DE2255776A1 - ELECTRODE - Google Patents

ELECTRODE

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DE2255776A1
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Description

Telefon (0811) φ%) 55776 Telegramme patemus münctien Posischeck München 39418 Bank ReuschelA Co München 830820Telephone (0811) φ%) 55776 telegrams patemus münctien Posischeck Munich 39418 Bank ReuschelA Co Munich 830820

Dr.-Ing. Roland Liesegang Dipl.-!ng. Hans-Peter LieckDr.-Ing. Roland Liesegang Dipl .-! Ng. Hans-Peter Lieck

SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG.
Unser Zeichen P 009 41
SWISS ALUMINUM AG.
Our reference number P 009 41

Elektrodeelectrode

Die Erfindung betrifft eine Elektrode, insbesondere eine zum Zusammenwirken mit einem Elektrolyten einer Aluminiumschmelzflußelektrolysezelle bestimmte Anode, deren Oberfläche auf ihren nicht zum Stromdurchgang bestimmten Teilen mit einem eine Oxydation des Anodenwerkstoffes verhindernden Überzug versehen ist.The invention relates to an electrode, in particular one for interaction anode determined with an electrolyte of a molten aluminum electrolysis cell, the surface of which is on parts not intended for the passage of current provided with a coating that prevents oxidation of the anode material is.

Die kathodisch geschaltete Wanne einer Alumiriiumschmelzflußelektrolysezelle enthält schmelzflüssiges Aluminium, einen auf dem Aluminium aufschwimmenden Elektrolyten, der Aluminiumoxid enthält, wobei der Elektrolyt auf seiner der Atmosphäre zugekehrten Seite eine feste Kruste bildet, die wiederum mit einer Schicht von Tonerde (Aluminiumoxid) zur periodischen Anreicherung des Elektrolyten und Wärmeisolierung des BadesThe cathodically connected tub of an aluminum smelted flow electrolysis cell contains molten aluminum, an electrolyte floating on aluminum that contains aluminum oxide, with the electrolyte on top of the atmosphere facing side forms a solid crust, which in turn is covered with a layer of clay (Aluminum oxide) for periodic enrichment of the electrolyte and thermal insulation of the bath

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in der Wanne abgedeckt ist. Aus Kunstkohle bestehende Anoden ragen, die Tonerdeschicht und die Kruste durchgreifend zur Leitung des die Elektrolyse in Gang haltenden elektrischen Stromes in den Elektrolyten. Die Kruste und das darauf aufgeschüttete Aluminiumoxid umschliessen die Anodenumfänge zumeist nicht dichtend, sondern durch aufsteigende Gase" und andere Einflüsse bildet sich um die Anodenumfänge ein Spalt. Zur Anreicherung des Elektrolyten mit Tonerde wird die Kruste periodisch eingeschlagen. Die aus dem Elektrolysevorgang freigesetzte und nauptsächlich durch die Spalten um die Anodenumfänge steigenden Gase bilden oberhalb der Wanne mit der Umgebungsluft eine der längst möglichen Standzeit der Anoden abträgliche Luftrnischung.is covered in the tub. Anodes made of charcoal protrude, the layer of clay and the crust reaching through Conducting the electric current that keeps the electrolysis going in the electrolyte. The crust and the aluminum oxide poured on it usually do not enclose the circumference of the anode sealing, but through rising gases "and other influences, a gap forms around the circumference of the anode. For enrichment of the electrolyte with alumina, the crust is periodically pounded. The released from the electrolysis process and rising mainly through the gaps around the circumference of the anode Gases form one of the above with the surrounding air Air freshening which is detrimental to the longest possible service life of the anodes.

Der Verzehr einer Anode während des Betriebes der Zellen oder auch Abbrand genannt, der sich aus einem Primär- und Sekundärabbrand zusammensetzt, geht auf zwei hierfür getrennt zu betrachtender Oxidationsmechanismen zurück.The consumption of an anode during the operation of the cells or also called burn-up, which results from primary and secondary burn-up composed, is based on two oxidation mechanisms that have to be considered separately for this purpose.

Beim Primärabbrand greift der während der Schmelzflusselektrolyse aus dem Aluminiumoxid freigesetzte Sauerstoff den Kohlenstoff der Anode unter Bildung eines aus der Wanne aufsteigendem Gasgemischsaus Kohlendioxid und -monoxid an, wobei diese den Grossteil des Abbrandes herbeiführende Reaktion exothor unter Aufheizung des Elektrolyten bei Minderung der für die Elektrolyse notwendigen Energie verläuft. Der somit durch diesen Oxidationsmechanismus bedingte Anodenabbrand ist bei Kohlenaneiden unvermeidlich.During primary burn-up, the oxygen released from the aluminum oxide during the fused-salt electrolysis attacks the Carbon from the anode, forming a rising from the tub Gas mixture of carbon dioxide and monoxide, wherein this reaction, which brings about the majority of the burn-up, exothorates with heating of the electrolyte while reducing the for the Electrolysis necessary energy runs. The anode burn-up caused by this oxidation mechanism is in the case of carbon anides inevitable.

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Mit den Mitteln der Erfindung wird auf den eine wirtschaftliche Zellenführung beeinträchtigenden, den Sekundärabbrand einer Anode herbeiführenden Oxidationsmechanismus Einfluss genommen.With the means of the invention, the secondary burn-off, which impairs economic cell management, is affected an anode-causing oxidation mechanism influenced.

Die Temperatur des Bades bzw. des Elektrolyten in der Kathodenwanne liegt in der Grössenordnung von 950 bis 980°C,.und diese Wärmequelle erteilt den Kohlenanoden einen Wärmeinhalt derart, dass ein Gefälle zwischen der dem Bad zugewandten und der dem Bad abgewandten Seite der Anode entsteht. Diesem Wärmeinhalt der Anoden entsprechend weisen die Oberflächen der Anoden ein Temperaturgefälle ungefähr zwischen 980 C undThe temperature of the bath or the electrolyte in the cathode trough is in the order of magnitude of 950 to 980 ° C, and this heat source gives the carbon anodes a heat content in such a way that there is a gradient between the side of the anode facing the bath and the side facing away from the bath. This one Corresponding to the heat content of the anodes, the surfaces of the anodes have a temperature gradient between approximately 980 C and

C auf. Der aus dem Bad ragende Teil der Anode ist von einer aus Hallenluft und aus der Zelle aufsteigenden Gasen bestehenden Gasmischung umgeben, -die begünstigt durch die Temperatur der Anode auf diese oxidierend und damit abbrandfordernd wirkt. Die dabei stattfindenden Abbrandreaktionen leisten im Gegensatz zu dem den Primärabbrand auslösenden Oxidationsmechanismus keinen Beitrag zur Badaufheizung und damit zur Energieverminderung, sondern sie stellen uneinbringbare Verluste dar, die in der Grössenordnung bis zu 3 % des Ge samtverbrauches an Anodenwerkstoff ausmachen können.C on. The part of the anode protruding out of the bath is surrounded by a gas mixture consisting of hall air and gases rising from the cell, which, favored by the temperature of the anode, has an oxidizing effect on the anode and thus promotes combustion. In contrast to the oxidation mechanism that triggers the primary burn-up, the burn-up reactions that take place make no contribution to the heating of the bath and thus to a reduction in energy, but represent unacceptable losses that can amount to up to 3% of the total consumption of anode material.

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Es ist bekannt, zur Verminderung der sekundärabbrandbedingten Verluste, aus Kunstkohle bestehende und zum Einsetzen In eine AluminiumschMelzflusselektrolyezelle bestimmte Anoden an deren oberen und seitlichen Flächen mit einem Überzug zu versehen. Aus der Forderung, dass der Werkstoff des Überzuges den Elektrolyten und damit das elektrolytisch abgeschiedene Aluminium nicht verunreinigen darf, wurde im Stand der Technik als Werkstoff Aluminium gewählt, das durch Bespritzen oder Aufgiessen aufgebracht wurde. Überzügen dieser Art sind verschiedene Mängel eigen. Aluminiumspritzüberzüge werden in einer Stärke von etwa 0,3 bis 0,5 mm aufgebracht. Aufgegossene Überzüge weisen eine Stärke von mindestens 1 cm, vorzugsweise jedoch mehreren cm auf, die multipliziert mit der gesamten Oberfläche aller in die Zelle eintauchenden Anoden ein Gesamtvolumen ergeben, das als eine stets umlaufende Metallmenge unverhältnismässig gross ist im Verhältnis zu einem zeitlich definierten Kohaluminiumanfall aus der Zelle. Der schwerwiegendste Mangel liegt jedoch darin, dass der Aluminiumüberzug an einer Isothermen auf den Anodenoberflächen von etwa 6500C schmilzt, wodurch die Anodenfläche in ihrem unteren freien mehrere Zentimeter hohen Bereich zwischen Bad und dieser Isothermen von etwa 650 G dem oxidierenden Angriff der Umgebungsluftmischung ausgesetzt ist. Selbst wenn der herunterschmelzende Aluminiumüberzug die natürliche Aluminiumoxydhaut unter sich lässt, so zerreisst diese Haut auch und haftet auf der Kohlenoberfläche nicht oder schlecht, so dass sie keinen wirksamen Schutz gegen Abbrand gewährleisten kann.It is known to provide anodes made of synthetic charcoal and intended for use in an aluminum melt-flow electrolyte cell with a coating on the upper and side surfaces thereof in order to reduce the losses caused by secondary burn-up. Due to the requirement that the material of the coating must not contaminate the electrolyte and thus the electrolytically deposited aluminum, the material chosen in the prior art was aluminum, which was applied by spraying or pouring on. Various defects are inherent in coatings of this type. Aluminum spray coatings are applied in a thickness of about 0.3 to 0.5 mm. Cast coatings have a thickness of at least 1 cm, but preferably several cm, which, multiplied by the total surface of all anodes immersed in the cell, results in a total volume that is disproportionately large as a constantly circulating amount of metal in relation to a temporally defined amount of carbon dioxide from the Cell. However, the most serious defect is that the aluminum coating melts at a isotherms on the anode surfaces of about 650 0 C, whereby the anode surface in their lower free several centimeters high range between the bath and the isotherms of about 650 G the oxidizing attack is exposed to ambient air mixture . Even if the aluminum coating that is melting down leaves the natural aluminum oxide skin under it, this skin also tears and does not adhere to the carbon surface or does not adhere well to the surface, so that it cannot provide effective protection against burn-off.

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Wie einleitend erwähnt, beträgt der Sekundärabbrand bis 8 % des GesaratVerbrauches an Kohle für die Erzeugung von Aluminium. Ist ein wirtschaftlicher Nutzen aus der Beseitigung des Sekundärabbrandes zu ziehen, so haben sich die hierfür aufzuwendenden Kosten im Rahmen des vorbezeichneten Kohlekostenanteiles zu halten. Durch die Herstellung eines Gusskörpers, die auf die Wahl des Ueberzugwerkstöffes zu verwendende Sorgfalt, die grossen Mengen stets umlaufenden Metalles mit dem sich daraus zwangsläufig ergebenden Mehraufwand an elektrischer Energie für die Schmelzflusselektrolyse sowie den nur beschränkten Anodenschutz durch Abschmelzen des Ueberzuges längs unterhalb der Isothermen von 650 C ist der Auf;·:and für den aus dem Stand der Technik bekannten Ueberzug hoch. Die Höhe des Aufwandes im Verhältnis zu den aus dem Sekundärabbrand erreichbaren Ersparnissen liefert für den bekannten Ueberzug kostenmässig keinen solchen Anreiz, als dass er sich in der Praxis hätte durchsetzen können. .As mentioned in the introduction, the secondary burn-up amounts to up to 8% of the total consumption of coal for the production of aluminum. If there is an economic benefit to be drawn from the elimination of the secondary burn-up, the costs incurred for this must be kept within the scope of the aforementioned share of coal costs. Through the production of a cast body, the care to be taken in the choice of the coating material, the large amounts of constantly circulating metal with the inevitable additional expenditure of electrical energy for the fused-salt electrolysis as well as the only limited anode protection by melting the coating along below the isotherms of 650 C is the up; ·: and high for the coating known from the prior art. The amount of expenditure in relation to the savings achievable from the secondary burnup does not provide such an incentive for the known coating in terms of costs that it could have prevailed in practice. .

Hiervon geht die Erfindung aus, und es liegt ihr die Aufgabe zu Grunde, einen umgebungsneutralen, bei der Betriebtemperatur nicht schmelzenden Ueberzug auf eine Kohlenelektrode, insbesondere einen zum Zusammenwirken mit einem Elektrolyten einer Aluminiumschmelsflusselektrolysezelle bestimmten Ueber-The invention is based on this, and it is based on the object of providing an environment-neutral at the operating temperature non-melting coating on a carbon electrode, especially one for interaction with an electrolyte an aluminum smelting electrolysis cell determined over-

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zug auf einer aus Kohle bestehenden Anode zu schaffen, dessen zur Erzeugung notwendiger materieller Aufwand ein Minimum zu dem aus der Beseitigung des Sekundärabbrandes erzielbaren Nutzen darstellt. Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Ueberzug aus einem auf Basis vom Aluminiumoxid aufgebauten flammgespritzten Aggregat besteht, bei dem die einzelnen Körner mindestens teilweise aus einemTo create a train on an anode made of coal, the material expenditure necessary for the production of which is kept to a minimum represents the benefit that can be achieved from the elimination of secondary burn-up. The object is thereby achieved according to the invention solved that the coating consists of a flame-sprayed unit based on aluminum oxide, in which the individual grains at least partially from one

am Ort erfolgtem Erstarrungsvorgang miteinander verbunden sind. .are connected to each other at the site of the solidification process. .

Zur Erzeugung einer solchen Ueberzugsschicht werden die Körner des keramischen Werkstoffes in Suspension in einen hochwarmen Gasstrahl mindestens bis in den plastischen, vorzugsweise bis in den geschmolzenen Zustand erhitzt und durch diesen Gasstrahl gegen die zu überziehende Fläche geschleudert. Diese Schmelztröpfchen erstarren sodann nach und nach auf der zu beschichtenden Fläche, nachdem sie sich aneinander angelegt und mehr oder weniger miteinander verschmolzen haben.To produce such a coating layer, the grains of the ceramic material are suspended in a high-temperature gas jet at least heated to the plastic, preferably to the molten state and through this gas jet is thrown against the surface to be coated. These melt droplets then gradually solidify on the surface to be coated after they have touched each other and more or less fused together.

Die Struktur des erfindungsgemässen Ueberzuges. ergibt sich daraus als ein kompaktes Aggregat bestehend aus aneinandergefügten und an Ort und Stelle erstarrten Körnern. Das auf diese Art agglomerierte abgeschreckte Aluminiumoxid liegt kri3tallographisch zur Hauptsache in der Gamma-Modifikation vor. Eine üeberhitzung des aufgebrachten Ueberzuges.ist zuThe structure of the coating according to the invention. surrendered from it as a compact aggregate consisting of grains joined together and solidified in place. That on this type of agglomerated, quenched aluminum oxide is mainly in the gamma modification, from a crystallographic point of view before. The applied coating is overheated

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vermeiden, da sie die Gamma- nach und nach in die Alpha-Modifikation überführt» die im Betrieb den Nachteil aufweist,' dass sie sich, falls im Ueberzug in zu hohen Gehalten vorhanden, in den Kryolith-Elektrolyten praktisch nicht mehr auflöst und zur Bildung von Bodenkrusten führt.Avoid as it gradually changes the gamma to the alpha modification transferred »which has the disadvantage in operation, ' that if they are present in excessively high levels in the coating, they are practically in the cryolite electrolyte no longer dissolves and leads to the formation of soil crusts.

Je nach den angewandten Auftragsbedxngungen und wegen des hohen Schmelzpunktes der verwendeten keramischen Substanz und des· dadurch bedingten sehr grossen Temperaturabfalls beim Erstarren un.d ferner auch wegen der Ob er f lcächenrauhei t des Kunstkohlegrundkörpers mag es vorkommen, dass sich einzelne Schmelztröpfchen beim Auftreffen mit den bereits aufgebrachten ungenügend verbinden und Zwischenräume belassen, oder dass infolge der sehr raschen Erstarrung und der daraus entstehenden Innenspannungen Risse innerhalb der oder zwischen den einzelnen erstarrten Körnern entstehen, was zu einer gewissen Porosität der Ueberzugsschicht führen kann. Diese Porosität kann, wenn die Anode im Betrieb ist, noch einen begrenzten Sekundär-Abbrand zur Folge haben. Zur Beseitigung dieses Mangels vermittels einer statistischen Verschliessung der Poren ist die Erfindung dahingehend vor? teilhaft ausgestaltet, dass der Ueberzug eine Stärke von 0,1 - 1,0 mm, vorzugsweise von 0,2 - 0,5 mm, aufweist.Depending on the application conditions and because of the high melting point of the ceramic substance used and the resulting very large temperature drop When solidifying and also because of the roughness of the surface of the synthetic carbon base body, it may happen that individual Insufficiently connect melt droplets when they hit the already applied ones and leave gaps between them, or that as a result of the very rapid solidification and the resulting internal stresses, cracks within or between the individual solidified grains arise, which can lead to a certain porosity of the coating layer. This porosity can result in limited secondary burn-up when the anode is in operation. For elimination this deficiency by means of a statistical closure of the pores is the invention before? partially designed that the coating has a thickness of 0.1-1.0 mm, preferably 0.2-0.5 mm.

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Als Ausgangswerkstoff für die Herstellung des Ueberzugcs kann einfach die konventionelle Hütten-Tonerde (Aluminiumoxid) -verwendet werden, die auch zur Speisung der Elektrolysezellen verwendet wird.The starting material for the production of the coating can simply be conventional metallurgical clay (aluminum oxide) -be used, which is also used to feed the electrolysis cells.

Es ist jedoch möglich, diesem Aluminiumoxid einen geringen Anteil von Flussmitteln, z.B. Kryolith, zuzusetzen, mit dem Zweck, den Schmelzpunkt des Oxyds zu senken, bezw. ein breiteres Schmelzintervall zu erwirken, was in der Ueberzup:s~ schicht eine bessere Vereinigung der Schmelztröpfchen und damit der erstarrten Körner unter sich mit He rau setz uric, der· Porosität gestattet. Auch ist es möglich, ein Pulver einzusetzen, dessen einzelne Körner die erwünschten Zusätze bereits aus einem vorangehenden Herstellungsprozess enthalten.However, it is possible to add a small amount of flux, e.g. cryolite, to this aluminum oxide with the Purpose to lower the melting point of the oxide, respectively. to obtain a wider melting interval, which in the Ueberzup: s ~ layer a better union of the melt droplets and thus the solidified grains beneath them with He rau setz uric, the Porosity allowed. It is also possible to use a powder whose individual grains already contain the desired additives from a previous manufacturing process.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die beschriebene keramische Ueberzugs-Schicht mit einer metallischen Schicht kombiniert.According to a further advantageous embodiment of the invention the ceramic coating layer described is combined with a metallic layer.

Als Werkstoff hierfür kommt ein reines oder legiertes Metall in Betracht, das für das in der Zelle elektrolytisch abgeschiedene Aluminium zulässig ist und ferner vorzugsweise die Eigenschaft besitzt, im flüssigen Zustand die keramische Ueberzugsschicht in gewissem Grad zu benetzen. Zu diesemA pure or alloyed metal is used as the material for this into consideration, which is permissible for the electrolytically deposited aluminum in the cell and furthermore preferably has the property of wetting the ceramic coating layer to a certain extent in the liquid state. To this

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Zweck eignet sich Reinaluminium besonders gut. Eine solche Metallschicht kann nach jeder geeigneten Methode aufgebracht werden, z.B. durch Flammspritzen und ist ohne Schwierigkeiten porenfrei zu erhalten.Pure aluminum is particularly suitable for this purpose. Such Metal layer can be applied by any suitable method, e.g. by flame spraying, and is without difficulty to get pore-free.

Die Metallschicht kann entweder unter oder über der keramischen Schicht angeordnet sein, oder der Ueberzug kann auch aus mehreren einzelnen, abwechslungsweise nacheinander in Sandwichstruktur aufgebrachten keramischen und metallischen Schichten bestehen. .The metal layer can be arranged either below or above the ceramic layer, or the coating can also consisting of several individual ceramic and metallic materials, alternately applied one after the other in a sandwich structure Layers exist. .

Im Betrieb der Anode wirkt ein solcher kombinierter Ueberzug folgendermassen; · /Such a combined coating acts when the anode is in operation as follows; · /

Auf den Teilen der Anodenoberfläche, die eine unter dem Schmelzpunkt des Metalls liegende Temperatur aufweisen, wirkt die dichte porenfreie Metallschicht als vollkommener Schutz gegen Abbrand. In den wärmeren Bereichen zwischen der dem Schmelzpunkt des Metalls entsprechenden Isotherme und der eigentlichen Badoberfläche schmilzt das Metall, z.B. Aluminium und dringt durch Kapillarwirkung in die Poren der keramischen Schicht ein, wo es unter dem Einfluss der oxidierenden Umgebungsatmosphäre teilweise oxidiert. Somit werden in diesem Bereich die Poren der keramischen Schicht mit ebenfalls oberhalb der Betriebstemperatur schmelzenden Oxidationsprodukten, d.h. z.B. mit Aluminiumoxid, verschlossen, was auch dort einen sicheren Schutz gegen Abbrand ge-On the parts of the anode surface that have a temperature below the melting point of the metal, the dense, pore-free metal layer acts as complete protection against burn-off. In the warmer areas between the isotherm corresponding to the melting point of the metal and the actual bath surface melts the metal, e.g. aluminum and penetrates by capillary action into the pores of the ceramic layer, where it is under the influence of the oxidizing ambient atmosphere partially oxidized. Consequently In this area, the pores of the ceramic layer also melt above the operating temperature Oxidation products, i.e. e.g. with aluminum oxide, which also provides reliable protection against burn-off.

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währleistet. I Kombination mit der Aluminiumoxidschichtensures. I combination with the aluminum oxide layer

übt also die Alurniniumschicht eine zusätzliche WirkungSo the aluminum layer has an additional effect

aus, die bei konventionellen Aluminiunischutzschichten nicht vorkommt.that does not occur with conventional aluminum protective layers.

Zu diesem Zweck genügen relativ dünne Metallschichten, vorzugsweise auf Aluminiumbasis, in einer Stärke von 0,05 - 1,0 i\, orzugsweise von 0,1 - 0,2 mm.For this purpose, relatively thin metal layers, preferably based on aluminum, with a thickness of 0.05-1.0 mm, preferably 0.1-0.2 mm , are sufficient.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht der Ueberzug aus einem Cerinet-artigen Werkstoff vorzugsweise aus miteinander aufgespritztem Aluminiumoxid und Aluminium in einem Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 2:1, wobei im erstarrten Ueberzug die einzelnen Aluminiumoxid.körner mindestens auf einem Teil ihres Umfangs unmittelbar miteinander verschmolzen und gebunden sind und das metallische Aluminium die Lücken zwischen den Verbundstellen auffüllt.According to a further embodiment of the invention, there is the coating made of a Cerinet-like material, preferably made of aluminum oxide and aluminum sprayed onto one another in a weight ratio of 10: 1 to 2: 1, the individual aluminum oxide grains in the solidified coating at least are fused and bonded directly to one another on part of their circumference and the metallic aluminum fills the gaps between the connection points.

Dank ihrem Gehalt an verhältnismässig plastischem, metallische Aluminium ist über seine Gesamtdicke gesehen ein solcher Cermet-Ueberzug porenfreier als flammgespritzte Ueberzüge auf rein herkömmlicher Basis. Wenn so überzogene Anoden in einer Zelle in Betrieb sind, so wird an den verhÄltnismässig kalten Teilen der Abbrandschutz durch den dichten Metallanteil gewährleistet. In den wärmeren Bereichen in der Nähe des Bades schmilzt das Aluminium und oxidiert zu Aluminiumoxid, das die Zwischenräume dicht verschlie3St.Thanks to its content of relatively plastic, metallic aluminum, such a cermet coating is more pore-free than flame-sprayed coatings on a purely conventional basis. If anodes coated in this way are in operation in a cell, the dense metal component ensures protection against erosion on the relatively cold parts. In the warmer areas near the bath, the aluminum melts and oxidizes to aluminum oxide, which tightly seals the gaps.

3 η 9 ft 9 1 / 1 0 L ß3 η 9 ft 9 1/1 0 L ß

Die Wahl von Aluminiumoxid .von Küttenqualität für den Ueberzug der Anode hat den Vorteil, dass dieses Produkt ohnehin zur Speisung des Elektrolyten benutzt wird. Daher können für den rein keramischen Ueberzug die Werkstoffkosten als Null betrachtet werden.The choice of Kütten quality aluminum oxide for the coating the anode has the advantage of this product anyway is used to feed the electrolyte. Therefore, the material costs can be zero for the purely ceramic coating to be viewed as.

Bei kombinierten Ueberzügen gilt dasselbe"hinsichtlich des Aluminiumoxydanteils; die dabei zum Erfüllen des erwünschten Zwecks benötigte Aluminiummenge kann auch sehr gering gehalten werden, und zwar bedeutend ,geringer als im Fall von bekannten reinen Aluminiumüberzügen, so dass auch von dieser Seite aus die Materialkosten sehr niedrig gehalten werden können. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass das mit dem Ueberzug ins Bad eingeführte Aluminium in der Umgebung der Anode mindestens zum Teil reoxidiert wird und daher reelektrolysiert werden muss. Die eingesetzte Aluminiumrnenge ist daher praktisch zum Metallpreis in Rechnung zu bringen, kann aber wie erklärt, auf ein Minimum beschränkt.bleiben.In the case of combined coatings, the same applies "with regard to the Aluminum oxide content; the amount of aluminum required to achieve the desired purpose can also be very small be held, and significantly, less than in the case of known pure aluminum coatings, so that the material costs are kept very low from this side as well can be. It must be taken into account that the aluminum introduced into the bath with the coating is in the vicinity the anode is at least partially reoxidized and therefore has to be re-electrolyzed. The amount of aluminum used is therefore practically to be taken into account at the metal price, but, as explained, can be kept to a minimum.

Schliesslich löst sich der Ueberzug aus Tonerde und Aluminium leicht im Elektrolyten 3 wenn die Anode in bekannter Weise abgesenkt wird, so dass auch in dieser Hinsicht keine Betriebsstörung verursacht werden kann.Finally, the coating of alumina and aluminum easily dissolves in the electrolyte 3 when the anode is lowered in a known manner, so that no malfunction can be caused in this respect either.

Zusammenfassend bringt der erfindungsgemässe Ueberzug eindeutige Vorteile sowohl in technischer wie auch in v/irtschiiftlicher Hinsicht. .In summary, the coating according to the invention brings clear advantages both in technical and in commercial terms Respect. .

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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und eine Vorrichtung zur Erzeugung der Ueberzüge nach der Erfindung sind beispielsweise in den Figuren gezeigt. Dabei stellen dar:Preferred embodiments of the invention and an apparatus for producing the coatings according to the invention are shown, for example, in the figures. Ask dar:

Fig. 1 eine mit einem Ueberzug gemäss der Erfindung versehene Anode im Schnitt1 shows an anode provided with a coating according to the invention in section

Fig. 2, 3, ^, 5 und β besondere Ausgestaltungen von Kombinations-Ueberzügen 'Fig. 2, 3, ^, 5 and β special embodiments of Combination coatings'

Fig. 7 eine Vorrichtung zur Bildung der Ueberzüge nach der Erfindung7 shows an apparatus for forming the coatings according to the invention

Zur Verdeutlichung ist in diesen Figuren die Dicke der Schutzschichten stark übertrieben dargestellt.For clarity, the thickness of the protective layers is shown in these figures depicted greatly exaggerated.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe, bereits in eine Elektrolysezelle eingesetzte Anode 10. Diese Anode hängt an ihre Anodenstange 11 und taucht mit ihrem unteren Teil in den schmelzflüssigen Kryolith 12 einer Aluminiumschrnelzflusselektrolysezelle ein. Auf dem Kryolith schwimmt eine KrusteFig. 1 shows an inventive, already in an electrolysis cell inserted anode 10. This anode hangs on its anode rod 11 and dips with its lower part in the molten cryolite 12 of an aluminum melting flow electrolysis cell a. A crust floats on top of the cryolite

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13 auf, die ihrerseits mit einer Tonerde-Schicht I^ zur periodischen Anreicherung des Kryolithen 12 unter Kontrolle des Wärmeinhaltes der Zelle abgedeckt ist. In "aller Regel berührt die Kruste 13 die Oberfläche 19 der Anode 10 nicht, so dass dazwischen ein Spalt 16 verbleibt, durch den aus dem aus der. Schmelzflusselektrolyse entwickelte Gase unter Bildung einer auf die Oberflächen 19 der Anode 10 oxidierend einwirkenden Umgebungsatmosphäre aufsteigen. Zum Schutz der Anodenoberflächen 19 gegen oxidierende Bestandteile der Umgebung ist die Anode IC mit einem Ueberzug 15 aus flammgespritztem Aluminiumoxid versehen. Vor Inbetriebsetzung der Anode bedeckt der Uebersug alle Oberflächen 19 ausser der den schmelzflüssigen Kryolith 12 zugekehrten. Beim Einsatz der-. Anode in einer Zelle löst der schmelzflüssige Kryolith 12 den Ueberzug 15 entsprechend der Eintauchtiefe der Anode 10 in den Kryolith 12 auf, so dass der Ueberzug bis zur Oberfläche des schmelzflüssigen Kryolith 12 also auch im Spalt 16 erhalten bleibt. Hierdurch ist ein v/irksamer Schutz im heissesten Bereich der Anode und damit an der Stelle des heftigsten Sekundärabbrandes, die mit fortgeschrittener Nachstellung der Anode 10 in Richtung auf die Anodenstange 11 wandert, gewährleistet.13, which in turn with an alumina layer I ^ for periodic Enrichment of the cryolite 12 is covered under control of the heat content of the cell. Usually touched the crust 13 does not cover the surface 19 of the anode 10, so that a gap 16 remains therebetween through which from the. Fused metal electrolysis evolved gases with the formation of an oxidizing effect on the surfaces 19 of the anode 10 Ambient atmosphere rise. To protect the anode surfaces 19 against oxidizing components of the environment the anode IC is provided with a coating 15 made of flame-sprayed aluminum oxide. Before commissioning the The anode covers all surfaces 19 except for the molten cryolite 12 facing. When using the-. Anode in a cell, the molten cryolite 12 dissolves the coating 15 according to the immersion depth of the anode 10 in the cryolite 12 so that the coating up to the surface of the molten cryolite 12 also in the gap 16 is retained. This provides effective protection in the hottest area of the anode and thus at the point of the the most violent secondary burn-up, which occurs with advanced readjustment of the anode 10 in the direction of the anode rod 11 migrates, guaranteed.

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Die Stärke des Ueberzuges 15 beträgt zweckmüssiger O1I - 1,0 π.", vorzugsweise 0,2 - 0,5 mm. Schichten aus keramischen Werkstoffen, wie beispielsweise Aluminiumoxid, sind jedoch nicht auf die angegebenen Werte beschränkt, sondern können nach oben und unten beliebig abweichen. Die Schichtstärke bestimmt sich nämlich nach der aus ihr resultierenden statistischen Verteilung der Wcrkstoffpartikel zum Verschluss eventuell vorhandener Poren, und die angegebene Stärke wurde zur Erzielung des nach der Erfindung verfolgten Zweckes, der Schaffung eines weitgehend gasundurchlässigen und eines sich zur Vermeidung von Rissbildungen und Aufsplitterungen der Wärmeausdehnung der Anode 10 gut anpassenden Ueberzuges 15 für ausreichend befunden.The thickness of the coating 15 is conveniently of idle O 1 I -. 1.0 π ", preferably 0.2 -. 0.5 mm layers of ceramic materials such as alumina, but are not limited to the above values but can move up The layer thickness is determined according to the resulting statistical distribution of the active ingredient particles for closing any pores, and the stated thickness was used to achieve the purpose pursued according to the invention, the creation of a largely gas-impermeable and one to avoid Crack formations and splintering of the thermal expansion of the anode 10 well-fitting coating 15 found to be sufficient.

Gemäss Fig. 2 ist auf den auf die Anode 10 aufgebrachten Ueberzug 15 aus Aluminiumoxyd noch eine Schicht 17 aus Aluminium abgelagert. Während des Betriebes der Anode oxidiert auch das Aluminium der Schicht 17 und seine Oxidationsprodukte verschliessen die Poren im Ueberzug 15. Die Stärke des Ueberzuges 15 kann hierbei ebenfalls 0,1 bis 1,0 mm,.vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm, betragen, wobei die Stärke der Schicht 17 zwischen 0,05 bis 1,0 rnm betragen kann. Bei dieser Keramik-Metall-Werkstoffverbundschicht kann man den statistischen Porenverschluss und den Porenverschluss mit Hilfe von Oxidationsprodukten in vorteilhafter V/eise aufeinander abstimmen. According to FIG. 2, the coating applied to the anode 10 is shown 15 a layer 17 of aluminum is deposited from aluminum oxide. This also oxidizes during operation of the anode Aluminum of the layer 17 and its oxidation products close the pores in the coating 15. The thickness of the coating 15 can also be 0.1 to 1.0 mm, preferably 0.2 to 0.5 mm, the thickness of the layer 17 can be between 0.05 and 1.0 µm. With this ceramic-metal-material composite layer one can do the statistical pore closure and the pore closure with the help of oxidation products coordinate in an advantageous manner.

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Pig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der zwischen der Oberfläche' 19 der Anode 10 und dem Ueberzug 15 aus Aluminiumoxid eine aus Aluminium bestehende Deckschicht 18, die mit dem Kohlenstoff der Anode 10 in Eingriff steht, vo: gesehen ist. Hier bringen eine Oxidation herbeiführende Komponenten aus der Umgebungsatmosphäre nach Durchtritt durch den·. Ueberzug 15 den Werkstoff der Deckschicht 18 unter Verschluss der Poren des Ueberzuges 15 zu einer Umwandlung. Bei dieser Ausführungsform, bei der der Ueberzug 15 die vorstehend angegebene Stärke und auch die Deckschicht 18 die Dicke der Schicht 17 aus Aluminium aufweisen kann, sind hinsichtlich der Dicke der Deckschicht 18 eher die unteren Vierte auf Grund des geringen porenbedingten Gasdurchtrittes durch den Ueberzug wählbar. -·Pig. 3 shows a further embodiment of the invention at between the surface 19 of the anode 10 and the coating 15 made of aluminum oxide, a cover layer made of aluminum 18, which engages the carbon of the anode 10, is seen from FIG. Components causing oxidation bring about here from the ambient atmosphere after passing through the ·. Cover 15 the material of the cover layer 18 under lock and key the pores of the coating 15 to a conversion. In this embodiment, in which the cover 15 is the above specified thickness and also the cover layer 18 can have the thickness of the layer 17 made of aluminum, are with regard to the Thickness of the cover layer 18 is rather the lower fourth due to the small pore-related gas passage through the coating selectable. - ·

Zürn Einsatz in einer Umgebung mit hohen Anteilen oxidierend wirkender, gasförmiger oder sich in anderen Aggregat zuständen befindender Bestandteile ist die Ausführungsform nach Pig. t\ bestimmt. Auf die Anodenoberflächen 19 ist ein-Ueberzug 15 aus Aluminiumoxid aufgebracht. Dieser trägt eine Schicht 17 aus metallischem Aluminium, die ihrerseits mit einer Abdeckung 20 aus Aluminiumoxid überzogen ist. Der Schicht 17 aus - Aluminium ist der-'gleiche Wirkungsmechanismus eigen wie QC in Verbindung mit den vorstehend erläuterten Ausführunßs-For use in an environment with high proportions of oxidizing, gaseous or other aggregate components is the embodiment according to Pig. t \ determined. A coating 15 made of aluminum oxide is applied to the anode surfaces 19. This carries a layer 17 made of metallic aluminum, which in turn is covered with a cover 20 made of aluminum oxide. The layer 17 made of aluminum has the same mechanism of action as QC in connection with the embodiments explained above.

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formen beschrieben wurde. Die Stärke der Abdeckung 20 kann 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm, betragen, wobei diese Schichtstärke auch im angegebenen Bereich für den Überzug 15 gewählt werden kann. Für die Dicke der Schicht 17 sind Werte zwischen 0,05 bis 1,0 mm vorteilhaft. In diesen Bereichen sind die Schichtstärken variabel, so dass Gesamtschichtstärken aus der Summe der Oberwerte ohne eigentliche, lediglich wirtschaftlich gesetzte Schranken nach oben ebenso bildbar sind, wie jede Gesamtschichtstärke als Summe von Zwischenwerten der gekennzeichneten Einzelschichten.forms was described. The thickness of the cover 20 can be 0.1 to 1.0 mm, preferably 0.2 to 0.5 mm, wherein this layer thickness can also be selected in the specified range for the coating 15. For the thickness of the layer 17 are Values between 0.05 and 1.0 mm are advantageous. In these areas, the layer thicknesses are variable, so that the total layer thicknesses can also be formed from the sum of the upper values without actual, merely economically set upper limits, like every total layer thickness as the sum of intermediate values of the marked individual layers.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 5 hanaelt es sich um eine Weiterbildung nach der Pig. 4. Die Oberflächen 19 der Anode 10 sind mit einer Grundschicht 21 versehen, auf die ein Überzug 15 mit einer darauf angeordneten Schicht 17 aus Aluminium aufgebracht ist, wobei die Schicht 17 eine Abdeckung 2U trägt. Der Überzug 15 und die Abdeckung 20 bestehen wie bei der Ausführungsform nach Pig. 4 aus Aluminiumoxid, oder wie bereits in Verbindung mit Pig. 1 erwähnt aus einen sich verunreinigungsfrei im Kryolith lösenden keramischen Werkstoff. Gemäss der Erfindung besteht die Schicht 17, die Deckschicht 18, die Schicht 17 bei der Ausführungsform nach Pig. 4 und 5 sowie die Grundschicht 21 aus Aluminium. Aluminium"ist zur Erreichung des Zieles nach der Erfindung ein bevorzugtes Mittel, die Erfindung beschränkt sich aber nicht hierauf,In the Pig. 5 it is a Training after the Pig. 4. The surfaces 19 of the anode 10 are provided with a base layer 21 on which a Coating 15 is applied with a layer 17 of aluminum arranged thereon, the layer 17 being a cover 2U wears. The coating 15 and the cover 20 are as in the Pig embodiment. 4 made of aluminum oxide, or as already in connection with Pig. 1 mentions a ceramic material which dissolves in the cryolite without contamination. According to the invention, there is layer 17, the cover layer 18, layer 17 in the Pig embodiment. 4 and 5 and the base layer 21 made of aluminum. Aluminum "is for Achieving the goal according to the invention is a preferred means, but the invention is not limited to

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sondern es können auch andere metallische Werkstoffe, solange sie Kryolith und das erzeugte Schmelzgut nicht beeinträchtigen und die gleiche wie beschriebene Wirkung haben, zur Anwendung gelangen.but other metallic materials can also be used, as long as they do not affect cryolite and the melt material produced and have the same effect as described.

Nach fig» 6 besteht der Schutz der Anodenoberflächen aus einer Schicht 22 aus Cermet-artigem Werkstoff, d.h. aus einem keramisch-metallischen Werkstoff in Mischform, vorteilhafterweise besteht der Werkstoff aus Aluminiumoxid und Aluminium mit einem Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 2: 1 je nach dem lirad der Einwirkung oxidierend wirkender Bestandteile und der Gesamtporosität der aufgetragenen Schicht, die ihrerseits von der statistischen Verteilung der Schichtpartikel abhängt. Die Schichtdicke bewegt sich ebenfalls aus wirtschaftlichen Gründen zweckmässigerweise in einer ütärke von 0,1 bis 1,0 mm. Bei einer Schicht stärke an der unteren ü-renas des gekennzeichneten Bereiches wird man ein Gewichtsverhältnis Aluminiumoxid zu Aluminium wählen, das näher an 2 : 1 als an 10 : 1 kommt, wobei bei steigender· !schichtdicke sich das Gewichtsverhältnis dem Wert 1u : 1 nähern wird. Gemäss der Erfindung können auch die/Verbindung mit den Ausführungsformen nach i'ig. 1,2, 3, 4 und 5 erwähnten Überzüge 15 und Abdeckungen 20 aus dem Cermet-artigen Werkstoff gebildet sein. Auch hier sind andere Oermet-artige werkstoffe zur Anwendung geeignet, wenn sie die Forderung der verunreinigungsfreien Lösung imAccording to Fig. 6, the protection of the anode surfaces consists of one Layer 22 of cermet-like material, i.e. of a ceramic-metallic material in mixed form, advantageously the material consists of aluminum oxide and aluminum with a weight ratio of 10: 1 to 2: 1 depending on the lirad of the action of oxidizing components and the total porosity of the applied layer, which in turn depends on the statistical distribution of the layer particles. For economic reasons, the layer thickness expediently ranges from 0.1 to 1.0 mm. In the case of a layer thickness at the lower part of the marked In the range, a weight ratio of aluminum oxide to aluminum will be chosen that is closer to 2: 1 than to 10: 1 comes, with the weight ratio increasing with increasing layer thickness will approach the value 1u: 1. According to the invention, the / connection with the embodiments according to i'ig. 1, 2, 3, 4 and 5 mentioned coatings 15 and covers 20 can be formed from the cermet-like material. Here too are other oermet-like materials suitable for use, if they meet the requirement of the impurity-free solution in the

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Kryolith, der Nichtbeeintra'chtigung des elektrolytisch abgeschiedenen Aluminiums und der mangelnden Beeinträchtigung der Zellenauskleidung bei gleichzeitiger Bildbarkeit eines der Wärnieausdehnung der Anode angleichbaren, gasundurchlässigen Ueberzuges erfüllen.Cryolite, not affecting the electrodeposited Aluminum and the lack of impairment of the cell lining while at the same time forming one of the Meet the thermal expansion of the anode, gas-impermeable coating that can be matched.

Ueberzüge aus keramischen und aus keramisch-metallischen Werkstoffen werden gemäss der Erfindung in feindisperser Form aufgetragen und unter Anwendung von Wärmeenergie, zu einer zusammenhängenden Schicht verdichtet, wobei die Ueberzüge metallischer Art, beispielsweise durch Flammspritzen, mit Hilfe eines Azetylenbrenners auftragbar sind. Diese Art der Schichtbildunp; liefert wirtschaftlich über den Stand der Technik hinausgehende zufriedenstellende Ergebnisse. Hingegen wird zur Erzielung des optimalen aus der Beseitigung des Sekundärabbrandes ziehbaren Nutzens, die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung zur Bildung von Beschichtungen bevorzugt.Coatings made of ceramic and ceramic-metallic materials are applied according to the invention in finely divided form and using thermal energy, to a coherent layer compacted, with the coatings metallic type, for example by flame spraying, can be applied with the aid of an acetylene burner. This kind of Layer formation; delivers economically above the state of the Satisfactory results beyond technology. On the other hand, in order to achieve the optimum from the elimination of the Secondary erosion of the drawable benefit, the device shown in FIG. 7 for the formation of coatings is preferred.

Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Plasmabrenner 23, der den Ueberzugwerkstoff 2k feindispers unter gleichzeitiger Bildung einer verhältnisrnässig dichten Schicht in schmelzflüssigem Zustand auf die Anodenoberfläche 19 aufbringt.This is a so-called plasma torch 23 which applies the coating material 2k in a finely dispersed form to the anode surface 19 in a molten state while at the same time forming a relatively dense layer.

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In einem Hohlraum des Plasmabrenners 23 brennt ein Lichtbogen und in den Hohlraum wird ein Gas eingeleitet, das durch den Lichtbogen ionisiert und je nach Einstellung des Brenners 23 auf einen hohen Energieinhalt in der Grössenordnung bis 10 kcal/kg gebracht wird. Durch den Durchtritt 25 wird dem ionisierten Gasstrahl 26 der Überzugswerkstoff 24 entweder in Pulver-, Stangen- oder geschmolzener Form zugeleitet, darin feindispers aufbereitet und mittels der dem Gasstrahl 26 innewohnenden hohen Energie auf die Anodenoberfläche aufgetragen. Die Vorrichtung bietet den Vorteil, dass der Auftrag des Werkstoffs 24 und die Bildung einer verhältnismässig dichten Schicht gleichzeitig erfolgen.Die gleichzeitige Aufheizung der inodenoberflache 19 bzw,, eines Bereiches um die Auftragstelle verhindert ein Abspringen der aufgebrachten Schicht und schliesst auf Grund der Schockerhitsung die Oxidation der Kohle, oder einer eventuell vorher aufgebrachten metallischen Schicht, s.B einer Aluminiumschicht,aus»An arc burns in a cavity of the plasma torch 23 and a gas is introduced into the cavity, which is ionized by the arc and depending on the setting of the torch 23 is brought to a high energy content in the order of magnitude of up to 10 kcal / kg. Through the passage 25 is the ionized gas jet 26 is fed to the coating material 24 in either powder, rod or molten form therein Finely prepared and applied to the anode surface by means of the high energy inherent in the gas jet 26. The device offers the advantage that the application of the material 24 and the formation of a relatively dense one The simultaneous heating of the inode surface 19 or an area around the application site prevents the applied layer from jumping off and closes the oxidation of the carbon due to the shock heat, or a possibly previously applied metallic layer, s.B an aluminum layer, made of »

Unter der dem Gasstrahl 26 innewohnenden hohen Energie ist ein auf den aufzutragenden Werkstoff abgestellter, für einen Auftrag maximal möglicher Energiegehalt des Gasstrahles, der bis zu 10 kcal/kg betragen kann, zu verstehen. Für den Auftrag einer Schicht aus Aluminiumoxid wird man den Energieinhalt des ionisierten Gasstrahles so einstellen, dass die Energie zum Auftrag optimal jedoch nicht so gross ist, dass das Aluminiumoxid verdampft, bevor es die zu beschichtende Oberfläche erreicht.Among the high energy inherent in the gas jet 26 is a material that is placed on the material to be applied, for one Order to understand the maximum possible energy content of the gas jet, which can be up to 10 kcal / kg. For the mission a layer of aluminum oxide will adjust the energy content of the ionized gas jet so that the energy optimal for application, however, is not so large that the aluminum oxide evaporates before it reaches the surface to be coated achieved.

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Zur Verbesserung der Haftfähigkeit und Stabilität der aus Aluminiumoxid oder einem Oermet-artigen Werkstoff bestehenden Schicht sollte der Gasstrahl oxidierend auf den Schichtwerkstoffwirken. Bei Anwendung eines nichtoxidierend wirkenden ionisierten Gasstrahles kann es zur Bildung und zum Bestand von Aluminiumsuboxid und freien Sauerstoffe kommen, wodurch dort, wo gefordert, eine optimale Haftfähigkeit und Stabilität nicht erreichbar wird. Beim Vorhandensein von Stickstoff im ionisierten Gasstrahl können sich Aluminiumnitride bilden, die gleichermassen der Stabilität und Haftfähigkeit der aufgetragenen Schicht entgegenwirken. Zur Erzeugung eines ionisierten Gasstrahles können sowohl gas- als auch wasserstabilisierte Plasmabrenner Verwendung finden. Durch Einleitung von Wasser durch eine Öffnung in den Hohlraum ist der Brenner wasserstabilisiert.To improve the adhesiveness and stability of those made of aluminum oxide or an oermet-like material Layer, the gas jet should have an oxidizing effect on the layer material. When using a non-oxidizing ionized gas jet it can come to the formation and to the existence of aluminum suboxide and free oxygen, whereby where required, optimal adhesion and stability cannot be achieved. In the presence of nitrogen in the ionized gas jet can form aluminum nitrides, which in equal measure the stability and adhesion of the applied Counteract the layer. Both gas-stabilized and water-stabilized ones can be used to generate an ionized gas jet Find plasma torch use. The burner is created by introducing water through an opening into the cavity water stabilized.

Der wasserstabilisierte Plasmabrenner 23 sollte eine Mindestleistung von 40 KW, vorzugsweise von etwa 150 KW oder höher haben. Leistungen in diesen Grössenordnungen, sind nach dem derzeitigen Stand der Technologie vornehmlich mit wasserstabilisierten Brennern erreichbar;solche Brenner gewährleisten, wie bereits erwähnt, die gleichzeitige rasche Aufheizung eines genügend grossen Bereiches um die Auftragstelle, so dass ein Abspringen einer aufgetragenen Schicht, sowie eine Oxidation der Kohle und einer eventuell bereits auf die Kohle aufgetragenen Aluminiumschicht vermieden wird.The water-stabilized plasma torch 23 should have a minimum output of 40 KW, preferably of about 150 KW or higher. Achievements in these orders of magnitude are after The current state of technology can be achieved primarily with water-stabilized burners; such burners ensure As already mentioned, the simultaneous rapid heating of a sufficiently large area around the application site so that a An applied layer pops off, as well as an oxidation of the coal and one that may already have been applied to the coal Aluminum layer is avoided.

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Brenner 23 dieser Art unterliegen in ihrer konstruktiven Ausbildbarke it keinen Beschränkungen, die die Einleitung nur eines Werkstoffes 24 in den ionisierten Gasstrahl 26 gestatten würden. So ist es möglich, in den Plasmabrenner 23 bzw. in den ionisierten Gasstrahl 26 einen oder mehrere* Werkstoffe 24 einzuleiten, wobei je nach Handhabung des Geätes ein homogener oder heterogener Werkstoff zum Austrag gelangt. Mithin eignet sich auf Grund der' Einstellbarkeit ihrer Leistung eine Vorrichtung zur Ionisierung eines Gasstrahles zur Bildung um- j gebungsneutrai betreibbarer Anoden nach den Ausführungsformen gemäss den Figuren Λ bis 6.Burner 23 of this type are not subject to any restrictions in terms of their design that would allow only one material 24 to be introduced into the ionized gas jet 26. It is thus possible to introduce one or more * materials 24 into the plasma torch 23 or into the ionized gas jet 26, a homogeneous or heterogeneous material being discharged depending on how the device is handled. Consequently, the 'adjustability of their performance is due to an apparatus for ionisation of a gas jet for the formation of environmentally j gebungsneutrai operable anodes according to the embodiments according to FIGS Λ up. 6

Der Aufwand für die Vorrichtung zur Ionisierung eines Gasstrahles bzw. des Brenners 23 im Verhältnis zu dem aus ihnen fliessenden Nutzen durch Unterdrückung des Sekundärabbrandes ist relativ gering, so dass das Ziel der Erfindung nicht verlassen wird, wenn beispielsweise zur Herstellung eines Überzuges bestehend aus einer Aluminiumschicht mit darauf abgelagerter Schicht aus Aluminiumoxid zwei Vorrichtungen der genannten Art Verwendung finden, wobei eine die Aluminiumschioht und die andere die aus Aluminiumoxid bildet.The effort for the device for ionizing a gas jet or of the burner 23 in relation to the benefit flowing from them by suppressing the secondary burn-up is relatively small, so that the aim of the invention is not abandoned when, for example, to produce a coating consisting of an aluminum layer with a layer of aluminum oxide deposited thereon, two devices of the aforesaid Kind of use, one being the aluminum schioht and the other that forms from alumina.

Zwei Vorrichtungen zur Ionisierung eines Gasstrahles sind beispielsweise auch zur Herstellung eines Überzuges beetehend aus einer Aluminiumschicht mit aufgespritzter Cermet-artigerTwo devices for ionizing a gas jet are for example also for the production of a coating consisting of an aluminum layer with sprayed-on cermet-like

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Schicht geeignet. Dabei würde aus einer Vorrichtung zuerst 'Aluminium auf die Anodenoberfläche aufgetragen und dann unter Zuschaltung der zweiten unter Vereinigung ihres Austrages.aus Aluminium und Aluminiumoxid die Cermet-artige Schicht aufgebaut, wobei sich letztere Anordnung auch zur Bildung eines Ueberzuges aus einer Cermet-artigen Schicht allein durch Verwendung eines Brenners für Aluminium und des,anderen für Aluminiumoxid eignet. Gleichgute Resultate in bezug auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens werden erzielt, wenn die Aluminiumschicht auf der Anodenoberfläche oder als Zwischenschicht eines Sandwichüberzuges durch Flammspritzen mittels eines Azetylen-Sauerstoff-Gemischs aufgebracht wird.Layer suitable. A device would be used first 'Aluminum is applied to the anode surface and then under Activation of the second, combining its discharge. The cermet-like layer is built up from aluminum and aluminum oxide, The latter arrangement can also be used to form a coating from a cermet-like layer one burner for aluminum and the other for aluminum oxide. Equally good results on the The process is economical if the aluminum layer is on the anode surface or as an intermediate layer a sandwich coating is applied by flame spraying using an acetylene-oxygen mixture.

Im folgenden sind praktische Beispiele zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung aufgeführt:The following are practical examples to further clarify of the invention listed:

Beispiel 1example 1

Die Oberfläche einer zu schützenden Kohleanode für die Aluminiumschmelzflusselektrolyse kann mit Korundsand vorab leicht sandgestrahlt werden. Eine etwa 0^1 mm starke Schicht aus Aluminiumoxid wird mittels eines wasserstabilisierten Plasmabrenner·; von ISO KV/ Leistungsaufnahme und einer Spritzleistung vonThe surface of a carbon anode to be protected for molten aluminum electrolysis can be lightly sandblasted with corundum sand in advance. An approximately 0 ^ 1 mm thick layer of aluminum oxide is made using a water-stabilized plasma torch ·; of ISO KV / power consumption and a spray performance of

iStd.ih.

ungefähr 20 kg/Aluminiumoxid in vier aufeinanderfolgenden Durchgängen durch kreuzweises Ueberstreichen der Oberfläche aufgetragen. Der Abstand der Anode des Plasmabrenners zur 0ber~about 20 kg / alumina in four consecutive passes applied by painting the surface crosswise. The distance between the anode of the plasma torch and the above ~

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fläche der Kohleanode beträgt 25 - 30 cm. Die Abscheidungsrate des Aluminiümoxids beträgt etwa 16 kg pro Stunde. Das nicht abgeschiedene Aluminiumoxid wird abgesaugt, gesammelt und dem Prozess wieder zugeführt. Die Korngrösse des Aluminiumoxids beträgt 75 bis 150/Λ.area of the carbon anode is 25 - 30 cm. The rate of deposition of the aluminum oxide is about 16 kg per hour. Not that one deposited aluminum oxide is sucked off, collected and fed back into the process. The grain size of the aluminum oxide is 75 to 150 / Λ.

Beispiel 2Example 2

Die zu schützende Oberfläche einer herkömmlichen Kohleanode für Al-Elektrolyse kann mit Korundsand leicht sandgestrahlt werden. Eine etwa 0,1 mm starke Schicht von Aluminium wird mit Hilfe eines Metallisationsbrenners, d.h. eines Azetylen-Sauerstoffbrenners, aufgetragen. Unmittelbar darauf wird mit Hilfe eines wasserstabilisierten Plasmabrenners mit einer Leistungsaufnahme von 150 KW und einer Spritzleistung von 20 kg technischer Tonerde pro Stunde eine etwa 0,3 mm dicke Schicht von AIpO, durch dreimaliges sukzessives Bestreichen der Oberfläche mit der Plasmaflamme aufgetragen, wobei der Abstand der Anode des Plasma-Aggregates von der Oberfläche der Kohleanode 25 bis 30 cm beträgt. Der Abscheidungswirkungsgrad des AIpO, beträgt etwa 80 #. Das eingesetzte AIpO, (technische Tonerde) hat eine Korngrösse von 75 bisThe surface to be protected of a conventional carbon anode for aluminum electrolysis can be lightly sandblasted with corundum sand will. A layer of aluminum about 0.1 mm thick is made with the help of a metallization burner, i.e. an acetylene-oxygen burner, applied. Immediately afterwards, a water-stabilized plasma torch with a power consumption of 150 KW and a spray capacity of 20 kg becomes more technical Alumina an approximately 0.3 mm thick layer of AlpO per hour, by successively brushing the surface three times applied with the plasma flame, with the distance of the anode of the plasma unit from the surface of the carbon anode 25 to 30 cm. The separation efficiency of the AIpO is about 80 #. The AIpO (technical clay) used has a grain size from 75 to

Beispiel 3Example 3

Die zu schützende Oberfläche wird, wie in Beispiel 2.beschrieben, mit einer etwa 0,1 mm starken Schicht aus Al-Metall versehen. Mit Hilfe eines wasserstabilisierten PlasmabrennersThe surface to be protected is, as described in Example 2, provided with an approximately 0.1 mm thick layer of aluminum metal. With the help of a water stabilized plasma torch

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inspect»©inspect »©

/ZSSYVB/ ZSSYVB

von 150 KW Leistungsaufnahme, der mit einer kontinuierlich vorgeschobenen Aluminiumdraht-Anode von 3t5 mm 0 ausgestattet ist, wird nun eine Menge von ca. 20 kg AIpO, und ca. 5 kg Al-Metall pro Stunde unter Bildung einer Cermet-artigen Schicht von etwa 0,4 mm Dicke aufgetragen. Die übrigen Bedingungen stimmen mit den in Beispiel 2 angegebenen überein.of 150 KW power consumption, which is equipped with a continuously advanced aluminum wire anode of 3 t 5 mm 0 , an amount of approx. 20 kg AlpO and approx. 5 kg Al metal per hour is formed with the formation of a cermet-like layer applied from about 0.4 mm thickness. The other conditions are the same as those given in Example 2.

Beispiel 4Example 4

Die zu schützende Oberfläche wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, fakultativ sandgestrahlt und anschliessend mit Hilfe eines wasserstabilisierten Plasmabrenners von 150 KW Leistungsaufnahme, der mit einer kontinuierlich vorgeschobenen Aluminiumdraht-Anode von 3,5 mm 0 versehen ist, mit einer Menge von etwa 7 kg Al und etwa 20 kg AIpO, pro Stunde unter Bildung einer Germet-artigen Schicht von 0f5 mm Dicke plasmabe— schichtet. Die Entfernung zwischen der Oberfläche und der Aluminiumdraht-Anode beträgt 20 bis 25 cm; die Schicht wird durch viermaliges Überstreichen der Plasmaflamme über die Oberfläche aufgetragen. Wie in den anderen Beispielen muss auch hier darauf geachtet werden, den Plasmastrahl möglichst perpendikulär auf die Oberfläche der Kohleanode zu richten.The surface to be protected is, as described in Example 1, optionally sandblasted and then with the help of a water-stabilized plasma torch with 150 KW power consumption, which is provided with a continuously advanced aluminum wire anode of 3.5 mm 0 , with an amount of about 7 kg al and approximately 20 kilograms AIPO, per hour to form a Germet-like layer of 0 f 5 mm thickness plasmabe- coated. The distance between the surface and the aluminum wire anode is 20 to 25 cm; the layer is applied by wiping the plasma flame four times over the surface. As in the other examples, care must be taken here to direct the plasma jet as perpendicularly as possible onto the surface of the carbon anode.

309821 / 1CK6309821 / 1CK6

Claims (14)

Patentanwälte Liesegang, Lieck Telefon (0311) 225303 Telegramme patomus manchen Dr.-Ing. Roland Liesegang Dipl.-Ing. Hans-Peter Lieck SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG. Unser Zeichen P 009 41 PatentansprüchePatent Attorneys Liesegang, Lieck Telephone (0311) 225303 Telegrams patomus many Dr.-Ing. Roland Liesegang Dipl.-Ing. Hans-Peter Lieck SWISS ALUMINUM AG. Our sign P 009 41 claims 1. Elektrode, insbesondere zum Zusammenwirken mit dem Elektrolyt einer AIuminiumschmelzfluß-EIektroJysezelle bestimmte Anode, deren Oberfläche mit einem eine Oxidation des Anodenwerkstoffes hemmenden Überzug versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (15; 22) aus einem auf Basis von Aluminiumoxyd aufgebauten fFlammgespritzten Aggregat besteht, bei dem die einzelnen Körner mindestens teilweise aus einem am Ort erfolgten Erstarrungsvorgang miteinander verbunden sind,1. Electrode, especially to interact with the electrolyte of a Aluminum melt-flow electroJysis cell specific anode, the surface of which provided with a coating that inhibits oxidation of the anode material is, characterized in that the coating (15; 22) consists of a on the basis of aluminum oxide built up f Solidification processes are interconnected, 2. Elektrode nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (15; 22) eine Stärke von 0,1 bis 1,0 mm hat.2. Electrode according to claim!, Characterized in that the coating (15; 22) has a thickness of 0.1 to 1.0 mm. 3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der überzug (15; 22) eine Stärke von 0,2 bis 0,5 mm hat.3. Electrode according to claim 2, characterized in that the coating (15; 22) has a thickness of 0.2 to 0.5 mm. -26--26- 309821/1046309821/1046 4. Elektrode nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen überzug (15) auf Basis von Aluminiumoxid eine Schicht (17) aus Aluminium aufgebracht ist.4. Electrode according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that on a coating (15) based on aluminum oxide, a layer (17) Aluminum is applied. 5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (17) aus Aluminium eine Stärke von 0,05 bis 1,0 mm hat.5. Electrode according to claim 4, characterized in that the Layer (17) made of aluminum has a thickness of 0.05 to 1.0 mm. 6. Elektrode nach einem der Ansprüche Ibis5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche (19) der Anode (10) und dem Überzug (15) auf Basis von Aluminiumoxid eine Deckschicht (18) aus Aluminium vorgesehen ist.6. Electrode according to one of claims Ibis5, characterized in that that between the surface (19) of the anode (10) and the coating (15) based on aluminum oxide, a cover layer (18) made of aluminum is provided. 7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (18) aus Aluminium eine Stärke von 0,05 bis 1,0 mm hat.7. Electrode according to claim 6, characterized in that the Cover layer (18) made of aluminum has a thickness of 0.05 to 1.0 mm. 8. Elektrode nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß auf die Schicht (17) aus Aluminium eine Abdeckung (20) aus flammgespritztem Aluminiumoxid aufgebracht ist.8. Electrode according to one of claims 4 to 7, characterized net that on the layer (17) made of aluminum a cover (20) flame-sprayed aluminum oxide is applied. 9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (20) aus flammgespritztem Aluminiumoxyd eine Stärke von 0,1 bis 1,0 mm hat.9. Electrode according to claim 8, characterized in that the Cover (20) made of flame-sprayed aluminum oxide has a thickness of 0.1 to 1.0 mm. 10. Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß d'e Abdeckung (20) eine Stärke von 0,2 bis 0,5 mm hat.10. Electrode according to claim 9, characterized in that d'e Cover (20) has a thickness of 0.2 to 0.5 mm. 309821/1046309821/1046 72557767255776 11. Elektrode nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche (19) der Anode (10) und dem Überzug (15) auf Basis von Aluminiumoxid eine Grundschicht (21) aus Aluminium angeordnet ist.11. Electrode according to claim 8, 9 or 10, characterized in that that between the surface (19) of the anode (10) and the coating (15) A base layer (21) made of aluminum is arranged on the basis of aluminum oxide. 12. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (22) aus einem Cermet-artigen Werkstoff besteht.12. Electrode according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the coating (22) consists of a cermet-like material. 13. Elektrode nach Anspruch 12, da durch gekennzeichnet, daß der Cermet-artige Werkstoff aus Aluminiumoxid und Aluminium mit einem Gewichtsverhältnis von 10 : 1 bis 2 : 1 besteht.13. Electrode according to claim 12, characterized in that the cermet-like material made of aluminum oxide and aluminum with a There is a weight ratio of 10: 1 to 2: 1. 14. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Aluminiumoxid schmelzpunkterniedrigende Beimengungen zugesetzt sind.14. Electrode according to one of claims 1 to 13, characterized in that that the melting point-lowering admixtures are added to the aluminum oxide. 309821/1046309821/1046
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