BR122013010012A2 - Componente, processo para sua produção, eletrodo e célula de eletrólise de alumínio - Google Patents

Componente, processo para sua produção, eletrodo e célula de eletrólise de alumínio Download PDF

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Abstract

componente, processo para sua produção, eletrodo e célula de eletrólise de alumínio. a presente invenção se refere a um componente compreendendo diboreto de titânio (tib~ 2~) e aditivos metais. a quantidade de aditivos metais selecionados pode resultar em produção de eletrodos tendo uma densidade e/ou porosidade talhada. os eletrodos podem ser duráveis e usados em ce´lulas de eletrólise de alumínio. a invenção se refere, ainda, a um processo para produção do referido componente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPONENTE, PROCESSO PARA SUA PRODUÇÃO, ELETRODO E CÉLULA DE ELETRÓLISE DE ALUMÍNIO.
Dividido do BR112012002034-0, depositado em 28.07.2010. Referência Cruzada a Pedido de Patente Relacionado
Este pedido de patente reivindica prioridade para pedido de patente provisório U.S. 61/229 083, intitulado Composição para fabricação de catodo umedecível em fusão de alumínio, depositado em 28 de julho de 2009, que é aqui incorporado por referência em sua totalidade. Antecedentes
Células de eletrólise de alumínio empregam um sistema de anodos e catodos. Tipicamente, o catodo é produzido de carbono amorfo, que é durável e barato. Entretanto, um catodo ou um componente catodo que tenha melhor capacidade de umedecimento com alumínio e permita espaçamento anodo - catodo mais próximo através de redução de movimento de alumínio fundido pode aperfeiçoar a eficiência termodinâmica. Diboreto de titânio (TiB2) é umedecível por metal alumínio, e foram feitos esforços para produção de catodos a partir de TiB2. Ver, Patente US 4 439 382 para Joo, Patente US 2 915 442 para Lewis, Patente US 3 028 324 para Ransley, Patente US 3 156 639 para Kibby, Patente US 3 314 876 para Ransley, Apr. 18, 1967, Patente US 3 400 061 para Lewis, Patente US 4 071 420 para Foster, Patente Canadense 922 384, 6 de março de 1973, e Patente Belga 882 992. Entretanto, é acreditado que nenhum catodo de TiB2 esteja atualmente em uso comercial.
Sumário da Descrição
Composições para fabricação de catodos umedecíveis para serem usados em células de eletrólise de alumínio são mostradas. Uma modalidade mostra uma composição compreendendo geralmente diboreto de titânio (TiB2). Em algumas modalidades, uma composição consiste essencialmente em diboreto de titânio e pelo menos um aditivo metal, 0 balanço sendo impurezas inevitáveis. Em algumas modalidades, o aditivo metal inclui
Co, Fe, Ni, e W, entre outros.
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Em uma abordagem, um eletrodo é produzido a partir da composição. O eletrodo inclui (i) diboreto de titânio, (ii) de cerca de 0,01 a cerca de 0,75% em peso de aditivos metais, e (iii) o balanço sendo impurezas inevitáveis. Em uma modalidade, os aditivos metais são selecionados do grupo consistindo em Fe, Ni, Co, e W, e suas combinações. Em uma modalidade, o eletrodo inclui não mais que cerca de 0,65% em peso dos aditivos metais. Em outras modalidades, o eletrodo inclui não mais que cerca de 0,60% em peso ou não mais que 0,55% em peso, ou não mais que cerca de 0,50% em peso, ou não mais que cerca de 0,45% em peso ou não mais que 0,40% em peso, ou não mais que cerca de 0,35% em peso dos aditivos metais. Em uma modalidade, o eletrodo inclui pelo menos 0,025% em peso dos aditivos de metais. Em outras modalidades, o eletrodo inclui pelo menos cerca de 0,050% em peso, ou pelo menos cerca de 0,075% em peso, ou pelo menos cerca de 0,10% em peso, dos aditivos de metais. O uso destas quantidades de aditivos metais em combinação com as baixas quantidades de inevitáveis impurezas facilita pelo menos parcialmente a produção e uso de eletrodos tendo apropriadas propriedades de densidade, elétricas e resistência à corrosão.
Por exemplo, os eletrodos podem ser fabricados a partir de pulverizados tendo composições similares àquela descrita acima. Em uma modalidade, os eletrodos podem ser fabricados usando convencionais processos de sinterização de pulverizado, tal como prensagem quente ou sinterização sem pressão, entre outros processos de sinterização de pulverizado. Sinterização é um processo de fabricação de objetos a partir de pulverizado, e inclui aquecimento de pelo menos um material em um forno de sinterização abaixo de seu ponto de fusão (sinterização de estado sólido) até as partículas do pulverizado aderirem umas às outras. Auxiliares de densificação, tais como os aditivos metais descritos acima, podem ser incorporados para produção de um corpo de composição de diboreto de titânio queimado denso. Os auxiliares de densificação podem facilitar sinterização através de produção de uma fase líquida durante aquecimento, permitindo que a energia (por exemplo, temperatura e/ou pressão) seja diminuída e a quantidade
3/12 total de aditivos de metais seja reduzida / restrita.
Com relação à temperatura de sinterização, os eletrodos podem ser produzidos através de sinterização em temperaturas de entre cerca de 1400°C a cerca de 2100°C. Em algumas modalidades, a temperatura pode estar na faixa de cerca de 1600°C a cerca de 2000°C. Em uma modalidade, processos de densificação assistida por pressão são usados para produção de eletrodos. Nestas modalidades, pressões de cerca de 6,86 MPa (70 kg/cm2) a pelo menos cerca de 34,32 Mpa (350 kg/cm2) podem ser aplicadas durante sinterização.
Como descrito acima, o uso dos aditivos metais nas quantidades descritas acima facilita densificação dos pulverizados em eletrodos. Em uma modalidade, os aditivos metais são selecionados de modo que o eletrodo produzido tem uma densidade de cerca de 80% a cerca de 99% de sua densidade teórica. A produção de eletrodos tendo uma densidade dentro desta faixa, facilita uso de longo termo em células de eletrólise de alumínio (por exemplo, usando anodos de carbono e/ou anodos inertes). Se a densidade é muito alta, os eletrodos podem rachar durante uso na célula. Se a densidade é muito baixa, o material pode não ter suficiente durabilidade.
Uma densidade teórica (pteoria) é a densidade mais alta que um material pode obter como calculada do peso atômico e estrutura de cristal.
Pteoria em que:
Nc = número de átomos em célula unitária
A = peso atômico [kg mol·1]
Vc = volume de célula unitária [m3]
Na = número de Avogadro [átomos mol'1]
Para os propósitos deste pedido de patente a densidade teórica é 4,52 g/cm3, que é a densidade teórica aproximada de T1B2 puro.
Em uma modalidade, o eletrodo tem uma densidade de pelo menos cerca de 85% de sua densidade teórica (isto é, > 3,842 g/cm3). Em outras modalidades, o eletrodo tem uma densidade de pelo menos cerca de
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86% (> 3,887 g/cm3), ou pelo menos cerca de 87% (> 3,932), ou pelo menos cerca de 88% (> 3,978 g/cm3), ou pelo menos cerca de 89% 4,023 g/cm3), ou pelo menos cerca de 90% (> 4,068 g/cm3) de sua densidade teórica. Em uma modalidade, o eletrodo tem uma densidade não maior que cerca de 98,0% de sua densidade teórica (< 4,430 g/cm3). Em outras modalidades, o eletrodo tem uma densidade não maior que cerca de 97,5% 4,407 g/cm3), ou não maior que cerca de 97,0% (< 4,384 g/cm3), ou não maior que cerca de 96,5% (< 4,362 g/cm3), ou não maior que cerca de 96,0% 4,339 g/cm3), ou não maior que cerca de 95,5% (< 4,317 g/cm3), ou não maior que cerca de 95,0% (< 4,294 g/cm3) de sua densidade teórica. Em algumas modalidades, os eletrodos têm uma densidade na faixa de cerca de 90% a 95% de sua densidade teórica (4,068 g/cm3 a 4,294 g/cm3), tal como de cerca de 91% a 94% de sua densidade teórica (4,113 g/cm3 a 4,249 g/cm3).
Eletrodos tendo uma densidade de 80-99% de teórica podem ter uma porosidade apropriada para uso em uma célula de eletrólise de alumínio. Porosidade total está relacionada à porcentagem da densidade teórica. Por exemplo, se um material tem uma densidade de cerca de 90% de sua densidade teórica, ele tem cerca de 10% de porosidade total (100% - 90% = 10%). Ou seja, a densidade teórica de 100% de um objeto menos a densidade real do objeto iguala sua porosidade total (TD-AD = TP). A porosidade total é as quantidades combinadas da porosidade aberta (aparente) e a porosidade fechada (TP = OP + CP). Uma porosidade aparente de um material pode ser determinada via princípio de Arquimedes como realizado em ASTM C373 - 88(2006) Standard Test Method for Water Absorption, Bulk Density, Apparent Porosity, e Apparent Specific Gravity of Fired Whiteware Products.
Geralmente, eletrodos produzidos usando as presentes composições podem realizar uma porosidade aparente de cerca de 0,01 a cerca de
20%. Em contraposição à sabedoria convencional, foi verificado que eletrodos tendo uma alta porosidade e baixa densidade foram duráveis em uso em uma instalação de célula de eletrólise de alumínio, como ilustrado nos exemplos abaixo. Em uma modalidade, a porosidade aparente está na faixa de 0,03 - 10%. Em uma outra modalidade, a porosidade aparente está na
5/12 faixa de 0,04-5%. Em uma outra modalidade, a porosidade aparente está na faixa de 0,05-4%.
Processos para produção de eletrodos podem incluir seleção de apropriada quantidade de aditivo metal em relação à densidade requerida. Em uma modalidade, e agora com referência a figura 1, um processo (100) pode incluir seleção de um aditivo metal selecionado do grupo consistindo em Fe, Ni, e Co, e suas combinações (110), seleção de uma densidade e/ou porosidade de um eletrodo a ser produzido (120), seleção de uma quantidade do aditivo metal para obter a selecionada densidade e/ou porosidade (130), combinação de quantidade selecionada de aditivo metal com um pulverizado de TB2 para produzir uma composição pulverizada combinada (140), e produzindo um eletrodo a partir da composição combinada (150), onde o eletrodo realiza uma densidade real e/ou porosidade que é substancialmente similar à densidade e/ou porosidade selecionada. Em uma modalidade, a densidade é selecionada. Em uma modalidade, a porosidade é selecionada. Em uma modalidade, ambas, a densidade e porosidade são selecionadas, com densidade sendo a consideração primária e a porosidade sendo a consideração secundária. Em uma modalidade, ambas, a densidade e porosidade são selecionadas, com porosidade sendo a consideração primária e a densidade sendo a consideração secundária. Em uma modalidade, ambas, a densidade e porosidade são selecionadas, com ambas, densidade e porosidade sendo de igual importância. Por sua vez, 0 eletrodo pode ser usado como um de um catodo e um anodo em uma célula de eletrólise de alumínio. O uso pode incluir passagem de eletricidade através de eletrodo enquanto o eletrodo está em comunicação com um banho de sal fundido da célula de eletrólise de alumínio. Em resposta, AI2O3 do banho de sal fundido pode ser reduzido a metal alumínio. Em uma modalidade, 0 eletrodo permanece inteiro e ausente de delaminação e/ou rachadura por pelo menos 120 dias de uso contínuo na célula de eletrólise de alumínio.
Para obter a densidade selecionada, uma certa quantidade de combinações de aditivo metal pode ser empregada.Por exemplo, composições para o eletrodo podem incluir pelo menos um dos aditivos metais de
6/12
Fe, Ni, Co e W e em uma faixa de cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,35% em peso, o balanço sendo TiB2 e impurezas inevitáveis, onde a quantidade total de aditivos metais não excede 0,75% em peso. Em uma modalidade, a composição inclui 0,01 a 0,10% em peso de cada um de Fe, Ni, e Co, e 0,01 a 0,35% em peso de W, o balanço sendo TiB2 e impurezas inevitáveis, onde a quantidade total de aditivos metais não excede 0,55% em peso. Em uma outra modalidade, a composição inclui 0,01 a 0,075% em peso de cada um de Fe, Ni, e Co e 0,01 a 0,20% em peso de W, o balanço sendo TiB2 e inevitáveis impurezas, onde a quantidade total de aditivos metais não excede 0,375% em peso. Em uma outra modalidade, a composição inclui 0,01 a 0,06% em peso de cada um de Fé, Ni, e Co, e 0,01 a 0,175% em peso de W, o balanço sendo TiB2 e inevitáveis impurezas, onde a quantidade total de aditivos metais não excede 0,35% em peso.
Em uma abordagem, um eletrodo inclui 0,01 a 0,14% em peso de Fe, 0,01 a 0,14% em peso Ni, 0,01 a 0,14% em peso de Co, e 0,01 a 0,45% em peso de W, o balanço sendo TiB2 e impurezas inevitáveis, onde a quantidade total de aditivos metais não excede 0,75% em peso. Em uma modalidade, o eletrodo inclui não mais que 0,10% em peso de cada um de Fe, Ni, e Co. Em uma outra modalidade, o eletrodo inclui não mais que 0,07% em peso de cada um de Fe, Ni, e Co. Em uma outra modalidade, o eletrodo inclui não mais que 0,05% em peso de cada um de Fe, Ni, e Co. Em uma modalidade o eletrodo inclui não mais que 0,30% em peso de W. Em uma modalidade, o eletrodo inclui não mais que 0,20% em peso de W.
Como aqui usado, impurezas inevitáveis e semelhantes significam constituintes que podem ser incluídos em uma composição (por exemplo, um eletrodo) outra que não os aditivos metais e TiB2 descritos acima. Impurezas inevitáveis podem ser incluídas na composição devido aos inerentes processos de fabricação usados para produzir a composição. Exemplos de impurezas inevitáveis incluem O e C, entre outros. Com relação a oxigênio, este elemento pode estar presente como uma impureza em quantidades de até cerca de 2,0% em peso. Em uma modalidade, não mais que cerca de 1,5% em peso de O são incluídos na composição. Em outras mo
7/12 dalidades, não mais que 1,25% em peso de O, ou não mais que 1,0% em peso de O, ou não mais que 0,75% em peso de O, ou não mais que cerca de 0,5% em peso de O, ou mesmo menos, é incluído na composição. Em alguns exemplos, o nível de oxigênio em um eletrodo pode ser de aproximadamente 0,5% em peso de modo a evitar anormal crescimento de grão durante produção do eletrodo.
Com relação a carbono, este elemento pode estar presente como uma impureza inevitável em quantidades de até cerca de 1,0% em peso. Em uma modalidade, não mais que cerca de 0,9% em peso de C é incluído na composição. Em outras modalidades, não mais que 0,8% em peso de C, ou não mais que cerca de 0,7% em peso de C, ou não mais que cerca de 0,6% em peso de C, ou não mais que cerca de 0,5% em peso, ou mesmo menos, é incluído na composição.
Uma mistura e ajuste dos aditivos metais podem ser incorporados em uma composição. Por exemplo, uma composição pode incluir somente um, dois ou três aditivos ao invés dos quatro descritos acima. Nestas situações, os aditivos podem ser incluídos na composição em quantidades similares àquelas descritas acima, e a composição potencialmente pode ser ajustada para incluir um pouco mais destes aditivos por conta da remoção do outro aditivo(s). Em algumas modalidades, substitutos para Fe, Ni, Co, ou W podem ser empregados, tais como Cr, Mn, Mo, Pt, Pd, para citar alguns. Estes substitutos de aditivo metal podem ser empregados em adição a, ou como um substituto para, os aditivos metais principais de Fe, Ni, Co, ou W.
Os eletrodos podem ser usados como um anodo ou catodo em uma célula de eletrólise de alumínio. Em uma modalidade, o eletro é um catodo. Em algumas modalidades, as placas podem ser usadas como catodos em uma configuração vertical, uma configuração horizontal, ou configuração inclinada (por exemplo, drenada), entre outras. Em uma modalidade, o eletrodo é umedecível, significando que o material produzido durante eletrólise (por exemplo, alumínio) pode tender a grudar sobre a superfície do eletrodo durante operações de eletrólise.
Em algumas modalidades, as composições podem ser usadas
8/12 para produção de outros componentes de uma célula de eletrólise de alumínio, tais como superestruturas de células, tubos de proteção, e outras aplicações em processamento de alumínio fundido ou fusão de alumínio em geral. Em uma modalidade, tubos de proteção de termopar podem incorporar as composições aqui mostradas. Em uma outra modalidade, as composições podem ser usadas para a construção de uma parede lateral de célula. Em alguns exemplos, as composições são capazes de prover polarização elétrica e/ou propriedades de resistência à corrosão, entre outras. Em alguns exemplos, as composições podem ser usadas como um revestimento ou como dopantes na fabricação de uma parte, entre outras técnicas de formação. Por exemplo, as composições podem ser adicionadas durante o processamento de partes queimadas. Em outros exemplos, as composições podem ser incorporadas como dopantes durante a fabricação física de uma parte (por exemplo, parede lateral de célula, tubos de proteção).
Produtos utilizando a composição mostrada podem ser fabricados em várias geometrias incluindo tubos, placas, bastões, para citar alguns. O tamanho e forma do produto final podem variar, dependendo das propriedades elétricas e mecânicas requeridas do catodo dentro de célula de eletrólise alumínio. Exemplos de tamanhos de placas eletrodos incluem placas quadradas tendo um comprimento / largura de cerca de 30,48 centímetros e uma espessura de cerca de 0,635 centímetro ou 1,7 centímetro, e barras retangulares tendo cerca de 10,16 centímetros de largura, cerca de 20,32 centímetros de comprimento, e espessura de cerca de 0,635 ou 1,7 centímetro. Em algumas modalidades, uma placa retangular é de cerca de 38,1 centímetros de largura, cerca de 55,88 centímetros de comprimento, e cerca de 2,54 ou 5,08 centímetros de espessura.
Breve Descrição do Desenho
A figura 1 é um fluxograma ilustrando uma modalidade de um processo para produção de eletrodos tendo uma densidade selecionada.
Descrição Detalhada
Exemplo 1
Três diferentes pulverizados de TiB2 tendo a constituição química
9/12 identificada na Tabela 1, abaixo, são produzidos através de combinação de pulverizados de TiB2 (por exemplo, via um combinador-V) com vários outros pulverizados (todos os valores são aproximados. Composição D é pulverizado TiB2 puro não contendo aditivos metais. Várias placas são fabricadas a partir de Composições A-D através de prensagem de composições em forma de placa usando uma prensa quente de escala comercial.
Tabela 1. Constituição química de placas A-D
Material (% em peso) Composição A Composição B Composição C Composição D
Fe 0,14 0,08 0,05 Desprezível
Ni 0,16 0,08 0,04 Desprezível
Co 0,16 0,08 0,04 Desprezível
W 0,49 0,31 0,16 Desprezível
TiB2 e impurezas inevitáveis Balanço Balanço Balanço Balanço
Densidade média (% de teórica) 98,9% 98,2% 94,9% 68,8%
Densidade de volume (g/cm3) 4,47 4,44 4,29 3,11
Porosidade aparente, 5 0,07 0,09 0,13 28,6
Aditivos metais totais (% em peso) 0,95% 0,55% 0,29% 0%
Placas fabricadas de composições A-C são expostas a um banho de sal fundido de uma célula de eletrólise de alumínio de escala piloto de 10 000 ampères. As placas fabricadas de Composição A falharam mos testes, mostrando separação / delaminação. Existe uma taxa de falha mista entre placas fabricadas de Composição B. As placas fabricadas a partir de composição C todas passam o teste, em que elas sobrevivem cerca de 120 dias de testes sem significante perda de espessura e sem separação / delaminação.
Placas fabricadas de Composição D, isto é, diboreto de titânio puro, são usinadas em cupons testes (por exemplo, 5,08 cm x 5,08 cm x
1,27 cm), e os cupons testes são expostos a banho de alumínio fundido tendo uma cobertura de sal em um cadinho de alumina. A temperatura do alumínio fundido foi comparável às condições usadas na célula de eletrólise de
10/12 alumínio usando anodos inertes (por exemplo, na faixa de 840-910°C). Os cupons testes foram expostos ao alumínio fundido por cerca de 480 horas. Após o período de exposição, os cupons testes são removidos quentes do cadinho e rapidamente resfriados com ar. Os cupons de teste são examinados por inspeção macroscópica e através de análise de microestrutura (por exemplo, via metalografia SEM). Um cupom teste passa se ele é (a) intacto como mostrado via inspeção macroscópica, e (b) não existe rachadura visualmente aparente devido a rachaduras enchidas com alumínio, como mostrado via a análise de microestrutura. Se qualquer critério não é satisfeito, o cupom teste é considerado uma falha. Os cupons testes fabricados de Composição D falharam, mostram ataque de limite de grão e desintegração após qualquer lugar de 7 a 20 dias de testes, ilustrando a inadequação de placas eletrodos de TiB2 puro.
Com relação a placas A e B, é teorizado, mas não sendo preso por esta teoria, que maior concentração de aditivos tais como os semelhantes de Ni, Co, Fe e/ou W, pode ter conduzido a rachadura de corrosão de tensão. Os maiores níveis de aditivos também podem ter conduzido a potenciais reações de expansão volumétrica entre os metais comumente usados e alumínio durante fabricação de metal. Entretanto, quando os níveis de aditivo metal são baixos o suficiente, rachadura de corrosão de tensão não é realizada (por exemplo, devido a insuficientes materiais para reação com o metal alumínio do banho).
Placas tendo uma densidade teórica muito alta, isto é, placas fabricadas de Composição A, e algumas fabricadas de Composição B, falham no teste. Isto indica que a densidade teórica deve estar abaixo de cerca de 98%. Realmente, placas fabricadas de composição C, que têm uma densidade de cerca de 95% de teórica, foram bem-sucedidas na passagem de testes pilotos. Assim, é antecipado que placas tendo uma densidade na faixa de 90-98% de teórica podem ser efetivamente usadas como eletrodos em uma célula de eletrólise de alumínio. Os aditivos metais notados podem ser úteis em produção de tais placas e com a apropriada porosidade.
Estes dados também sugerem que a quantidade total de aditivos
11/12 metais deve ser menos que 0,55% em peso. Entretanto, é antecipado que maiores quantidades de aditivos metais (por exemplo, até cerca de 0,75% em peso total) podem ser empregadas em algumas circunstâncias. Os dados também mostram que pelo menos alguns aditivos metais são requeridos; placas fabricadas de TiB2 puro (Composição D) foram o piro desempenho, indicando que pelo menos algum aditivo metal é requerido.
Exemplo 2
Similar ao Exemplo 1, várias combinações pulverizadas são produzidas através de combinação. A porcentagem em peso dos aditivos metais das várias amostras combinadas é provida na Tabela 2, abaixo, o balanço sendo TiB2 e impurezas inevitáveis. As amostras de pulverizado de TiB2 são prensadas em forma de placa usando uma prensa quente, de escala de laboratório. Após prensagem, as placas são usinadas em cupons de testes por exemplo, 5,08 cm x 5,08 cm x 1,27 cm).
Tabela 2 Constituição química de amostras 1-9
Amostra Material (% em peso) Add. Metal Total (% em peso) Densidade média (% de teórica) Porosidade aparente (%) Resultado
1 0,125 Ni 0,125 97,2 0,09 Passa
2 0,25 Ni 0,25 98,5 0,23 Passa
3 0,063 Fe 0,063 88,9 3,79 Passa
4 0,125 Fe 0,125 97,0 0,10 Passa
5 0,25 Fe 0,25 98,0 0,05 Passa
6 0,50 Fe 0,50 98,8 0,12 Falha
7 0,6 W 0,60 61,9 37,2 Falha
8 0,5 Fe + 0,6 W 1,1 99,6 0,07 Falha
9 0,05 de cada um de Fe, Ni, Co + 0,15 W 0,30 97,8 0,18 Passa
Os cupons de teste são expostos a um banho de alumínio fundido tendo uma cobertura de sal em um cadinho de alumina. A temperatura do alumínio fundido foi comparável às condições usadas em células de eletrólise de alumínio empregando anodos inertes (por exemplo, na faixa de 840910°C). Os cupons testes foram expostos ao alumínio fundido por cerca de
480 horas. Após o período de exposição, os cupons testes são removidos
12/12 quentes do cadinho e rapidamente resfriados com ar. Os cupons de teste são examinados através de inspeção macroscópica e através de análises de microestrutura (por exemplo, via metalografia SEM). Um cupom de teste passa se ele é (a) intacto como mostrado via inspeção macroscópica, e (b) não há rachadura visualmente aparente devido a rachaduras enchidas com alumínio, como mostrado via a análise de microestrutura. Se qualquer critério não é satisfeito, o cupom de teste é considerado uma falha.
Placas tendo uma densidade teórica muito alta, isto é, placas fabricadas de amostras 6 e 8 falharam no teste. Entretanto, placas tendo uma densidade abaixo de cerca de 98,5%, mas acima de cerca de 88,9% (de teórica) foram capazes de passar no teste. Similarmente, placas tendo uma densidade muito baixa, isto é, placas fabricadas de amostra 7, falharam no teste. Estes dados sugerem que qualquer um dos aditivos metais de Fe, Ni, e/ou Co pode ser selecionado como o aditivo metal tanto quanto os produtos finais tenham uma densidade de cerca de 85% a cerca de 98,5% da densidade teórica. Em alguns exemplos, W e/ou outros substitutos, descritos acima, podem ser usados no lugar de e/ou em adição aos aditivos metais Fe, Ni, e Co. Estes dados sugerem que a quantidade total de aditivos metais deve ser de menos que 0,50% em peso. Entretanto, é antecipado que maiores quantidades de aditivos metais (por exemplo, até cerca de 0,75% em peso total) podem ser empregadas em algumas circunstâncias.
Embora várias modalidades da presente exposição tenham sido descritas em detalhes, é aparente que modificações e adaptações daquelas modalidades ocorrerão àqueles versados na técnica. Entretanto, é para ser expressamente entendido que tais modificações e adaptações estão dentro do espírito e escopo da presente exposição.

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Componente, caracterizado pelo fato de que compreende:
    0,01 a 0,75% em peso de aditivos metais, sendo que os aditivos metais são selecionados do grupo consistindo em Cr, Mn, Mo, Pt, Po, Fe, Ni, Co e W, e suas combinações;
    o balanço sendo TiB2 e impurezas inevitáveis, sendo que as impurezas inevitáveis constituem menos que 2% em peso do componente; e sendo que o componente apresenta uma densidade de pelo menos cerca de 85% de sua densidade teórica.
  2. 2. Componente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma geometria selecionada do grupo consistindo em: um tubo, uma placa, um bastão.
  3. 3. Componente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um eletrodo para uso em uma célula de eletrólise de alumínio.
  4. 4. Eletrodo para uso em uma célula de eletrólise de alumínio, caracterizado pelo fato de que compreende:
    0,01 a 0,75% em peso de aditivos metais, sendo que os aditivos metais são selecionados do grupo consistindo em Cr, Mn, Mo, Pt, Po, Fe, Ni, Co e W, e suas combinações;
    o balanço sendo TiB2 e impurezas inevitáveis, sendo que as impurezas inevitáveis constituem menos que 2% em peso do eletrodo; e sendo que o eletrodo apresenta uma densidade de pelo menos cerca de 85% de sua densidade teórica.
  5. 5. Célula de eletrólise de alumínio, caracterizada pelo fato de que compreende o eletrodo como definido na reivindicação 4.
  6. 6. Processo, caracterizado pelo fato de que compreende:
    produzir um componente de TiB2 a partir de uma composição de
    TiB2, a dita composição de TiB2 compreendendo:
    0,01 a 0,75% em peso de aditivos metais, sendo que os aditivos metais são selecionados do grupo consistindo em Cr, Mn, Mo, Pt, Po, Fe, Ni,
    Co e W, e suas combinações;
    2/2 o balanço sendo TiB2 e impurezas inevitáveis, sendo que as impurezas inevitáveis constituem menos que 2% em peso do eletrodo; e sendo que o componente de TiB2 apresenta uma densidade de pelo menos cerca de 85% de sua densidade teórica.
  7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção compreende ainda:
    (a) pressionar a composição de TiB2; e (b) sinterizar a composição de TiB2 pressionada para gerar o componente de TiB2.
  8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende formar o componente de TiB2, o dito componente compreendendo uma geometria selecionada do grupo consistindo em: uma placa, um bastão, e um tubo.
  9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção compreende ainda sinterizar, sem pressão, a composição de TiB2 para gerar o componente de TiB2.
  10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção compreende ainda sinterizar a composição de TiB2 a uma temperatura entre cerca de 1400°C e cerca de 2100°C.
  11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa de produção compreende ainda pressionar a composição de TiB2 a uma pressão de cerca de 6,86 MPa (70 kg/cm2) a pelo menos cerca de 34,32 MPa (350 Kg/cm2).
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