NaN02，1.5g K2S20s，0.2g Fe2 (S04) 3，于装有 100ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成1#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至130°C。从丙酮溶液中取出阳极材料，用酒精把其表面擦拭干净，然后放入130°C的1#碱性氧化液中氧化2h。
[0017]称取210g Na0H，120g NaN02，9g K2S20s，1.5g Fe2 (S04) 3，于装有 300ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成2#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至155°C。
[0018]从1#碱性氧化液中取出阳极材料，放入配好的并加热至155°C的2 #碱性氧化液中氧化3h。3h后取出阳极材料，用去离子水冲洗干净、肥皂水浸洗lOmin、再用去离子水洗净，最后于恒温干燥箱中在155°C下干燥3h。
[0019]实施例3
依次用粒度为800#、1000#的砂纸把合金阳极材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中3ho 称取 65g Na0H，30g NaN02，2g K2S20s，0.36g Fe2 (S04)3，于装有 100ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成1#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至130°C。从丙酮溶液中取出阳极材料，用酒精把其表面擦拭干净，然后放入130°C的1#碱性氧化液中氧化3h。
[0020]称取255g NaOH，180g NaN02，10.5g K2S20s，2.25g Fe2 (S04) 3，于装有 300ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成2#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至170°C。
[0021]从1#碱性氧化液中取出阳极材料，放入配好的并加热至170°C的2 #碱性氧化液中氧化12h。12h后取出阳极材料，用去离子水冲洗干净、肥皂水浸洗lOmin、再用去离子水洗净，最后于恒温干燥箱中在155°C下干燥3h。
[0022]实施例4
依次用粒度为800#、1000#的砂纸把合金阳极材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中3ho 称取 55g Na0H，20g NaN02，lg K2S20s，0.23g Fe2 (S04)3，于装有 100ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成1#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至135°C。
[0023]从丙酮溶液中取出阳极材料，用酒精把其表面擦拭干净，然后放入135°C的1#碱性氧化液中氧化3h。
[0024]称取195g Na0H，90g NaN02，6g K2S20s，0.69g Fe2 (S04) 3，于装有 300ml 去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成2#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至155°C。
[0025]从1#碱性氧化液中取出阳极材料，放入配好的并加热至155°C的2 #碱性氧化液中氧化36h。
[0026]36h后取出阳极材料，用去离子水冲洗干净、肥皂水浸洗lOmin、再用去离子水洗净，最后于恒温干燥箱中在155°C下干燥3h。
【主权项】
1.一种耐蚀合金阳极表面成膜的处理方法，其特征在于:该方法在碱性条件下，在有氧化剂存在的条件下，金属合金阳极表面的金属离子可以被氧化成金属氧化物，从而在金属合金阳极表面可以形成一层致密的金属氧化物膜层。2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于:所述碱性条件由碱金属氢氧化物提供，其浓度范围为400~900g/L。3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于:所述氧化剂为强氧化剂，浓度范围为.100~600g/L NaN02、5?35g/L K2S20so4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于:所述苛性氧化液中，为了使金属合金阳极表面形成的金属氧化物膜层更加致密，溶液中添加了 Fe3+化合物，其浓度范围为0.3-2.5g/L05.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于:所述处理温度范围为110~170°C。6.如权利要求1-5任意之一所述的处理方法，其特征在于:所述处理方法具体包括以下步骤: (1)依次用粒度不同的砂纸把合金阳极材料的表面打磨光滑后，浸入丙酮溶液中l~3h;称取 400~650g/L NaOH, 150~300g/L NaN02，5~20g/L K2S20s，1.5~3.6g/L Fe2 (S04)3，于装有去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成1#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至.110-140 °C ； (2)从丙酮溶液中取出阳极材料，用酒精把其表面擦拭干净，然后放入1#碱性氧化液中氧化l~3h ；(3)称取650~85(^/1 NaOH，300?600g/L NaN02，20~35g/L K2S208, 3.6-7.5g/L Fe2(S04).3，于装有去离子水的聚四氟乙烯烧杯中溶解配制成2#碱性氧化液，再一起放置于油浴中加热至140~170°C，从1#碱性氧化液中取出阳极材料，放入2 #碱性氧化液中氧化3~48h ； (4)取出阳极材料，用去离子水冲洗干净、肥皂水浸洗lOmin、再用去离子水洗净，最后于恒温干燥箱中干燥l~3h。
【专利摘要】本发明涉及一种耐蚀合金阳极表面成膜的处理方法。本发明给出了在苛性氧化液中处理耐蚀合金阳极材料的全过程。本方法给出的耐蚀合金阳极表面成膜的处理方法操作简便，根据处理时间的长短及处理液浓度的大小可以制备所需厚度的膜层，能够经济简便的使阳极表面形成一层致密的金属氧化物膜层。
【IPC分类】C25D11/06
【公开号】CN105401198
【申请号】CN201510732553
【发明人】彭伟平, 李冬生, 杨建红, 李硕
【申请人】江苏奇纳新材料科技有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月3日