CN105401175A - 阳极装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阳极装置。公开的实施例内容涉及惰性阳极，该惰性阳极与电解槽电连接，使得导体棒与惰性阳极连接以便由电流源给惰性阳极供应电流，其中惰性阳极将电流引入电解浴内以生产有色金属(其中电流经由阴极离开电解槽)。

Description

阳极装置
相关申请的交叉引用
本专利申请是在2014年9月8日提交的美国专利申请No.62/047,423的非临时申请，并且要求美国专利申请No.62/047,423的优先权，该美国专利申请No.62/047,423全文以提及方式并入本文。
技术领域
一般地，本公开内容涉及包含引脚的惰性阳极装置，其中该引脚延伸到阳极体内以达某一位置(例如，在阳极体中的孔眼内的深度)。更特别地，本公开内容涉及包含用于提供到阳极体的电连接和机械连接的引脚的惰性阳极装置，其中引脚延伸到阳极体内以达阳极体的总长度的某一部分，并且被定位于阳极内(例如，在阳极孔眼内)使得在阳极的操作期间(即，在生产有色金属的电解槽中)，引脚位于浴-蒸汽界面上方。
背景技术
惰性阳极与电解槽电连接，使得导体棒与惰性阳极连接以便由电流源给惰性阳极供应电流，其中惰性阳极将电流引入电解浴内以生产有色金属(其中电流经由阴极离开电解槽)。
发明内容
不约束于特定的机制或理论，可以相信，当要么(a)在阳极体中的孔眼内的引脚处，要么(b)在蒸汽区内测量时，在本公开内容中的阳极-引脚连接的一种或多种实施例可为阳极引脚提供增强的耐腐蚀性，其中引脚延伸到阳极体上方(即，电解浴上方，和/或在难熔材料(refractory)封装内)。
不约束于特定的机制或理论，可以相信，当引脚延伸到浴-蒸汽界面下方时，引脚被腐蚀，这能够影响阳极组件的效率和寿命(例如，消弱机械连接，和/或增加电连接处的电阻率)。在本公开内容的一种或多种实施例中，高强度的材料(例如，不锈钢、镍合金、铜、铜合金，或者它们的结合)延伸足够的长度以达阳极体内，以便提供机械连接和电连接，但没有延伸到浴-蒸汽界面以下，使得通过这种配置减少，防止和/或消除对引脚的腐蚀。
不约束于特定的机制或理论，当填充材料(例如，铜、贵金属，或者它们的合金)被用作引脚或者被定位于阳极上方及引脚周围，使得填充材料接触蒸汽空间(例如，在浴-蒸汽界面上方的区域)时，填充材料受到在蒸汽空间和/或难熔材料体内的腐蚀性气体侵袭。
在某些实施例中，填充材料(例如，拉长的部件、颗粒材料和/或鞘层)被定位于(1)引脚与阳极体之间，和/或被定位于(2)引脚底部的下方，进入浴-蒸汽界面下方的位置。填充材料的非限制性实例包括：铜、贵金属和/或它们的合金。以这样的实施例，引脚被构造成可抵抗腐蚀，而填充材料(例如，定位于引脚的周围和/下方)促进并被配置用于促进通过阳极体的长度且离开阳极进入周围的电解质浴内的电流的高效传输。
在本公开内容的一个方面中，提供了一种装置，包含：具有至少一个侧壁的阳极体，其中该侧壁被配置为沿圆周包围其内的孔眼，该孔眼具有位于阳极体顶部的上开口且被配置为轴向延伸到阳极体之内；以及具有与电流源连接的第一端部以及与第一端部相对的第二端部的引脚，其中第二端部被配置为经由阳极体的上开口向下延伸到孔眼之内并且终止于在孔眼内的位于阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置。
在某些实施例中，阳极体包含陶瓷材料、金属材料、金属陶瓷(cermet)材料，以及它们的结合。
在某些实施例中，阳极体为椭圆形、圆柱形、矩形、方形、平板形(一般是平的)、其他几何形状(例如，三角形、五边形、六边形等)。
在某些实施例中，引脚与阳极体直接键合。
在某些实施例中，引脚的第一端部被配置为配入(fitinto)/保留于难熔材料(例如，阳极组件的一部分)内。
在某些实施例中，引脚的长度足以(足够长)给阳极体提供机械支持，并且足以(足够短)防止对孔眼内的引脚的腐蚀(即，使引脚位于浴-蒸汽界面上方)。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种装置，包含：具有至少一个侧壁的阳极体，其中该侧壁被配置用于沿圆周包围其内的孔眼，该孔眼具有位于阳极体顶部的上开口且被配置为轴向延伸到阳极体之内；具有与电流源连接的第一端部以及与第一端部相对的第二端部的引脚，第二端部被配置为经由阳极体的上开口向下延伸到孔眼之内并且终止于在孔眼内的位于阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置；以及保留于阳极体的内表面与引脚之间的孔眼内的填充物，其中该填充物被配置用于促进在引脚和阳极体之间的电联通(electricalcommunication)。
在某些实施例中，引脚被配置用于(a)给阳极体提供电流源以及(b)给阳极体提供机械支持。
在某些实施例中，棒材/部件具有与引脚相同的尺寸。在某些实施例中，部件具有与引脚不同的尺寸(较大的截面，较小的截面，变化的或锥形的截面)。
在某些实施例中，部件与引脚的第二端部重叠。
在某些实施例中，部件在引脚周围向上延伸到孔眼之内(例如，整体的鞘层和部件)。
在某些实施例中，引脚的截面为：圆形、椭圆形、方形、矩形、五边形、六边形，以及它们的结合。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种装置，包含：包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁的阳极体，该孔眼具有位于阳极体顶部的上开口；配置为向下延伸到阳极体的上开口之内且终止于在孔眼内的位于阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置的引脚，配置为附接于引脚且与引脚的第二端部的一部分重叠的导电部件，其中该导电部件被配置为向下延伸到孔眼之内以达浴-蒸汽界面下方的位置，其中该导电部件包含耐浴材料(bath-resistantmaterial)；以及保留于孔眼内且配置用于促进引脚、导电部件及阳极体之间的电联通的导电颗粒材料。
在某些实施例中，在引脚与导电部件之间的重叠不大于155mm(例如，引脚与阳极体的整体重叠)。在某些实施例中，导电部件与引脚间具有至少一些重叠。在某些实施例中，导电部件与引脚间具有显著的重叠(例如，大于50％)，指的是引脚保留于阳极体内的部分。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种装置，包含：包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁的阳极体，该孔眼具有位于阳极体顶部的上开口；配置为向下延伸到阳极体的上开口之内且终止于在孔眼内的位于阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置的引脚，配置为附接于引脚且向下延伸到孔眼内以达浴-蒸汽界面下方的位置的导电部件，其中该导电部件包含耐浴材料；以及保留于孔眼内且配置用于促进引脚、导电部件及阳极体之间的电联通的导电颗粒材料。
在某些实施例中，附接机制包括一种或多种上述附接方法的结合。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种装置，包含：包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁的阳极体，该孔眼具有位于阳极体顶部的上开口；配置为向下延伸到阳极体的上开口之内且终止于在孔眼内的位于阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置的引脚，配置为包围着引脚的鞘层，其中该鞘层被配置为沿着引脚的位于阳极体的孔眼内的部分延伸；以及配置为保留于引脚和鞘层之间的孔眼内以促进引脚、鞘层及阳极体之间的电联通的导电颗粒材料。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种装置，包含：包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁的阳极体，该孔眼具有位于阳极体顶部的上开口；配置为向下延伸到阳极体的上开口之内且终止于在孔眼内的位于阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置的引脚，配置为附接于引脚且向下延伸到孔眼内以达浴-蒸汽界面下方的位置的部件(例如，耐浴部件)；配置为包围着引脚的鞘层，其中该鞘层被配置为沿着引脚的一部分延伸，以及配置为保留于引脚、鞘层及部件之间的孔眼内且促进引脚、鞘层、部件及阳极体之间的电联通的导电颗粒材料。
在某些实施例中，鞘层位于阳极体的孔眼内(例如，没有延伸到阳极体的顶部的上方)。
在某些实施例中，鞘层向上延伸到阳极体的表面的上方以达难熔材料的下表面(例如，该难熔材料容纳着引脚的第一端部)。
在某些实施例中，鞘层向上延伸到难熔材料内。
在某些实施例中，鞘层被配置用于与导电部件的至少一部分重叠。
如同本文所使用的，“阳极”意指电流用以进入电解槽的正电极(或端子)。在某些实施例中，阳极由导电材料构成。阳极材料的一些非限制性实例包括：金属、金属合金、金属氧化物、陶瓷、金属陶瓷，以及它们的结合。
如同本文所使用的，“阳极组件”包含与支持件连接的一个或多个阳极。在某些实施例中，阳极组件包含：阳极、阳极引脚、填充材料(有时称为阳极-引脚连接材料)、支持件(例如，难熔材料块以及其他耐浴材料)，以及电气总线工件(electricalbuswork)。
如同本文所使用的，“支持件”意指用于使别的对象保持于原位的部件。在某些实施例中，支持件是使阳极保持于原位的结构。在一种实施例中，支持件有助于电气总线工件与阳极的电连接。在一种实施例中，支持件由可抵抗腐蚀性浴的侵蚀的材料构成。例如，支持件由包括例如难熔材料在内的绝缘材料构成。在某些实施例中，多个阳极与支持件连接(例如，机械连接和电连接)(例如，可拆卸的附接)，该支持件是可调整的且能够在电解槽内升高，降低或以其他方式移动。
如同本文所使用的，“电气总线工件”指的是一个或多个构件的电连接器。例如，阳极、阴极和/或其他电解槽构件能够通过电气总线工件将构件连接到一起。在某些实施例中，电气总线工件包含在阳极内的引脚连接器、连接阳极和/或阴极的布线、各种电解槽构件的(或它们之间的)电路，以及它们的结合。
如同本文所使用的，“阳极体”意指：阳极的物理结构(例如，包括顶部、底部和侧壁)。
如同本文所使用的，“侧壁”意指：形成对象的壁面的表面。
如同本文所使用的，“沿圆周包围”意指：包围表面的外缘。作为非限制性的实例，沿圆周包围包括不同的几何形状(例如，同心包围，外切)等。
如同本文所使用的，“电解质浴(electrolytebath)”(有时可互换地称为浴(bath))指的是具有至少一种待还原(例如，经由电解过程)的金属的液化浴。电解浴组成(在铝电解浴内)的非限制性实例包含：NaF-AlF3、NaF、AlF3、CF2、MgF2、LiF、KF，以及它们的结合——具有溶解的氧化铝。
如同本文所使用的，“熔融”意指通过加热而为可流动的形式(例如，液体)。作为非限制性的实例，电解浴处于熔融形式(例如，至少约为750℃)。作为另一实例，形成于槽底的金属产物(例如，有时称为“金属垫”)处于熔融形式。
在某些实施例中，熔融的电解质浴/槽的工作温度为：至少大约750℃；至少大约800℃；至少大约850℃；至少大约900℃；至少大约950℃；或者至少大约975℃。在某些实施例中，熔融的电解质浴/槽的工作温度为：不大于大约750℃；不大于大约800℃；不大于大约850℃；不大于大约900℃；不大于大约950℃；或者不大于大约975℃。
如同本文所使用的，“蒸汽”意指：气体形式的物质。在某些实施例中，蒸汽包括与电解过程的苛性和/或腐蚀性排气混合的环境气体。
如同本文所使用的，“蒸汽空间”指的是电解槽内的顶部空间，位于电解质溶质的表面上方。
如同本文所使用的，“界面”指的是被视为两个主体、空间或相态(phase)的交界的表面。
如同本文所使用的，“浴-蒸汽界面”指的是浴的表面，该表面是蒸汽空间和液体(熔融)电解质浴这两个相态的交界。
如同本文所使用的，“金属产物”意指通过电解生产出的产物。在一种实施例中，金属产物作为金属垫形成于电解槽的底部。金属产物的一些非限制性实例包括：铝、镍、镁、铜、锌和稀土金属。
如同本文所使用的，“至少”意指大于或等于。
如同本文所使用的，“孔眼”意指：到某物之内的开口。
如同本文所使用的，“引脚”意指：用来将物体连接到一起的材料块。在某些实施例中，引脚是导电材料。在某些实施例中，引脚被配置为将阳极体电连接至电气总线工件以便给电解槽提供电流(经由阳极)。在某些实施例中，引脚被配置用于在结构上支持阳极体，因为阳极体附接于引脚且从引脚上悬下。在某些实施例中，引脚为不锈钢、镍、镍合金、铬镍铁合金(Inconel)、铜、铜合金或者防腐蚀钢。在某些实施例中，引脚被配置为延伸到阳极体之内(例如，到孔眼内)达某一深度，以便给阳极体提供机械支持和电联通，但是引脚位置没有向下延伸到浴-蒸汽界面下方。在某些实施例中，引脚被配置为与阳极体重叠。
在某些实施例中，引脚与阳极体的重叠为：至少25mm、至少30mm、至少35mm、至少40mm、至少45mm、至少50mm、至少55mm、至少60mm、至少65mm、至少70mm、至少75mm、至少80mm、至少85mm、至少90mm、至少95mm、至少100mm、至少105mm、至少110mm、至少115mm、至少120mm、至少125mm、至少130mm、至少135mm、至少140mm、至少145mm、至少150mm，或者至少155mm。
在某些实施例中，引脚与阳极体的重叠为：不大于25mm、不大于30mm、不大于35mm、不大于40mm、不大于45mm、不大于50mm、不大于55mm、不大于60mm、不大于65mm、不大于70mm、不大于75mm、不大于80mm、不大于85mm、不大于90mm、不大于95mm、不大于100mm、不大于105mm、不大于110mm、不大于115mm、不大于120mm、不大于125mm、不大于130mm、不大于135mm、不大于140mm、不大于145mm、不大于150mm，或者不大于155mm。
如同本文所使用的，“附接”意指：将两个或更多个物体连接到一起。在某些实施例中，引脚附接于阳极体。在某些实施例中，引脚通过下列项机械附接于阳极体：紧固件、螺杆、螺纹配置(例如，在引脚上)、配合螺纹配置(例如，在阳极体内的孔眼的内表面上和在引脚上)等。在某些实施例中，引脚经由焊接(例如，电阻焊或者其他类型的焊接)附接于阳极体。在某些实施例中，引脚经由直接烧结(即，将阳极体直接烧结到引脚上)附接于阳极体。
在某些实施例中，引脚包含具有配置为终止于浴-蒸汽界面上方的上部的复合材料(composite)，其中该上端部选自：不锈钢、钢、镍、镍合金、铜、铜合金，以及它们的结合。在某些实施例中，该上部被配置用于：(1)将阳极体附接于结构支持件并且(2)与电气总线工件和阳极体电联通以通过引脚将电流从电气总线工件引导到阳极体(例如，并且进入保留于电解槽内的电解质浴)。在某些实施例中，引脚包含选自下列项的下部：Cu、Pt、Pd及各自的合金，以及它们的结合。在某些实施例中，该下部被配置为至少从上部的下端部开始/延伸出，并且延伸到浴-蒸汽界面下方(例如，在引脚延伸的阳极体内一直延伸，与引脚部分重叠，或者从引脚的下端部开始)。在某些实施例中，上部和下部相互附接并被配置用于提供与阳极体间的电联通(例如，通过及到达阳极体的直流)。
如同本文所使用的，“导电材料”意指：具有将电(或热)从一个地方移至另一个地方的能力的材料。
如同本文所使用的，“填充物”意指：用于填充其他两个对象之间的空间或空隙的材料。在某些实施例中，该填充物被配置用于将阳极体附接于引脚。机械填充物(例如，非导电填充物)的非限制性实例包括灌浆、浇注料、水泥以及它们的结合。在某些实施例中，该填充物被配置用于将引脚电连接至阳极体。在某些实施例中，填充物的非限制性实例包括：颗粒材料、鞘层、部件，以及它们的结合。导电性填充材料的非限制性实例包括：铜、铜合金、贵金属(例如，Pt、Pd、Ag、Au)以及它们的结合。
如同本文所使用的，“颗粒材料”意指：包含颗粒的材料。在某些实施例中，颗粒材料是导电性的。在一种实施例中，颗粒材料是铜丸。颗粒材料的其他非限制性实例包括：贵金属(例如，铂、钯、金、银，以及它们的结合)。作为非限制性的实例，颗粒材料包含：金属泡沫(例如，铜泡沫)、大的或小的丸粒(例如，配置为适配于引脚和阳极体之间和/或于阳极孔眼内)、涂料和/或粉末。颗粒材料的其他尺寸和形状同样可使用，只要它们可填充在引脚和阳极体之间的空隙(或者在引脚下方的、在阳极体的孔眼内的部分)并且促进在阳极体和引脚之间的电连接以给阳极提供电流。
如同本文所使用的，“部件”意指：长度大于宽度的固体材料块。在某些实施例中，部件是导电性的。在某些实施例中，部件附接于引脚。在某些实施例中，部件被配置用于与引脚的一部分(例如，第二端部)重叠，并且向下延伸到孔眼内以达浴-蒸汽界面下方的位置。在某些实施例中，部件被配置为附接于引脚的第二端部并且向下延伸到孔眼内超出浴-蒸汽界面。在某些实施例中，部件至少延伸到浴-蒸汽界面下方，以接近阳极体内的内孔/孔眼的底部。在一种实施例中，部件是铜。部件(有时称为导电棒)材料的其他非限制性实例包括：贵金属(例如，铂、钯、金、银，以及它们的结合)。在一种实施例中，部件被配置为机械附接于引脚。在某些实施例中，部件被配置为以螺纹啮合附接于引脚。在某些实施例中，部件被焊接到引脚上。在某些实施例中，部件被压配到引脚上。在某些实施例中，部件被焊接到引脚上。
在某些实施例中，在引脚(例如，指的是引脚保留于阳极体内的部分)与部件(有时称为导电部件)之间的重叠不大于155mm(例如，引脚与阳极体的整体重叠)。
在某些实施例中，引脚(例如，引脚在阳极体内的部分)与导电部件的重叠为：至少25mm、至少30mm、至少35mm、至少40mm、至少45mm、至少50mm、至少55mm、至少60mm、至少65mm、至少70mm、至少75mm、至少80mm、至少85mm、至少90mm、至少95mm、至少100mm、至少105mm、至少110mm、至少115mm、至少120mm、至少125mm、至少130mm、至少135mm、至少140mm、至少145mm、至少150mm，或者至少155mm。
在某些实施例中，引脚(例如，引脚在阳极体内的部分)与导电部件的重叠为：不大于25mm、不大于30mm、不大于35mm、不大于40mm、不大于45mm、不大于50mm、不大于55mm、不大于60mm、不大于65mm、不大于70mm、不大于75mm、不大于80mm、不大于85mm、不大于90mm、不大于95mm、不大于100mm、不大于105mm、不大于110mm、不大于115mm、不大于120mm、不大于125mm、不大于130mm、不大于135mm、不大于140mm、不大于145mm、不大于150mm，或者不大于155mm。
如同本文所使用的，“鞘层(sheath)”意指：在对象上的紧密配合的覆盖。
在某些实施例中，鞘层包含导电材料。在一种实施例中，导电鞘层是铜。鞘层材料的其他非限制性实例包括：贵金属(例如，铂、钯、金、银、它们的合金、铜合金，以及它们的结合)。在一种实施例中，导电鞘层适配于引脚的至少一部分之上。
在某些实施例中，鞘层包含非导电材料(例如，导电性比引脚差)。在一种实施例中，导电鞘层是氧化铝。在一种实施例中，非导电鞘层适配于引脚的至少一部分之上。
在某些实施例中，鞘层具有以下厚度：至少25微米、至少50微米、至少75微米，或者至少100微米。在某些实施例中，鞘层具有以下厚度：至少150微米、至少200微米、至少250微米、至少300微米、至少350微米、至少400微米、至少450微米、至少500微米、至少550微米、至少600微米、至少650微米、至少700微米、至少750微米、至少800微米、至少850微米、至少900微米，或者至少950微米。在某些实施例中，鞘层具有以下厚度：至少1mm、至少1.5mm、至少2mm、至少2.5mm、至少3mm、至少3.5、至少4mm、至少4.5mm、至少5mm、至少5.5mm、至少6mm、至少6.5mm、至少7mm、至少7.5mm、至少8mm、至少8.5mm、至少9mm、至少9.5mm、至少10mm、至少10.5mm、至少11mm、至少11.5mm、12mm、至少12.5mm，或者至少13mm。
在某些实施例中，鞘层具有以下厚度：不大于25微米；不大于50微米；不大于75微米；或者不大于100微米。在某些实施例中，鞘层具有以下厚度：不大于150微米、不大于200微米、不大于250微米、不大于300微米、不大于350微米、不大于400微米、不大于450微米、不大于500微米、不大于550微米、不大于600微米、不大于650微米、不大于700微米、不大于750微米、不大于800微米、不大于850微米、不大于900微米，或者不大于950微米。在某些实施例中，鞘层具有以下厚度：不大于1mm、不大于1.5mm、不大于2mm、不大于2.5mm、不大于3mm、不大于3.5、不大于4mm、不大于4.5mm、不大于5mm、不大于5.5mm、不大于6mm、不大于6.5mm、不大于7mm、不大于7.5mm、不大于8mm、不大于8.5mm、不大于9mm、不大于9.5mm、不大于10mm、不大于10.5mm、不大于11mm、不大于11.5mm、12mm、不大于12.5mm，或者不大于13mm。
在某些实施例中，鞘层经由焊接附接于引脚。在某些实施例中，鞘层机械经由螺纹啮合附接于引脚(例如，鞘层的内部和引脚的外部两者都带螺纹，使得它们被配置为相互配合地连接)。在某些实施例中，鞘层被焊接到引脚的表面上。在某些实施例中，鞘层被卷绕于引脚周围并且收缩配合到引脚上。在某些实施例中，鞘层被铆接到引脚上。
上文所提到的本发明的各个方面可以结合起来以得到具有用于提供到阳极体的机械连接和电连接的引脚的惰性阳极装置，其中该引脚向下延伸到阳极体的孔眼内并被定位，使得引脚的下端部位于浴-蒸汽界面上方。
本发明的这些及其他方面、优点和新特征将在随后的描述中部分阐明，并且对于研究了下面的描述和附图的本领域技术人员而言将变得明显，或者可以通过实施本发明来了解。
附图说明
图1示出了根据本公开内容的惰性阳极装置的一种实施例的示意性剖面侧视图。图1示出了惰性阳极装置的一种实施例，在该惰性阳极装置中，引脚12直接附接于阳极体30(例如，经由直接烧结键合的方法)并且被配置为经由孔眼34延伸到阳极体30之内，以达位于浴-蒸汽界面22上方的位置。
图2示出了根据本公开内容的惰性阳极装置的另一种实施例的示意性剖面侧视图。图2示出了惰性阳极装置的一种实施例，在该惰性阳极装置中，引脚12附接于阳极体30，填充材料42(例如，颗粒材料和/或鞘层)位于阳极体30的引脚12和孔眼34之间，其中引脚12被配置为经由孔眼34延伸到阳极体30之内，以达位于浴-蒸汽界面22上方的位置。
图3示出了根据本公开内容的惰性阳极装置的又一种实施例的示意性剖面侧视图。图3示出了惰性阳极装置的一种实施例，在该惰性阳极装置中，引脚12(该引脚12终止于浴-蒸汽界面22上方的位置)附接于阳极体30，部件48从引脚12向下延伸到孔眼34内(在浴-蒸汽界面22下方)，颗粒材料44延伸于阳极体30的(a)引脚12及部件48和(b)孔眼34之间。图3示出了在部件48与引脚12的第二端部之间的重叠区。
图4示出了根据本公开内容的惰性阳极装置的再一种实施例的示意性剖面侧视图。图4示出了惰性阳极装置的一种实施例，在该惰性阳极装置中，引脚12(该引脚12终止于浴-蒸汽界面22上方的位置)附接于阳极体30，部件48从引脚12向下延伸到孔眼34内(在浴-蒸汽界面22下方)，颗粒材料44延伸于阳极体30的(a)引脚12及部件48与(b)孔眼34之间。图4示出了引脚12的第二端部与部件48的直接附接(即，在引脚12与部件48之间没有重叠)。
图5示出了根据本公开内容的惰性阳极装置的又一种实施例的示意性剖面侧视图。图5示出了惰性阳极装置的一种实施例，在该惰性阳极装置中，引脚12(该引脚12终止于浴-蒸汽界面22上方的位置)附接于阳极体30，鞘层46包围着引脚12并且颗粒材料44延伸于阳极体30的(a)鞘层46和(b)孔眼34之间。
图6示出了根据本公开内容的惰性阳极装置的另外一种实施例的示意性剖面侧视图。图6示出了惰性阳极装置的一种实施例，在该惰性阳极装置中，引脚12由鞘层46包封着，其中引脚12终止于浴-蒸汽界面22上方的位置。引脚12附接于部件48，部件48从引脚12向下延伸到孔眼34内，以达在浴-蒸汽界面22下方的位置。存在延伸于阳极体30的(a)鞘层46及部件48和(b)孔眼34之间的颗粒材料44。
具体实施方式
现在将详细参考实际的及预测的示例，这些示例(与附图以及前面关于它们的描述结合)至少部分有助于说明本发明的各种相关实施例。
腐蚀与引脚长度(浴-蒸汽界面的上方与下方)
实验已完成，用于评价(a)延伸穿过浴-蒸汽界面达到浴的表面下方的位置的引脚的腐蚀，这与(b)根据本公开内容的一种或多种实施例的引脚(即，延伸到阳极体内但终止于浴-蒸汽界面上方的位置的引脚)进行对比。在这个比较实验中，阳极体材料、引脚材料及填充材料(例如，铜丸)是相同的，尽管阳极引脚的结构在以下方面不同：根据本公开内容的实施例的引脚在浴-蒸汽界面上方的位置端接于阳极体之内，从而在一个阳极内提供比另一个阳极中的引脚更短的引脚。
这两个阳极在电解槽内工作一段时间，电解质浴处于用于主要有色金属(例如，铝)生产的温度。这两个阳极被从电解槽中移走并被检查，以便评估引脚长度对引脚腐蚀的影响。经目测观察，可证实组件(a)的引脚(即，延伸到浴-蒸汽界面下方的引脚)受到比组件(b)的引脚(即，定位于浴-蒸汽界面上方的位置的引脚)更多的腐蚀。如同所观察到的，组件(a)的结果是阳极材料被腐蚀且向外膨胀，然而，与其形成鲜明对比的是，组件(b)在填充材料(例如，铜颗粒)和阳极体之间以及在引脚和阳极体之间提供了干净的界面。
经目测检查，与在组件(b)内相对没怎么观察到的腐蚀性产物相比，在组件(a)中的阳极组件内的腐蚀性产物的总量很大。不约束于特定的机制或理论，可以认为对延伸到浴-蒸汽界面下方的引脚的腐蚀来自发生于浴-蒸汽界面下方的浴内的对引脚的氟化物侵蚀。不约束于特定的机制或理论，可以相信，这种腐蚀产物归因于定位于浴-蒸汽界面下方的引脚，其中相信腐蚀产物的堆积会导致阳极体在向外的方向上凸出(可能会导致开裂)。不约束于特定的机制或理论，可以相信，通过经由类似于组件(b)的引脚来避免腐蚀产物，腐蚀产物的出现和堆积将会得到防止，同时提高在金属生产期间于浴内的阳极的稳定性。
阳极制造：
生产阳极体的非限制性实例包括：在相应的美国专利7,235,161中公开的挤压烧结、熔融铸造以及浇铸，该专利7,235,161全文以提及方式并入本文。一旦阳极体被形成，引脚和填充物材料(如果正被使用)就并入阳极体之内。例如，如果鞘层被使用，则它在引脚/鞘层结合被插入阳极体内之前附接于引脚。例如，如果填充物(例如，导电填充物)被使用，则引脚被布置于阳极体的孔眼内，并且填充物(例如，形式为颗粒材料)被插入阳极体的引脚和孔眼的内表面之间的空隙内。例如，如果部件(例如，拉长的部件、棒材)被使用，则它在引脚和部件被插入阳极体的孔眼内之前附接于引脚。例如，如果非导电填充材料被使用(例如，用于提供机械附接和/或将引脚和/或填充材料密封到阳极体中的孔眼内)，则非导电填充材料被添加到阳极体的上端部。在某些实施例中，非导电填充物被配置为至少部分地延伸到阳极体中的孔眼内。在某些实施例中，非导电填充材料被配置为位于阳极体的顶上，靠近孔眼的上端部，并且在其从阳极体向上延伸时包围着引脚。
附图标记
阳极组件10
引脚12
第一端部14
第二端部16
难熔材料18
电流源20
浴-蒸汽界面22
蒸汽空间24
浴26
阳极体30
上开口32
孔眼34
上端部36
下端部38
阳极侧壁40
引脚-阳极重叠(例如，按阳极的总长度测量的百分比)
填充物42
颗粒44
鞘层46
部件48(例如，棒材)
虽然本发明的各种实施例已经进行了详细描述，但是应当了解，本领域技术人员将会想得到这些实施例的修改和改动。但是，应当清楚地理解，这样的修改和改动属于本发明的概念和范围。

Claims (23)

1.一种阳极装置，包含：
具有至少一个侧壁的阳极体，其中所述侧壁被配置为沿圆周包围其内的孔眼，所述孔眼具有在所述阳极体的顶部的上开口并且被配置为轴向延伸到所述阳极体之内；以及
引脚，具有：
与电流源连接的第一端部，以及
与所述第一端部相对的第二端部，其中所述第二端部被配置为经由所述阳极体的所述上开口向下延伸到所述孔眼内并且终止于所述孔眼内的位于所述阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置。
2.根据权利要求1所述的阳极装置，其中所述阳极体包含陶瓷材料、金属材料、金属陶瓷材料，以及它们的结合。
3.根据权利要求1所述的阳极装置，其中所述阳极体为椭圆形、圆柱形、矩形、方形、平板形、三角形、五边形、六边形，以及它们的结合。
4.根据权利要求1所述的阳极装置，其中所述引脚与所述阳极体直接键合。
5.根据权利要求1所述的阳极装置，其中所述引脚的第一端部被配置为配入难熔材料内并保留于其内。
6.根据权利要求1所述的阳极装置，其中所述引脚的长度足以对所述阳极体提供机械支持并且足以防止对所述孔眼内的所述引脚的腐蚀。
7.一种阳极装置，包含：
具有至少一个侧壁的阳极体，其中所述侧壁被配置为沿圆周包围其内的孔眼，所述孔眼具有在所述阳极体的顶部的上开口并且被配置为轴向延伸到所述阳极体之内；
具有与电流源连接的第一端部以及与所述第一端部相对的第二端部的引脚，所述第二端部被配置为经由所述阳极体的所述上开口向下延伸到所述孔眼内并且终止于所述孔眼内的位于所述阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置；以及
保留于所述阳极体的内表面与所述引脚之间的所述孔眼内的填充物，其中所述填充物被配置用于促进所述引脚和所述阳极体之间的电联通。
8.根据权利要求7所述的阳极装置，其中所述引脚被配置用于(a)给所述阳极体提供电流源，以及(b)给所述阳极体提供机械支持。
9.根据权利要求7所述的阳极装置，还包含被配置为从所述引脚的第二端部延伸出以延伸穿过所述浴-蒸汽界面的部件。
10.根据权利要求9所述的阳极装置，其中所述部件被配置为具有与所述引脚相同的尺寸。
11.根据权利要求9所述的阳极装置，其中所述部件具有与所述引脚不同的尺寸。
12.根据权利要求9所述的阳极装置，其中所述部件被配置为与所述引脚的第二端部重叠。
13.根据权利要求9所述的阳极装置，其中所述部件在所述引脚周围向上延伸到所述孔眼内。
14.根据权利要求9所述的阳极装置，其中所述引脚的截面为：圆形、椭圆形、方形、矩形、五边形、六边形，以及它们的结合。
15.一种阳极装置，包含：
阳极体，所述阳极体包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁，所述孔眼具有在所述阳极体的顶部的上开口；
引脚，被配置为向下延伸到所述阳极体的所述上开口内且终止于所述孔眼内的位于所述阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置，
导电部件，被配置为附接于所述引脚且与所述引脚的第二端部的一部分重叠，其中所述导电部件被配置为向下延伸到所述孔眼内以达所述浴-蒸汽界面下方的位置，其中所述导电部件包含耐浴材料；以及
导电颗粒材料，保留于所述孔眼内且被配置为促进所述引脚、导电部件及所述阳极体之间的电联通。
16.根据权利要求15所述的阳极装置，其中所述引脚和所述导电部件之间的重叠不大于155mm。
17.一种阳极装置，包含：
阳极体，所述阳极体包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁，所述孔眼具有在所述阳极体的顶部的上开口；
引脚，被配置为向下延伸到所述阳极体的所述上开口内且终止于所述孔眼内的位于所述阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置，
导电部件，被配置为附接于所述引脚且向下延伸到所述孔眼内以达所述浴-蒸汽界面下方的位置，其中所述导电部件包含耐浴材料；以及
导电颗粒材料，保留于所述孔眼内且被配置为促进所述引脚、导电部件及所述阳极体之间的电联通。
18.一种阳极装置，包含：
阳极体，所述阳极体包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁，所述孔眼具有在所述阳极体的顶部的上开口；
引脚，被配置为向下延伸到所述阳极体的所述上开口内且终止于所述孔眼内的位于所述阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置，
鞘层，被配置为包围着所述引脚，其中所述鞘层被配置为沿着所述引脚的位于所述阳极体的所述孔眼内的部分延伸；以及
导电颗粒材料，被配置为保留于所述引脚和所述鞘层之间的所述孔眼内以促进所述引脚、所述鞘层及所述阳极体之间的电联通。
19.一种阳极装置，包含：
阳极体，所述阳极体包含外切其内的孔眼的至少一个侧壁，所述孔眼具有在所述阳极体的顶部的上开口；
引脚，被配置为向下延伸到所述阳极体的所述上开口内且终止于所述孔眼内的位于所述阳极体的浴-蒸汽界面上方的位置，
被配置为附接于所述引脚且向下延伸到所述孔眼内以达所述浴-蒸汽界面下方的位置的部件；
鞘层，被配置为包围着所述引脚，其中所述鞘层被配置为沿着所述引脚的部分延伸；以及
导电颗粒材料，被配置为保留于所述引脚、所述鞘层及所述部件之间的所述孔眼内且促进所述引脚、所述鞘层、所述部件及所述阳极体之间的电联通。
20.根据权利要求19所述的阳极装置，其中所述鞘层位于所述阳极体的所述孔眼内。
21.根据权利要求19所述的阳极装置，其中所述鞘层向上延伸到所述阳极体的表面的上方以达难熔材料的下表面。
22.根据权利要求19所述的阳极装置，其中所述鞘层向上延伸到难熔材料之内。
23.根据权利要求19所述的阳极装置，其中所述鞘层被配置为与所述导电部件的至少一部分重叠。
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