CN113755901A - 用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法 - Google Patents
用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113755901A CN113755901A CN202111153265.1A CN202111153265A CN113755901A CN 113755901 A CN113755901 A CN 113755901A CN 202111153265 A CN202111153265 A CN 202111153265A CN 113755901 A CN113755901 A CN 113755901A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- tungsten rod
- model
- pouring
- composite metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 87
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 12
- 244000035744 Hura crepitans Species 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 9
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 7
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 claims description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical group [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical group [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M monosodium L-glutamate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O LPUQAYUQRXPFSQ-DFWYDOINSA-M 0.000 description 1
- 235000013923 monosodium glutamate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004223 monosodium glutamate Substances 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- -1 rare earth fluoride Chemical class 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
- C25C7/025—Electrodes; Connections thereof used in cells for the electrolysis of melts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/34—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法，包括以下步骤：(1)将钨棒基体在设定区域形成截面为等腰梯形的凹槽结构；(2)制备模型层，并获得含有模型层的钨棒基体；该模型层所用材料为高分子聚合物泡沫材料；(3)在模型层表面涂刷涂料，获得涂覆涂料后的含有模型层的钨棒基体；(4)将步骤(3)所得的涂覆涂料后的含有模型层的钨棒基体置于浇注系统中，并浇注熔炼后的金属液体；(5)退火，得到用于稀土电解的具有复合金属层的阴极。本发明的制备方法所得阴极的使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法，尤其涉及一种用于稀土电解的具有复合金属层的耐蚀耐高温的阴极的制备方法。
背景技术
素有“工业味精”美誉的稀土是我国重要的战略资源，被广泛应用于各个领域。稀土元素有很强的活性，故采用普通方法很难进行还原制备，目前采用最有效的方法为熔盐电解法。
工业生产中主要采用熔盐氧化物电解法制取镧、铈、钕等单一轻稀土金属和混合稀土金属。熔盐氧化物电解法生产稀土金属，需采用难熔和抗腐蚀金属阴极，一般采用钨棒作为阴极，石墨作阳极。氧化物电解时，电解液采用氟化物氧化物熔盐，电解电流一般高达上千安，电解质温度最高可达1400℃，在这种条件下，钨阴极工作状况十分恶劣，插在电解液面以下部分不易氧化，而暴露在熔盐面以上的钨阴极部位特别是靠近熔盐液面的部位，受到高温和挥发气体气流的冲击，氧化作用十分强烈，导致该部位腐蚀最严重，是阴极最常见的失效形式。阴极腐蚀后变细或断裂而导致钨阴极整根报废，即使将钨阴极掉头使用，其使用寿命仍然不能超过一年。而钨又属于稀有金属，价格昂贵，频繁更换钨阴极不但影响了生产效率，还大大增加了生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法。该制备方法所得阴极可以耐腐蚀耐高温(1000～1400℃)，可以增强钨棒基体与复合金属层的结合强度，使得阴极的使用寿命延长，而且该制备方法工艺稳定，成品率高，生产效率高。此外，该制备方法适用范围广。本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
本发明提供一种用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法，该阴极包括钨棒基体和复合金属层；其中，所述钨棒基体沿其周长方向设置有凹槽结构，该凹槽结构的截面为等腰梯形，该等腰梯形的上底位于钨棒基体的表面，下底与钨棒基体的中心轴线平行，上底的长度小于下底的长度；该凹槽结构位于钨棒基体的端部附近；所述复合金属层具有与该凹槽结构相匹配的填充部和位于填充部外表面的延伸部；
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将钨棒基体在设定区域形成截面为等腰梯形的凹槽结构；
(2)制备与复合金属层的尺寸和形状相匹配的模型层，并获得含有模型层的钨棒基体；该模型层所用材料为高分子聚合物泡沫材料；
(3)在模型层表面涂刷涂料，获得涂覆涂料后的含有模型层的钨棒基体；
(4)将步骤(3)所得的涂覆涂料后的含有模型层的钨棒基体置于浇注系统中，并进行浇注熔炼后的复合用金属的液体；
(5)退火，得到用于稀土电解的具有复合金属层的阴极。
在本发明中，采用在钨棒基体周长方向设置截面为等腰梯形的凹槽结构(即环形“燕尾”凹槽结构)，可以增强复合金属层与钨棒基体的结合强度，延长阴极的使用寿命。若不设置燕尾凹槽结构，本发明认为则浇注的金属因无法与钨棒基体实现冶金结合，结合只能靠金属凝固收缩力实现，当在工作时，因受到高温作用，使复合金属层发生热胀，与钨棒基体结合力变小导致复合金属层易掉落，以致失效。
在本发明中，采用有机高分子聚合物泡沫材料形成可以消失的模型，这样可以准确地获得设定形状和尺寸的复合金属层。钨棒基体可以为圆棒结构。
根据本发明的一个具体实施方式，模型层所用材料为聚苯乙烯泡沫。
在本发明中，将模型层的表面涂刷涂料，这样有利于保持模型层在浇注金属液体时所形成的模型腔的强度，使得在浇注金属液体时，金属液体(钢水)不外溢。
在某些实施方案中，复合金属层的延伸部的截面呈等腰梯形结构，其上底远离填充部，下底与填充部贴合，上底的长度小于下底的长度，下底与钨棒基体的轴中心线平行。这样的结构可以减小阴极在使用过程中产生的内应力，避免复合金属层开裂或脱落。
根据本发明所述的制备方法，优选地：
所述复合金属层为316不锈钢层；
步骤(1)中，所述设定区域位于阴极的上部与电解设备连接处的下方的118～125mm至电解液的液面上方98～105mm处。
在本发明中，设定区域位于钨棒基体的端部附近。钨棒基体具有端部A和端部B，使用时端部B放入电解液中。设定区域靠近端部A的一侧与端部A的距离约为钨棒基体总长度的1/10，设定区域靠近端部B的一侧与端部A之间的距离约为钨棒基体的总长度的1/4。该设定区域为钨棒基体易腐蚀部位。
根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(2)中，该模型层的结构包括与所述凹槽结构相匹配的模型填充部以及位于模型填充部外表面的模型延伸部；所述模型延伸部与所述复合金属层的延伸部相匹配；所述模型填充部通过将模型层所用材料填充至凹槽结构内形成，所述模型延伸部通过将模型层所用材料粘接在模型填充部外表面形成。
在本发明中，可以将模型层所用材料通过切割形成与凹槽结构相匹配的模型填充部，以及形成相应的模型延伸部。将模型填充部填充于凹槽结构内，通过白乳胶将模型延伸部贴合于模型填充部的外表面上。这样有利于形成尺寸和形状均符合设定的复合金属层。
在本发明中，模型延伸部的厚度为20～30mm，优选为25～30mm。这样既可以耐腐蚀耐高温又可以节省材料。
根据本发明所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述模型延伸部的厚度为20～30mm；所述模型层所用材料为聚苯乙烯泡沫。这样既可以有利于形成设定形状和尺寸的复合金属层，又不影响所得阴极的使用性能。
根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(3)中，在模型层表面涂刷多层涂料，得到涂覆后的含有模型层的钨棒基体；其中，每涂一层需要对涂料进行烘干，待完全烘干后再涂下一层。这样可以保证泡沫模型层在浇注钢水时所形成的模型腔的强度，当钢水浇注进去，泡沫因高温会消失，这时候涂料的存在就可以保证型腔形状，如果不刷涂料，则钢水浇注时就会四溢，不能成型。
根据本发明的一个实施方式，涂刷多层涂料为涂刷三层以上的涂料。所用涂料为镁砂粉涂料。
根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(3)中，所述涂料为镁砂粉涂料；在模型层表面涂刷三层涂料，涂料涂覆总厚度为1.6～2.2mm。
在本发明中，涂料涂覆总厚度可以为1.6～2.2mm，优选为1.6～2.0mm。
根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(4)中，浇注系统分为两层，每层设置一条横浇道和多条内浇道，可同时浇注多根含有模型层的钨棒基体。
根据本发明所述的制备方法，优选地：
浇注在砂箱内进行，采用硅砂作为型砂，底部吃砂量为100～120mm，然后放置第一层，横浇道、内浇道之间的连接处缝隙用耐火泥密封；第一层与第二层之间吃砂量为280～320mm，然后放置第二层；砂箱的四壁与上部砂量分别为160～180mm；合好的砂箱通过振动台进行型砂紧实，振动时间为60～70s；然后置入浇注坑；
每层同时浇注6根以上的含有模型层的钨棒基体。这样可以使得浇注工艺稳定，提高成品率。
在本发明中，底部吃砂量可以为100～120mm，优选为110～120mm。第一层与第二层之间吃砂量可以为280～320mm，优选为290～310mm。砂箱的四壁与上部砂量分别可以为160～180mm，优选为170～180mm。
根据本发明的一个实施方式，每层同时浇注6～8根的含有模型层的钨棒基体。
根据本发明所述的制备方法，优选地，包括以下具体步骤：
(1)将钨棒基体在设定区域形成截面为等腰梯形的凹槽结构，该等腰梯形的上底位于钨棒基体的表面，下底与钨棒基体的中心轴线平行，且上底的长度小于下底的长度；该凹槽结构沿钨棒基体的圆周方向设置；
(2)制备与复合金属层的尺寸和形状相匹配的模型层，并获得含有模型层的钨基体；其中，该模型层的结构包括与凹槽结构相匹配的模型填充部以及位于模型填充部外表面的模型延伸部；
所述模型填充部通过将模型层所用材料填充至凹槽结构内形成，所述模型延伸部通过将模型层所用材料粘接在模型填充部外表面形成；模型延伸部的厚度为20～30mm，模型延伸部沿钨棒基体的周长方向设置；
(3)在模型层表面涂刷多层涂料，得到涂覆后的含有模型层的钨棒基体；其中，每涂一层需要对涂料进行烘干，待完全烘干后再涂下一层；
(4)将步骤(3)所得的涂覆后的含有模型层的钨棒基体置于浇注系统中浇注熔炼后的金属的液体，其中，浇注温度为1540～1570℃；
(5)浇注完成后对浇注用各个浇道进行清理与打磨，然后退火，退火温度为200～660℃，退火保温时间为6～8h；得到用于稀土电解的具有复合金属层的阴极。
在本发明中，退火温度可以为200～660℃，优选为200～350℃。根据本发明的一个实施方式，退火温度为200～350℃。根据本发明的另一个实施方式，退火温度为620～660℃。去应力退火可以防止钨阴极在使用时发生内部或表面应力裂纹。
根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(4)中，所述金属为316不锈钢；采用中频炉在真空系统下对316不锈钢进行熔炼，负压度为-0.02～-0.04MPa；熔炼温度为1620～1640℃，钢水的温度至1540～1570℃时，将钢水进行浇注，浇注速度为13～20kg/s。这样形成的复合金属层为316不锈钢层。这样可以有利于延长所得阴极的使用寿命。
在本发明中，负压度可以为-0.02～-0.04MPa，优选为-0.02～-0.03MPa。熔炼温度可以为1620～1640℃，优选为1620～1630℃。浇注温度可以为1540～1570℃，优选为1540～1560℃。
浇注速度可以为13～20kg/s，优选为15～20kg/s。浇注速度低于13kg/s，容易出现冷隔现象，高于20kg/s，钢水对模型冲击较大，容易出现漏液现象。
本发明制得的用于稀土电解的具有复合金属层的阴极中的复合金属层与钨棒基体的结合牢固，可以耐腐蚀耐高温(1000～1400℃)，该阴极使用寿命长，寿命可以延长30～50％。从而可以降低生产成本。本发明的制备方法工艺稳定，成品率高；生产效率高，可以实现双层浇铸，一箱多件。此外，该制备方法采用消失模型层铸造工艺，可以灵活调整复合金属层的厚度，适用范围广。
附图说明
图1为本发明的形成凹槽结构的钨棒基体的截面示意图。
图2为本发明的用于稀土电解的具有复合金属层的阴极示意图。
图3为本发明的浇铸系统的局部示意图。
图4为本发明的浇铸系统的截面示意图。
附图标记说明：1-钨棒基体，11-凹槽结构，2-复合金属层，21-填充部，22-延伸部，4-内浇道，5-横浇道，6-主浇道，7-浇口杯。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
如图1所示，将钨棒基体1的易腐蚀部位(即位于阴极的上部与电解设备连接处的下方120mm至电解液的液面上方100mm处的设定区域)加工成截面为等腰梯形的凹槽结构11(即燕尾型的凹槽结构)，该等腰梯形的上底位于钨棒基体1的表面，下底与钨棒基体1的中心轴线平行，且上底的长度小于下底的长度；该凹槽结构11沿钨棒基体1的圆周方向设置。该凹槽结构11位于钨棒基体1的端部附近。
将聚苯乙烯泡沫形成的与该凹槽结构1相匹配的模型填充部装入钨棒基体1上的凹槽结构11内，并通过粘接在模型填充部的外表面形成模型延伸部；模型延伸部的厚度为20mm；得到含有模型层的钨棒基体。模型延伸部的径向长度为15cm。
将含有模型层的钨棒基体用镁砂粉涂料进行涂覆，共涂覆三层，每涂覆一层进行烘干，烘干后涂覆下一层，涂覆总厚度为1.8mm，得到涂覆后的含有模型层的钨棒基体。
将涂覆后的含有模型层的钨棒基体整体置入砂箱中，砂箱抽为负压-0.025MPa，如图3和图4所示，上下放置2层，每层放置6根涂覆后的含有模型层的钨棒基体，对称置于横浇道5两侧。将316不锈钢金属在1620℃进行熔炼，得到钢水，钢水的温度至1540℃，然后将钢水经浇口杯7、主浇道6、横浇道5和内浇道4浇注入模型层，浇注速度13kg/s。
浇注完成后清理各个浇道，并将浇道断口处打磨平整，然后去应力退火，退火温度为200℃，退火保温时间为8小时。得到用于稀土电解的具有复合金属层的阴极。如图2所示，该阴极包括钨棒基体1和复合金属层2。如图1所示，钨棒基体1具有凹槽结构11。复合金属层2具有与钨棒基体1的凹槽结构11相匹配的填充部21和位于填充部21外表面的延伸部22。复合金属层2的延伸部的厚度为20mm。
按照此成分和方法制备的阴极，在如下条件进行工况使用考核：电解质为氟化稀土与氟化锂的混合熔盐，电解温度1100℃，电解电流8000A，此条件下该钨阴极的使用寿命为266天。而传统所用的未设置复合金属层的钨阴极的使用寿命为200天左右。本发明所制备的阴极的使用寿命明显延长。
实施例2
除了以下区别，其余与实施例1相同：
每层放置8根涂覆后的含有模型层的钨棒基体，对称置于横浇道两侧，熔炼温度为1630℃，浇注速度为17kg/s，复合金属层的延伸部的厚度为25mm。
使用条件与实施例1相同的情况下，该实施例所得的阴极的使用寿命为270天。
实施例3
除了以下区别，其余与实施例2相同：
涂料的涂覆总厚度为2.0mm；砂箱的负压度为-0.02MPa；熔炼温度为1620℃，浇注速度为20kg/s，复合金属层的延伸部的厚度为30mm。
使用条件与实施例1相同的情况下，该实施例所得的阴极的使用寿命为300天。
比较例1
除了以下区别，其余与实施例1相同：
未设置凹槽结构11。
使用条件与实施例1相同的情况下，该比较例所得的阴极的使用寿命为225天。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
1.一种用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法，其特征在于，该阴极包括钨棒基体和复合金属层；其中，所述钨棒基体沿其周长方向设置有凹槽结构，该凹槽结构的截面为等腰梯形，该等腰梯形的上底位于钨棒基体的表面，下底与钨棒基体的中心轴线平行，上底的长度小于下底的长度；该凹槽结构位于钨棒基体的端部附近；所述复合金属层具有与该凹槽结构相匹配的填充部和位于填充部外表面的延伸部；
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将钨棒基体在设定区域形成截面为等腰梯形的凹槽结构；
(2)制备与复合金属层的尺寸和形状相匹配的模型层，并获得含有模型层的钨棒基体；该模型层所用材料为高分子聚合物泡沫材料；
(3)在模型层表面涂刷涂料，获得涂覆涂料后的含有模型层的钨棒基体；
(4)将步骤(3)所得的涂覆涂料后的含有模型层的钨棒基体置于浇注系统中，并进行浇注熔炼后的复合用金属的液体；
(5)退火，得到用于稀土电解的具有复合金属层的阴极。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述复合金属层为316不锈钢层；
步骤(1)中，所述设定区域位于阴极的上部与电解设备连接处的下方的118～125mm至电解液的液面上方98～105mm处。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，该模型层的结构包括与所述凹槽结构相匹配的模型填充部以及位于模型填充部外表面的模型延伸部；所述模型延伸部与所述复合金属层的延伸部相匹配；所述模型填充部通过将模型层所用材料填充至凹槽结构内形成，所述模型延伸部通过将模型层所用材料粘接在模型填充部外表面形成。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述模型延伸部的厚度为20～30mm；所述模型层所用材料为聚苯乙烯泡沫。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在模型层表面涂刷多层涂料，得到涂覆后的含有模型层的钨棒基体；其中，每涂一层需要对涂料进行烘干，待完全烘干后再涂下一层。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述涂料为镁砂粉涂料；在模型层表面涂刷三层涂料，涂料涂覆总厚度为1.6～2.2mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，浇注系统分为两层，每层设置一条横浇道和多条内浇道，可同时浇注多根含有模型层的钨棒基体。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：
浇注在砂箱内进行，采用硅砂作为型砂，底部吃砂量为100～120mm，然后放置第一层，横浇道、内浇道之间的连接处缝隙用耐火泥密封；第一层与第二层之间吃砂量为280～320mm，然后放置第二层；砂箱的四壁与上部砂量分别为160～180mm；合好的砂箱通过振动台进行型砂紧实，振动时间为60～70s；然后置入浇注坑；
每层同时浇注6根以上的含有模型层的钨棒基体。
9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)将钨棒基体在设定区域形成截面为等腰梯形的凹槽结构，该等腰梯形的上底位于钨棒基体的表面，下底与钨棒基体的中心轴线平行，且上底的长度小于下底的长度；该凹槽结构沿钨棒基体的圆周方向设置；
(2)制备与复合金属层的尺寸和形状相匹配的模型层，并获得含有模型层的钨基体；其中，该模型层的结构包括与凹槽结构相匹配的模型填充部以及位于模型填充部外表面的模型延伸部；
所述模型填充部通过将模型层所用材料填充至凹槽结构内形成，所述模型延伸部通过将模型层所用材料粘接在模型填充部外表面形成；模型延伸部的厚度为20～30mm，模型延伸部沿钨棒基体的周长方向设置；
(3)在模型层表面涂刷多层涂料，得到涂覆后的含有模型层的钨棒基体；其中，每涂一层需要对涂料进行烘干，待完全烘干后再涂下一层；
(4)将步骤(3)所得的涂覆后的含有模型层的钨棒基体置于浇注系统中浇注熔炼后的金属的液体，其中，浇注温度为1540～1570℃；
(5)浇注完成后对浇注用各个浇道进行清理与打磨，然后退火，退火温度为200～660℃，退火保温时间为6～10h；得到用于稀土电解的具有复合金属层的阴极。
10.根据权利要求9的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述金属为316不锈钢；采用中频炉在真空系统下对316不锈钢进行熔炼，负压度为-0.02～-0.04MPa；熔炼温度为1620～1640℃，钢水的温度至1540～1570℃时，将钢水进行浇注，浇注速度为13～20kg/s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111153265.1A CN113755901B (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111153265.1A CN113755901B (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113755901A true CN113755901A (zh) | 2021-12-07 |
| CN113755901B CN113755901B (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=78798276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111153265.1A Active CN113755901B (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113755901B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116162968A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-05-26 | 赣州晨光稀土新材料有限公司 | 一种稀土熔盐电解用钨电极及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1335398A (en) * | 1969-12-29 | 1973-10-24 | Egyesuelt Izzolampa | Method for the manufacture of activated cathodes |
| US20040163966A1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-08-26 | Preimesberger Neal J. | Coated stainless-steel/copper weld for electroplating cathode |
| CN1612776A (zh) * | 2002-01-08 | 2005-05-04 | E·S·舍尔巴 | 用于铝生产的贵金属涂覆惰性阳极 |
| US20060249379A1 (en) * | 2004-05-03 | 2006-11-09 | Rosende Antonio C | Corrosion resisting joining area and method between materials of copper and stainless steel or titanium, which are the constituents of permanent cathodes for electrolytic processes and cathodes obtained |
| CN203289684U (zh) * | 2013-05-30 | 2013-11-13 | 洛阳高新永杰钨钼材料有限公司 | 一种冶炼用钨棒 |
| CN205603693U (zh) * | 2016-03-31 | 2016-09-28 | 益阳鸿源稀土有限责任公司 | 一种用于电解稀土的阴极棒 |
| CN107419298A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-01 | 乐山有研稀土新材料有限公司 | 阴极金属棒以及稀土电解槽 |
-
2021
- 2021-09-29 CN CN202111153265.1A patent/CN113755901B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1335398A (en) * | 1969-12-29 | 1973-10-24 | Egyesuelt Izzolampa | Method for the manufacture of activated cathodes |
| CN1612776A (zh) * | 2002-01-08 | 2005-05-04 | E·S·舍尔巴 | 用于铝生产的贵金属涂覆惰性阳极 |
| US20040163966A1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-08-26 | Preimesberger Neal J. | Coated stainless-steel/copper weld for electroplating cathode |
| US20060249379A1 (en) * | 2004-05-03 | 2006-11-09 | Rosende Antonio C | Corrosion resisting joining area and method between materials of copper and stainless steel or titanium, which are the constituents of permanent cathodes for electrolytic processes and cathodes obtained |
| CN203289684U (zh) * | 2013-05-30 | 2013-11-13 | 洛阳高新永杰钨钼材料有限公司 | 一种冶炼用钨棒 |
| CN205603693U (zh) * | 2016-03-31 | 2016-09-28 | 益阳鸿源稀土有限责任公司 | 一种用于电解稀土的阴极棒 |
| CN107419298A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-01 | 乐山有研稀土新材料有限公司 | 阴极金属棒以及稀土电解槽 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 贾根贵;李昌林;孙东亚;张太康;吕莹: "熔盐电解稀土用钨电极的制备工艺研究", 稀有金属与硬质合金, no. 003, 31 December 2010 (2010-12-31) * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116162968A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-05-26 | 赣州晨光稀土新材料有限公司 | 一种稀土熔盐电解用钨电极及其制备方法 |
| CN116162968B (zh) * | 2023-03-17 | 2023-09-22 | 赣州晨光稀土新材料有限公司 | 一种稀土熔盐电解用钨电极及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113755901B (zh) | 2024-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106077507B (zh) | 一种汽车水冷电机壳铸件的铸造模及铸造工艺 | |
| CN104999037A (zh) | 一种用于薄壁筒状零件的浇注系统及其精密铸造成型方法 | |
| CN113755901A (zh) | 用于稀土电解的具有复合金属层的阴极的制备方法 | |
| CN107619990A (zh) | 一种基于内表面涂层的铸铁缸套的制备方法 | |
| CN101947648B (zh) | 锆及锆合金大型铸件的生产方法 | |
| CN107008857B (zh) | 可消除变截面零件铸造热裂缺陷的陶瓷模壳及其成型方法 | |
| CN105834399B (zh) | 一种复合低压铸造升液管及其制备方法 | |
| KR101588677B1 (ko) | 헤비 섹션 주조 블랭크의 자가 공급 능력을 개선하는 방법 | |
| CN101570801A (zh) | 一种铜冷却板及其制造工艺 | |
| CN216441619U (zh) | 一种铜合金浇注组合锭模 | |
| CN114871390A (zh) | 一种多路阀阀体内腔坭芯及其制作方法和制作的流道芯 | |
| CN105149521A (zh) | 一种地铁内钢架铸件及其生产工艺 | |
| CN106947896A (zh) | 陶瓷成型用铝合金模具的制作工艺及其使用方法 | |
| CN111390142A (zh) | 一种双金属复合板坯或板材的制备方法 | |
| KR101709780B1 (ko) | 용탕 이송용 래들 제조 방법 | |
| CN113430314B (zh) | 长寿命高炉炉底炉缸耐材结构及维护方法 | |
| JPS60145247A (ja) | 連続鋳造用鋳型とその製造方法 | |
| US4734182A (en) | Method for producing an electrolytic cell cathode | |
| CN115319045A (zh) | 离心铸造模具及离心铸造模具的制造方法 | |
| CN114713775B (zh) | 一种带开口的大型圆筒型钛铸件的制备方法 | |
| CN202943222U (zh) | H型管式结晶器 | |
| CN219112815U (zh) | 一种用于生产阳极板的新型复合模具 | |
| CN1184033C (zh) | 耐龟裂性良好的连续铸造轧辊 | |
| CN116550938A (zh) | 一种大型铸钢曲臂型搅拌臂的消失模铸造方法 | |
| CN108393469B (zh) | 一种耐磨颚式破碎机衬板的制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |