JPS59500974A - Cathode element of aluminum reduction electrolyzer - Google Patents

Cathode element of aluminum reduction electrolyzer

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JPS59500974A
JPS59500974A JP50225383A JP50225383A JPS59500974A JP S59500974 A JPS59500974 A JP S59500974A JP 50225383 A JP50225383 A JP 50225383A JP 50225383 A JP50225383 A JP 50225383A JP S59500974 A JPS59500974 A JP S59500974A
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ジヨ−・ルイス・ア−パツド
タツカ−・ケネス・ウエイン
ウエブ・スコツト・デイビツド
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グレ−ト レ−クス カ−ボン コ−ポレ−シヨン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 耐火硬質金属(refractory’ hard metal ) (RHM  )は、高い融点を有する硬くて鷹密な材料であり、一般的には、多くの試薬液 及び溶融した氷晶石に対する溶解度が低くかつ殆んどの酸及びアルカリに対して 耐食性を備えている。[Detailed description of the invention] Refractory hard metal (RHM ) is a hard, dense material with a high melting point, and is generally used for many reagent solutions. and low solubility in molten cryolite and most acids and alkalis. It has corrosion resistance.

耐火硬質金属は、その金属組織により電気伝導率が高いという特性及び上記した 特性により、耐食性と電導率が経済性の点から重大な問題となる溶融塩電解処理 における電極として使用することが考えられてきた。Refractory hard metals have the characteristics of high electrical conductivity due to their metal structure and the above-mentioned properties. Due to the characteristics of molten salt electrolytic processing, corrosion resistance and electrical conductivity are important issues from an economic point of view. It has been considered to be used as an electrode in

耐火硬質金属には、用途が制限される原因となってきた性質がある。この材料は 通常、脆く、耐熱衝撃性が乏しく、しかも有用な製品を製造・形成するのに著し く費用がかかる。Refractory hard metals have properties that have limited their use. This material is They are usually brittle, have poor thermal shock resistance, and are extremely difficult to manufacture or form into useful products. It costs a lot of money.

製品は、粒状あるいは粉末状材料の熱圧縮(hot pressing)、化学 蒸着及び炭素その他の還元剤による金属の現場還元をはじめとする数多くの方法 により製造されてきた。熱圧縮は、成形品を製造するのに最も広く使用されてい る一方法である。これは、金型キャビティ装置に粉末を充填し、約300乃至8 00℃に加熱し、約2X10Paの圧力をかけ、金型から取出し、約1500乃 至2000℃以上で加熱又は金型内で焼結処理するものである。Products include hot pressing of granular or powdered materials, chemical Numerous methods including vapor deposition and in-situ reduction of metals with carbon and other reducing agents has been manufactured by. Thermal compression is the most widely used method for producing molded parts. This is one way to This involves filling the mold cavity apparatus with powder, approximately 30 to 8 Heat it to 00℃, apply a pressure of about 2X10Pa, take it out from the mold, and heat it to about 1500℃. This process is performed by heating or sintering in a mold at a temperature of 2,000°C or higher.

熱圧縮は簡単な形状のもののみにその適用が制限され、金型のエロージョンを引 起すとともに生産性が低い。熱圧縮によってつくられた製品は、取扱い中に破損 する率が高く、有用な製品の収率の点から見ると費用のかかる方法と云える。Thermal compression is only applicable to simple shapes and may cause mold erosion. productivity is low. Products made by thermal compression can be damaged during handling. This method is expensive in terms of the yield of useful products.

耐火硬質金属には、周期律表の第■A、iVB、VB及び■B族の金属、特にT i、VISi及びWの炭化物、はう化物及び窒化物がある。これらのうち、はう 化物は、電気伝導率の点から、高温電気分解用の電極として特に関心が持たれて いる。はう化物のうち、TlB2は、ホール・エル−電解槽(Hall −He roult *cell )の陰極あるいは陰極素子として使用することに関し 広く研究がされてきた。Refractory hard metals include metals from groups ■A, iVB, VB and ■B of the periodic table, especially T There are carbides, ferrides and nitrides of i, VISi and W. Of these, crawling Compounds are of particular interest as electrodes for high-temperature electrolysis because of their electrical conductivity. There is. Among the ferrides, TlB2 is a Hall-He electrolytic cell. Regarding use as a cathode or cathode element for It has been extensively researched.

ホール電解槽は一般に底が浅く、床部が陰極となり、側壁はコークスとピッチの 混合物を打ち込んで形成され、また陽極はアルミナ・氷晶石の溶融浴に吊り下げ たブロックからなシ数センチメートルの距離をもって陰極と離隔している。陽極 は通常、ピッチとか焼石油コークスとの混合物を予め焼成して無定形炭素の一体 成形ブロックとして形成される。陰極は一般に、予備焼成したピッチとか焼した 無煙炭又はコークスとの混合物から形成され、陰極の底の溝に入れである棒鋼導 電体の周囲に現場で鉄を鋳込んである。Hall electrolyzers generally have a shallow bottom, with the floor serving as the cathode and the side walls containing coke and pitch. The anode is formed by pouring the mixture, and the anode is suspended in a molten bath of alumina and cryolite. The cathode is separated from the block by a distance of several centimeters. anode Usually, a mixture of pitch and calcined petroleum coke is pre-calcined to form a monolith of amorphous carbon. Formed as a molded block. The cathode is generally made of prefired pitch or calcined A steel bar made of anthracite or a mixture with coke and placed in a groove at the bottom of the cathode. Iron is cast on site around the electric body.

ホール電解槽の操作においては、アルミナをアルミニウムに実際に還元するのに 、消費電力のわずか25係だけが使用されているに過ぎず、電流の約40係は、 浴の抵抗を原因とする電圧降下によって消費されてしまう。陽極と陰極との距離 は通常約4乃至5αであるが、この距離を小さくしようとすると、浮遊している アルミニウムの液滴を介して陰極から陽極へ放電が起きてしまう。In operating a Hall electrolyzer, the actual reduction of alumina to aluminum is , only 25 parts of the power consumption is used, and about 40 parts of the current is used. It is consumed by the voltage drop caused by the resistance of the bath. Distance between anode and cathode is usually about 4 to 5α, but if you try to reduce this distance, the floating A discharge occurs from the cathode to the anode via the aluminum droplets.

アルミニウムは電解槽に液体バッドとして存在し、陰極を覆うが、溶融したアル ミニウムによってではなく、溶ツしている氷晶石により炭素陰極の表面が優先的 に湿潤されるので、静止状態にはなく、かくしてアルミニウムは液滴を形成し、 高電流密度により発生する強い電磁力により溶融アルミニウムの動きが不規則に なる。Aluminum is present in the electrolyzer as a liquid bad, covering the cathode, but the molten aluminum The surface of the carbon cathode is preferentially affected by molten cryolite rather than by minium. Aluminum is not in a static state as it is wetted by water, thus the aluminum forms droplets, Strong electromagnetic force generated by high current density causes irregular movement of molten aluminum Become.

二つの非混和性液体と接融している固体表面の湿潤は、三つの界面の界面自由エ ネルギーの関数として捉えることができるが、この場合、炭素陰極の表面はエネ ルギーが小さいので、液体アルミニウムでは容易には湿潤されない。氷晶石−ア ルミニウムー炭素接触点でのアルミニウムの液滴の角度は なる式によって定められ、上式においてα12.α13及びΦ3はそれぞれ、ア ルミニウムー炭素、氷晶石−炭素及び氷晶石−アルミニウムの各境界面の界面自 由エネルギーを表わす。Wetting of a solid surface in contact with two immiscible liquids is achieved by the interfacial free surface of the three interfaces. It can be interpreted as a function of energy, but in this case, the surface of the carbon cathode Due to its low energy, it is not easily wetted by liquid aluminum. Cryolite-a The angle of the aluminum droplet at the aluminum-carbon contact point is In the above formula, α12. α13 and Φ3 are respectively The interface properties of the aluminum-carbon, cryolite-carbon, and cryolite-aluminum interfaces represents energy due to

例えば、炭素の代わりにセラミックが使用されている場合のように、陰極の表面 のエネルギーが高い場合には、液体アルミニウムとの接触角が一層大きくなシ、 液体アルミニウムに対する湿潤性が良好となる。これにより、液体アルミニウム 浴の表面が滑らかになりかつ電極間で生ずる放電の可能性が少なくなるので、陽 極と陰極との間の距離を小さくすることがでさ、またこれにより浴の電圧降下が 小さくなるので電解槽の熱力学的効率を改善することかでさる、 無定形炭素は一般に、表面エイ、ルギ−は小さいが、著しく耐久性があり、陰極 として数年1−ロ1継絖使用することがでさ、しかも比較的安価であるうしかし ながら、良好な湿1性を有しかつ陽極と陰極との距離を一層狭めることがでさる Tjlhスタッドのような陰極あるいは陰極素子は、熱力学的効率が良好でめジ 、原価効率が非常に良い。the surface of the cathode, for example when ceramic is used instead of carbon. When the energy of is high, the contact angle with liquid aluminum is larger, Good wettability to liquid aluminum. This allows liquid aluminum The surface of the bath is smooth and there is less chance of electrical discharge occurring between the electrodes. The distance between the pole and cathode can be reduced, and this also reduces the voltage drop across the bath. It is possible to improve the thermodynamic efficiency of the electrolytic cell by making it smaller. Amorphous carbon generally has small surface rays and lugs, but is extremely durable and can be used for cathodes. However, it is possible to use 1-RO 1 joint for several years, and it is relatively inexpensive. However, it has good moisture resistance and can further reduce the distance between the anode and cathode. The cathode or cathode element, such as the Tjlh stud, has good thermodynamic efficiency and , very cost effective.

本技術分野においては、高目由エネルギーの耐火材料からなる陰極が是つか開発 されている。1981年10月27日にフ、オスター(Foster)に付与さ れた米国特許第4.297,180号明細書には、耐火硬質金属のTi B2刀 ・らなる柱状素子を電解浴に浸漬して陰極として使用1−1金属酸分の電気分解 を行なう溶融塩電解槽が記載されている。】979年5月29日付出願のカブラ ン(Kapla、n)等の米国特許出願第43,242号(後日特許)明細書に は、底部をTiB2で形成したホール電解槽が記載されている。1981年7月 27日付出願のエル−ニー・ジョー(L、 A、 Joo )等の米国特許出願 第287,125号明細書には、耐火硬質金属の焼結体が記載さJtてl、Aる 。In this technical field, we are currently developing cathodes made of refractory materials with high energy. has been done. Granted to Foster on October 27, 1981. U.S. Patent No. 4,297,180 discloses that Ti ・Using a columnar element as a cathode by immersing it in an electrolytic bath 1-1 Electrolysis of metal acids A molten salt electrolyzer is described. ] Kabra filed on May 29, 979 No. 43,242 (later patent) of Kapla, n. describes a Hall electrolytic cell whose bottom is made of TiB2. July 1981 U.S. patent application filed on the 27th by Elnie Jo (L, A, Joo), etc. No. 287,125 describes a sintered body of a refractory hard metal. .

1981年12月29日にダス(、Das)に付与された米国特許第4.308 .114号明測置には、Ti B2の陰極を有するホール電解槽の操作が記載さ れている。1981年12月29日にフォスター (Foster)に付与され た米国特許第4,308,115号明細書には、黒鉛にTi1hを被うしてなる ホール電解槽の陰極が記載されている。1981年12月2日に公告されたスイ スΦアルミニウム(5w1ss Aluminium )社のヨー口・ツノ<特 許出願第81810185.9号明細書には、ホール電解槽用のTiB2陰極素 子が記載されている。U.S. Patent No. 4.308, issued to Das on December 29, 1981. .. No. 114 Meishoki describes the operation of a Hall electrolytic cell with a TiB2 cathode. It is. Granted to Foster on December 29, 1981. U.S. Pat. No. 4,308,115 discloses that graphite is coated with Ti1h. The cathode of the Hall electrolyzer is described. Sui announced on December 2, 1981 Yaw opening and horns of 5w1ss Aluminum Patent application No. 81810185.9 describes a TiB2 cathode element for Hall electrolytic cell. child is listed.

発明の概要 二はう化チタンTiB2をネール電解槽の陰極素子として使用することが提案さ れているが、これは現在使用されている無定形炭素及び半黒鉛(semi−gr aphite )陰極よりも優れた性能を発揮している。Summary of the invention It has been proposed to use titanium dihydride TiB2 as a cathode element in Neel electrolysers. However, this is different from the currently used amorphous carbon and semi-graphite. aphite) shows superior performance than the cathode.

二はう化チタン(TiB2)は、炭素又は半黒鉛とともに、あるいはこれらの代 わりにホール電解槽で使用すると、アルミニウムの電解生成における陰極素子と して有用であることが以前から知られている。主として陽極と陰極との距離を一 層小さくすることがでさることから、導電率が一層良好になるので、電解槽の電 気効率が改善される。陽極−陰極(A−C)間の距離を小さくした場合、電気の 節約を壬で表わすと次のようになる。Titanium dihydride (TiB2) can be used with or in place of carbon or semigraphite. However, when used in a Hall electrolytic cell, it can be used as a cathode element in the electrolytic production of aluminum. It has long been known to be useful. Mainly, keep the distance between the anode and cathode the same. By making the layer smaller, the conductivity becomes even better, so the electrolytic cell's current Energy efficiency is improved. When the distance between the anode and cathode (A-C) is reduced, the electrical Savings can be expressed as a figure as follows.

A−0間の距離 節約率(@ 38tM 漂 準 1.9cm 20% 1.3z 27導 10α 30% Ti1hをボール電解槽の陰極として使用する場合の主な障害として、熱衝撃感 受性が大きいこと、従来の炭素質組成物のコストが約13ドル/に9(約0.6 0ドル/ポンド)であるのに比べ、約55ドル/ユ(約25ドル/ボンド)とコ ストが高いことが挙げられる。Distance between A-0 Saving rate (@ 38tM drift quasi 1.9cm 20% 1.3z 27th lead 10α 30% The main obstacle when using Ti1h as a cathode in a ball electrolyzer is the thermal shock sensation. The cost of conventional carbonaceous compositions is approximately $13/9 (approximately 0.6 It costs about $55/y (about $25/bond) compared to $0/pound). One example is the high strike rate.

本発明者は、耐火硬質金属からなり略きのこ形をした、ホール・エルーアルミニ ウム還元電解槽用の新規かつ原価効率の良い陰極素子を完成した。かかる新規な 形状の陰極素子は、圧縮していない耐火硬質金属の粉末を圧力をかけないで焼結 する方法、耐火硬質金属の粉末とバインダとの塑性混合物を成形する方法、耐火 硬質金属に平均にあるいは軸方向に圧力をかけて予備成形し、この予備成形体を 焼結する方法、及び耐火硬質金属を形成する先駆物質、例えば、TiO2+ B 2O3及び炭素、又はTlO2+ B4C及びCのように1200℃以上の温度 で反応してTlB2を形成する物質を金型で反応させて耐火硬質物質成形体を現 場でつくる方法をはじめとする数多くの方法のいずれによっても製造することが できる。The present inventor has developed a Hall Elu aluminum alloy, which is made of a fire-resistant hard metal and has a substantially mushroom shape. We have completed a new and cost-effective cathode element for umium reduction electrolyzers. This new The shaped cathode element is made by sintering uncompacted refractory hard metal powder without applying pressure. method of forming a plastic mixture of refractory hard metal powder and binder, refractory A hard metal is preformed by applying pressure evenly or in the axial direction, and this preform is Methods of sintering and precursors to form refractory hard metals, e.g. TiO2+B 2O3 and carbon, or TlO2+ temperature above 1200℃ like B4C and C A substance that reacts to form TlB2 is reacted in a mold to create a refractory hard material molded body. It can be manufactured by any of a number of methods, including in-situ methods. can.

かかる形状に形成された一体成形素子は、陰極の陽極対向面積が大きくなり、電 解槽全体の電流密度を小さくすることができる。この一体成形素子はそのパンフ ル効果(baffling effect )により、アルミニウム浴の攪拌作 用に拘らず制御された状態を保持する。また、この成形素子は高価なTiB2の 材料費を極力抑えることができる。An integrally molded element formed in such a shape has a large area where the cathode faces the anode, and The current density of the entire tank can be reduced. This integrally molded element is part of the pamphlet. The baffling effect improves the agitation of the aluminum bath. Maintain a controlled state regardless of the purpose. In addition, this molded element is made of expensive TiB2. Material costs can be kept to a minimum.

更に、所望の空所及び所望の溶融アルミニウムの集積領域を得ることができる。Furthermore, a desired void space and a desired molten aluminum accumulation area can be obtained.

この素子によれば更に、電気分解に2ける電圧降下を小さくしかつ電流効率を良 くすることができる。更にまた、との素子は、同じ高さと直径の中実円筒体と比 較して耐熱衝繋性が良好となる。This device also reduces the voltage drop during electrolysis and improves current efficiency. can be reduced. Furthermore, the element with is comparable to a solid cylinder of the same height and diameter. In comparison, the heat resistance and bonding properties are better.

発明の詳細な説明 粗に充填した金型で素子を焼結する場合、下記の特性を有するTiB2粉末が有 用である。Detailed description of the invention When sintering the device in a loosely filled mold, TiB2 powder with the following properties is available. It is for use.

Ti 69.06% B 31.24係 C2270ppm (百万分の1) 02 3490 ppm N2 150 ppm At0.1% 平均粒径 7μ 5−15μの粒径 90% 最大粒径 44μ 耐火硬質金属の粉末並びに耐火硬質金属の粉末とか焼石油コークス、装用コーク ス、黒鉛粉末及び木炭粉末のような炭素質の粒状物質との混合物を、例えば、ア ルゴンのような不活性雰囲気において1700乃至3000℃で焼結することが できる。最も有用な耐火硬質金属は、Ti+ Ta及びZrのほう化物でちるが 、周期律表の第1VA 、 IVB 、 VB及び■B族に属する金属、特にT 1.V + S r及びWの炭化物はう化物及び窒化物も使用することができる 。Ti 69.06% B 31.24 Section C2270ppm (1 part per million) 02 3490 ppm N2 150 ppm At0.1% Average particle size 7μ Particle size of 5-15μ 90% Maximum particle size 44μ Refractory hard metal powder, refractory hard metal powder and calcined petroleum coke, charging coke mixtures with carbonaceous particulate materials such as graphite powder and charcoal powder. Can be sintered at 1700-3000°C in an inert atmosphere such as Rougon. can. The most useful refractory hard metals are Ti + Ta and Zr borides. , metals belonging to Groups 1VA, IVB, VB and ■B of the periodic table, especially T 1. Carbides of V+Sr and W can also be used as hydrides and nitrides. .

本発明の素子はまた、コールタール・ピッチのような炭素形成バインダに耐火硬 質金属を分散させてなる塑性混合物又は加圧して予備成形体としてから焼結した 耐火硬質金属を成形し、あるいは現場で耐火硬質金属形成反応から成形するここ ができる。Elements of the invention also incorporate refractory hardeners in carbon-forming binders such as coal tar pitch. A plastic mixture made by dispersing quality metals or pressurized to form a preform and then sintered. This is where refractory hard metals are formed or formed from refractory hard metal forming reactions on site. Can be done.

成形した素子は次に、700乃至1200℃の昇温サイクルで1乃至10日間焼 成する。焼成した成形体に、約110乃至120℃の軟化点を宵する石油ピッチ のような炭素質液体又はフェノール・ホルムアルデヒドその池の樹脂を含浸させ ることが有利である。成形体をオートクレーブに入れ、空気を除去して真空にし 、次に、約150乃至300℃で溶融した高温ピッチその他の含浸剤を入れ、圧 力を15 X 103Pa (200psi )程変1で高める。これにより、 液体含浸剤は、出入りできる空隙全体に浸透する。オートクレーブから取出した 後、樹脂を硬化させ、あるいはピッチを含浸した成形体を再び焼成して残留炭素 を無定形炭素に変える。次に、これを不活性雰囲気において2000乃至300 0℃に加熱して、無定形炭素のマトリックスを黒鉛に変換するか、耐火硬質金属 形成反応を促進させかつこの金属の粒子を焼結させてもよい。黒鉛化成形体に、 再含浸処理、再焼成処理及び再黒鉛化処理を施すことができる。The molded device is then baked for 1 to 10 days at a temperature cycle of 700 to 1200°C. to be accomplished. Petroleum pitch that gives a softening point of about 110 to 120°C to the fired compact Impregnating the resin with carbonaceous liquids such as phenol-formaldehyde or It is advantageous to Place the molded body in an autoclave, remove the air, and create a vacuum. Next, high-temperature pitch or other impregnating agent melted at about 150 to 300°C is added, and pressure is applied. Increase the force by 15 x 103 Pa (200 psi). This results in The liquid impregnant penetrates all the voids that it can access. removed from autoclave After that, the resin is cured or the pitch-impregnated molded body is fired again to remove residual carbon. Converts into amorphous carbon. Next, this was heated to 2000 to 300 ml in an inert atmosphere. Heat to 0°C to convert the amorphous carbon matrix to graphite or refractory hard metals. The formation reaction may be accelerated and the particles of the metal may be sintered. In the graphitized molded body, Reimpregnation treatment, recalcination treatment, and regraphitization treatment can be performed.

第1図は、陰極素子の基本形状を示すものであり、陰極素子10は陽極に対向す るかなり平坦な頂面即ち平坦な上部使用面12、及びこの使用面よりも横断面積 が小さい支持ステム14を備えている。支持ステムは通常陰極ベース12に埋め 込まれており、陰極ベース12は、焼成黒鉛炭素もしくは無定形炭素又はSiC もしくはS i sNaのような耐溶融性の耐火硬質金属で被覆した黒鉛炭素か らつくることができる。きのこ形に成形した成形体は通常円く、横断面は円形を なしているが、平方形又は矩形のような他の形状に成形して空間及び電解電流を 効率よく使用するようにしてもよい。使用面とステムとの接続部20は応力点が 少なくなるように湾曲して形成されている。FIG. 1 shows the basic shape of the cathode element, with the cathode element 10 facing the anode. a fairly flat top surface or flat upper use surface 12, and a cross-sectional area smaller than this use surface. is equipped with a small support stem 14. The support stem is usually embedded in the cathode base 12. The cathode base 12 is made of calcined graphite carbon, amorphous carbon, or SiC. Or graphitic carbon coated with a melt-resistant, refractory hard metal such as SisNa? You can make it from scratch. Mushroom-shaped compacts are usually round, with a circular cross section. However, it can be shaped into other shapes such as square or rectangular to reduce space and electrolytic current. It may be used efficiently. The connection part 20 between the use surface and the stem has stress points. It is curved to reduce the amount of

第2図は、ステムとヘッドの一部とが中空で、空所18を有している別の形態の 陰極素子を示す。空所18はまた、多泡炭素(foamed carbon ) のような、ステム及びヘッドと合う熱膨張係数を有する材料の予備成形体によっ て形成することもできる。FIG. 2 shows an alternative configuration in which the stem and part of the head are hollow and have a cavity 18. A cathode element is shown. The cavity 18 is also made of foamed carbon. by a preform of a material with a coefficient of thermal expansion that matches the stem and head, such as It can also be formed by

実施例1 耐火硬質金属からなるきのこ形の陰極素子を低密度焼結法により、先ず金型に粉 末のTiB2を充填し、振動を与えて空隙を除去し、焼結させ、アルゴン雰囲気 中で温度を2100℃にゆっくり上げ、次に大気温度まで冷却することにより形 成した。素子は下記の寸法及び物理値を有していた。Example 1 A mushroom-shaped cathode element made of refractory hard metal is first powdered into a mold using a low-density sintering method. filled with TiB2, vibrated to remove voids, sintered, and placed in an argon atmosphere. The temperature is slowly raised to 2100°C inside the chamber, and then cooled to ambient temperature. accomplished. The device had the following dimensions and physical values.

゛ステムの直径 2.98cTn ステムと湾曲部の長さ 5.66 tyn頂部の厚さ 1.46crn 頂部の直径 8.69側 全体の高さ 7.12crn 重 量 334.71 体 積 126.7cc 見かけ密度 2.64f/cc 同様な使用面を有する中実の円筒体の寸法は次のようになる。゛Stem diameter 2.98cTn Stem and curved part length: 5.66 tyn Top thickness: 1.46 crn Top diameter 8.69 side Overall height 7.12crn Weight: 334.71 Body volume 126.7cc Apparent density 2.64f/cc The dimensions of a solid cylinder with similar use surfaces are as follows:

直径 8.69crn 高さ 7.12c+++ 体積 422.00 cc 従って、きのこ形のものは体積が126.7 ccであるのに対し、同じ頂面を 有する円筒体の体積は422 ccとなり、原材料費に関しては、きのこ形のも のは、コストが中実円筒体のわずか30チに過ぎない。Diameter 8.69crn Height 7.12c+++ Volume: 422.00 cc Therefore, while the mushroom-shaped one has a volume of 126.7 cc, the same top surface The volume of the cylindrical body is 422 cc, and the raw material cost is The cost is only 30 cm of a solid cylindrical body.

実施例2 粗に充填し、実施例1と同様に焼結処理を施すことにより、以下の寸法と体積を 有するより大きな素子を形成した。Example 2 By roughly filling and performing sintering treatment in the same manner as in Example 1, the following dimensions and volume were obtained. A larger element was formed with

きのこ形素子 中実円筒体 頂部の直径 10.16cr++ 10.16crn全体の高さ 11.43c rn11.43cmステムの直径 3.051:Tn 頂部の厚さ 1.46 cm 体 積 188゜88 cc 926.69 ccきのこ形の素子は、体積が、 同じ使用面と高さを有する中実円筒体の20係であり、従って、中実円筒体に比 べ、原材料費を80係節約することができる。Mushroom-shaped element solid cylindrical body Top diameter 10.16cr++ 10.16crn Overall height 11.43c rn11.43cm Stem diameter 3.051:Tn Top thickness 1.46 cm Volume: 188°88cc 926.69cc The mushroom-shaped element has a volume of 20 of a solid cylinder with the same use surface and height, and therefore, compared to a solid cylinder. It is possible to save 80% on raw material costs.

本発明の陰極素子はまた、頂部の直径と高さが同じ中実の円筒体のものよりも耐 熱衝撃性が優れていることがTiB2粉末をコールタール・ピッチ(軟化点11 0℃)と85 : 15の重量比で温度を約160℃にして混合することにより 、きのこ形の素子をつくった。耐火硬質金属とバインダの比は重量で70 :  3o乃至98:2の範囲で変えることができる。TiB 2を充分に湿潤化し、 混合物が滑らかな塑性塊となってから、金型に入れ、105℃に予熱し、約1. 4X 10 Pa (2000psi )の圧力で加圧した。The cathode elements of the present invention are also more durable than those of solid cylinders with the same top diameter and height. TiB2 powder has excellent thermal shock properties compared to coal tar pitch (softening point 11). 0℃) and a weight ratio of 85:15 at a temperature of approximately 160℃. , created a mushroom-shaped element. The ratio of refractory hard metal to binder is 70: by weight. It can be varied in the range of 3o to 98:2. Wet TiB2 sufficiently, After the mixture becomes a smooth plastic mass, it is placed in a mold and preheated to 105°C for about 1. Pressurization was applied at a pressure of 4×10 Pa (2000 psi).

次に、成形体を金型から取出し、720℃の昇温サイクルで6日間焼成して、T iB2粒子を保持するピンチ・ノくインダを炭化した。これに、炭素形成バイン ダである軟化点が110乃至120℃の石油ピッチを、真空と7X10 paの 圧力との交互のサイクルで、温度を約240℃にし2時間含浸させ、更に、上記 のように再び焼成して、密度と強度を高めるとともに気孔率を小さくした。焼成 体を約2300℃に加熱して炭鼾質のマトリックスを黒鉛に変えた。これに、再 含浸処理、再焼成処理及び黒鉛化処理を施すことができる。Next, the molded body was taken out from the mold and fired for 6 days at a temperature increase cycle of 720°C. The pinch indasher holding the iB2 particles was carbonized. This is combined with a carbon-forming binder. Petroleum pitch with a softening point of 110 to 120°C is heated under vacuum and 7×10 pa. Impregnation for 2 hours at a temperature of about 240°C with alternating cycles of pressure and It was fired again to increase density and strength and reduce porosity. firing The body was heated to approximately 2,300°C, converting the anthrax matrix to graphite. To this, again Impregnation treatment, re-firing treatment and graphitization treatment can be performed.

′a禾の’Hβ2と炭素粉末を90 : 10のM量比で、きのこ形のキャビテ ィを有する金型に注入し、振動を与えて空隙を除去し、1700乃至2400℃ で焼結処理してT jB 2とCの混合物を焼結するとともに残留炭素を黒鉛化 した。これに、含浸処理と再焼成処理を行ない、更にアルゴン雰囲気において約 2400℃の温度で再黒鉛化処理を施すことができる。得られたきのこ形成形体 は良好な電気及び熱特性をTi1hの粉末をきの、乙形キャビティを有する金型 キャビティ装置′に注入し、500℃に加熱し、軸線方向に約2X108Paの 圧力をかけ、金型から取出してからアルゴン雰囲気において約2300℃に加熱 して成形体を焼結させた。A mushroom-shaped cavity was prepared by combining Hβ2 and carbon powder with an M ratio of 90:10. It is injected into a mold with to sinter the mixture of TjB2 and C and graphitize the residual carbon. did. This is then impregnated and re-fired, and then placed in an argon atmosphere. Regraphitization treatment can be performed at a temperature of 2400°C. Obtained mushroom-formed body A mold with an O-shaped cavity is made of Ti1h powder with good electrical and thermal properties. It is injected into the cavity device', heated to 500℃, and heated to about 2×108Pa in the axial direction. Apply pressure, remove from the mold, and heat to approximately 2300℃ in an argon atmosphere. The molded body was sintered.

実施例6 きのこ形キャビティを有する金型の一部に′TiB2の粉末を充填し、次に、T iB2と同等の熱、膨張係数を有する多孔質炭素の予備成形体を金型に挿入した 。金型に予備成形体を包むようにTiB2粉下を充填してから実施例1と同様に 焼結させた。優れた熱耐久性を備えた陰極素子が得らきのこ形キャビティを有す る金型の一部にTiB2の粉末を充填してから、所望の内部空所の形状をした木 製の予備成形体を金型に挿入した。金型にTiB2の粉末を予備成形品を包むよ うにして充填し、実施例1と同様に焼結させた。かくして得られた陰極素子には 、木製予備成形体の炭化により空所が形成されており、優れた熱耐久性を有して いた。熱可塑性又は熱硬化性のポリマのような熱分解性あるいは一時的な別の予 備成形体を使用することもできる。中空素子の壁部は薄肉であるところから、優 れた耐熱衝撃性を有していた。Example 6 A part of the mold with a mushroom-shaped cavity was filled with 'TiB2 powder, and then T A porous carbon preform with heat and expansion coefficients equivalent to iB2 was inserted into the mold. . After filling the mold with TiB2 powder to enclose the preform, the same process as in Example 1 was carried out. Sintered. The cathode element has a mushroom-shaped cavity with excellent thermal durability. After filling a part of the mold with TiB2 powder, a piece of wood with the desired internal cavity shape is filled. A preform made of aluminum was inserted into the mold. Fill the preform with TiB2 powder in the mold. The mixture was filled in the same manner as in Example 1, and sintered in the same manner as in Example 1. The cathode element thus obtained has , voids are formed by carbonization of the wooden preform, and it has excellent thermal durability. there was. thermally degradable or temporary materials such as thermoplastic or thermosetting polymers. It is also possible to use prepared bodies. Since the walls of the hollow element are thin, they are It had excellent thermal shock resistance.

実施例8 実施例3と同様な材料を使用し、同様な方法で、金型の中央に一時的な予備成形 体を配置し、予備成形体を中心に成形することにより、中空の素子をつくった。Example 8 Using similar materials and in a similar manner as in Example 3, a temporary preform is made in the center of the mold. A hollow element was created by arranging the body and molding the preform as a center.

予備成形体としては、約400℃の温度で分解が始まるフェノール骨ホルムアル デヒドのプラスチック成形体、木製の成形体、その他、素子の、固化が行なわれ るような高温では安定であるが、焼結温度以下で分解して空所を残すことができ る材料の成形体を使用することができる。The preform is made of phenol bone formal which starts to decompose at a temperature of about 400°C. Solidification of dehyde plastic molded bodies, wooden molded bodies, and other elements is performed. Although it is stable at high temperatures such as A molded body of a material can be used.

実施例9 実施例3のきのこ形素子を、720℃に温度を上げて6日間焼成した後、直接炉 に入れ2300℃に加熱して残留炭素を黒鉛化するとともに、TiB2の焼結を 行なった。強力で、均質かつ優れた陰極素子が得られた。Example 9 After firing the mushroom-shaped element of Example 3 at a temperature of 720°C for 6 days, it was directly placed in a furnace. and heated to 2300℃ to graphitize residual carbon and sinter TiB2. I did it. A strong, homogeneous and excellent cathode element was obtained.

jG−j 補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の7第1項)昭和59年2月−日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、特許出願の表示 P CT/US 83100852 2、発明の名称 アルミニウム還元電解槽の陰極素子 3、$j許出出願 人 所 アメリカ合衆国 10171 ニーーヨーク州。jG-j Submission of translation of written amendment (Article 184-7, Paragraph 1 of the Patent Law) February 1982 - Date Mr. Kazuo Wakasugi, Commissioner of the Patent Office 1. Display of patent application P CT/US 83100852 2. Name of the invention Cathode element of aluminum reduction electrolyzer 3. $j permit application Person Location United States 10171 New York State.

ニューヨーク、パーク アベニュー 299名称クレート レークス カーボン コーポレーション代表者 トノパン、ジョーゼア ビイ。New York, Park Avenue 299 Name Crate Lakes Carbon Corporation Representative Tonopan, Joe Zea Bi.

4代理人〒105電話(591)10045、補正書の提出年月日 1983年11月7日 6、添付書類の目岸 1 1、(“第1回の補正)、略水平な@極対同曲を有する上部と略垂直な支持ステ ムからなり前記陽極対向面の唯一の導電手段となる下部とを備えた略きのこ形に 成形され、前記陽極対向面の面積が前記支持ステムの横所囲の面桝よすも犬さく 、しかも周期律表の第1VA 、 IVB 、 VB及びVB族の金属のほう化 物、炭化物及び窒化物よ′9なる群から選ばfする耐火硬質金属からなるホール ・エル−・アルミニウム還元区解槽用のモノリンツク陰極素子。4 Agent: 105 Telephone (591) 10045, Date of submission of amendment November 7, 1983 6. Appearance of attached documents 1 1. (“First correction”), the upper part with the almost horizontal @ pole pair and the same curve and the almost perpendicular support stand. and a lower part that is the only conductive means on the surface facing the anode. The area of the anode facing surface is approximately the same as that of the lateral area of the support stem. , and the boronization of metals in groups 1VA, IVB, VB and VB of the periodic table. A hole made of a refractory hard metal selected from the group consisting of metals, carbides, and nitrides. ・Monolink cathode element for L-aluminum reduction tank.

2 前記上部の陽極対向面は前記支持手段の周囲の内側の面積よりも大きいこと を特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。2. The upper anode facing surface is larger than the area inside the periphery of the support means. A cathode element according to claim 1, characterized in that:

3、 耐火硬質金属からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素 子。3. The cathode element according to claim 1, which is made of a refractory hard metal. Child.

4 TiB2からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。4. The cathode element according to claim 1, which is made of TiB2.

5、(第1回目の補正)、金型に非圧縮性耐火硬質金属の粒子を充填し、充填し た金型を加圧することなく不活性雰囲気において前記粒子の焼結温度に加熱する ことによりつくられることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。5. (First correction) Fill the mold with incompressible refractory hard metal particles. heating the mold to the sintering temperature of the particles in an inert atmosphere without applying pressure; A cathode element according to claim 1, characterized in that it is made by:

6、(第1回目の補正)、 耐火硬質金属と炭素粒子の混合物を金型に注入する ことにより金型に混合物を充填し、充填した金型を不活性雰囲気において前記混 合物の負表昭59−500974 (6) 焼結温度まで加熱し、外圧を加えることなく焼結することによシつくられること を特徴とする請求の範囲第1項又は第10項に記載の陰極素子。6. (First correction) Inject the mixture of refractory hard metal and carbon particles into the mold. The mixture is then filled into a mold, and the filled mold is placed in an inert atmosphere. Compound negative table Sho 59-500974 (6) Made by heating to sintering temperature and sintering without applying external pressure. The cathode element according to claim 1 or 10, characterized in that:

7 きのこに類似した形状を有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の 陰極素子。7. The mushroom according to claim 1, which has a shape similar to a mushroom. Cathode element.

8 平坦かつ水平な陽極対向面を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記 載の陰極素子。8. The device according to claim 1, characterized in that it has a flat and horizontal anode facing surface. Cathode element.

?i!irl火硬質金属とバインダとなる液体炭素とを混合して塑性塊を形成し 、該塊を成形して陰極素子成形体をつくり、この成形体を700乃至1200℃ に昇温するサイクルで1乃至10日間焼成して焼成炭素・耐火硬質金属の複合体 を形成し、焼成した成形体を約2000乃至2400℃に加熱して炭素を黒鉛化 1〜黒鉛・耐火硬質金属複合体からなる陰極素子を形成することによりつくられ ることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。? i! A plastic mass is formed by mixing hard metal and liquid carbon as a binder. , mold the mass to make a cathode element molded body, and heat this molded body at 700 to 1200°C. A composite of carbon and refractory hard metal is produced by firing for 1 to 10 days in a cycle of increasing the temperature to The fired compact is heated to approximately 2000 to 2400°C to graphitize the carbon. 1 ~ Made by forming a cathode element made of graphite and a refractory hard metal composite. The cathode element according to claim 1, characterized in that:

10 前記素子の内部に所望のキャピテイの形状をした一時予備成形体を包むよ ・うに耐火硬質金属の粉末を金型に充填することによりつくられることを特徴と する請求の範囲第1項に記載の陰極素子。10 Wrap a temporary preform in the shape of a desired cavity inside the element. ・Uni is characterized by being made by filling a mold with refractory hard metal powder. A cathode element according to claim 1.

11 耐火硬質金、属の粉末を金型キャビティ装置に入れ、粉末を加熱及び加圧 して予備成形体を形成し、更に該予備成形体を焼結墓度まで加熱することてより つくられることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。11.Put the refractory hard metal or metal powder into the mold cavity device, heat and pressurize the powder. to form a preform, and further heat the preform to a sintering temperature. A cathode element according to claim 1, characterized in that it is manufactured.

12 耐火硬質金属はTlB2からなり、粉末を金型キャビティ装置に入れ、5 00℃に加熱し、2X10”Paの圧力で軸線方向に加圧し、更にアルゴン雰囲 気において230℃に加熱することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の陰 i素子。12 The refractory hard metal is made of TlB2, the powder is put into the mold cavity device, 5 Heated to 00℃, pressurized in the axial direction with a pressure of 2×10”Pa, and further placed in an argon atmosphere. The shade according to claim 11, characterized in that the shade is heated to 230°C in air. i element.

16、平坦な陽極対向面を有する上部と横断面の面積が前記上部の対向面よりも 小さい支持ステムとを備え、略きのこ形に成形され、しかも最大粒径が44μの 粉末TiB2を軟化点が110℃のコールタール・ピッチと重量で70=30乃 至98°2の比率で約160℃の温度でTiB2が前記ピッチにより充分に湿潤 する電で混合する工程と、前記素子を金型内で成形する工程と、前記素子を70 0乃至1200℃に昇温するサイクルで1乃至10日の期間をかけて炉において 焼成する工程と、前記炉から前記素子を取出しかつオートクレーブに入れる工程 と、150乃至300℃で真空と1乃至15X10Paの圧力との交互のサイク ルで前記素子に軟化点が110乃至120℃の石油ピンチを含浸させる工、程と 、前記素子を7θO乃至1200℃に昇温するサイクルで1乃至10日間かけて 焼成する工程と、前記素子を2000乃至3000℃に加熱して前記ピッチの残 留炭素を黒鉛化する工程とによシつくられるものであることを特徴とするホール ・エルー畳アルεニウム還元電解槽用のモノリシック陰極素子。16. The area of the upper part having a flat anode facing surface and the cross section is larger than that of the upper facing surface. It has a small support stem, is shaped into an approximately mushroom shape, and has a maximum particle size of 44μ. Powdered TiB2 is mixed with coal tar pitch with a softening point of 110°C and the weight is 70 = 30 TiB2 is fully wetted by the pitch at a temperature of about 160°C with a ratio of up to 98°2. a step of mixing the element with an electric current; a step of molding the element in a mold; and a step of molding the element in a mold. In a furnace for a period of 1 to 10 days with a cycle of increasing the temperature from 0 to 1200℃. a step of firing, and a step of taking out the element from the furnace and placing it in an autoclave. and alternating cycles of vacuum and pressure of 1 to 15 x 10 Pa at 150 to 300°C. a step of impregnating the element with petroleum pinch having a softening point of 110 to 120° C. , the device is heated in a cycle of heating from 7θO to 1200°C for 1 to 10 days. A firing process and heating the element to 2000 to 3000°C to remove the remaining pitch. A hole characterized in that it is made by a process of graphitizing carbon dioxide. ・Monolithic cathode element for aluminum ε reduction electrolytic cell.

14(第1回の補正)、一時的に配置されるインサートを取囲むように成形を行 なって前記素子に内部空間を形成することによりつくられることを特徴とする請 求の範囲第13項に記載の陰極素子。14 (first correction), molding is performed to surround the temporarily placed insert. The claim is characterized in that it is made by forming an internal space in the element. The cathode element according to claim 13.

15、金型に最大粒径が44μのTiB2の粉末を充填し、前記金型をアルゴン 雰囲気の炉に入れ、約2100℃に昇温し、更(で前記アルゴン雰囲気を保持し たまま周囲温度1で冷却してなる加圧を行なわない方法によりつくられることを 特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。15. Fill the mold with TiB2 powder with a maximum particle size of 44μ, and fill the mold with argon gas. Place it in a furnace with an atmosphere, raise the temperature to about 2100°C, and then maintain the argon atmosphere. It is made by a method that does not involve pressurization by cooling at an ambient temperature of 1. A cathode element according to claim 1, characterized in that:

16 陽極対向面の直径の支持ステムの直径に対する比率が29乃至33である こと全特徴とする請求の範囲第1項に記載の@極素子。16 The ratio of the diameter of the anode facing surface to the diameter of the support stem is 29 to 33. @Pole element according to claim 1, characterized in that:

17 略水平で平坦な陽極対向面を有する頂部を偏えた直立円筒状のステムから なり、全体の形状が略きのこ形をなし、陽極対向面の水平方向の最大寸法のステ ムの水平方向の最大1法に対する比率が29乃主3.3であり、前記ステムは前 記頂部の唯一の支持及び導電手段蜜形成するものであることを特徴とするホール ・エル−・アルミニウム電解槽用の一体成形陰極素子。17 From an upright cylindrical stem with a tilted top having a substantially horizontal and flat anode facing surface The overall shape is roughly mushroom-shaped, and the maximum horizontal dimension of the surface facing the anode is the stem. The horizontal maximum ratio of the stem is 29 to 3.3, and the stem is A hole characterized in that it forms the sole support and conductive means of the top part. ・Integrated cathode element for aluminum electrolytic cells.

国際調査報告international search report

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1. 陽極対向面を有する上部と該上部の支持手段として作用する下部とを備え 、前記@極対同面の面積は前記支持手段の@断面積よりも大きいことを特徴とす るホール・エル−・アルミニウム還元電解槽用のモノリンツク陰j素子。 2、前記上部の陽極対向面は前記支持手段の周囲の内側の面積よりも大きいこと を特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰へ素子。 3、 耐火硬質金属からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素 子。 4 TiB2からなることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。 5、金型に耐火硬質金属の粉末を充填し、充填した金型を不活性雰囲気ンこおい て前記粉末の焼結温度に加熱することによシつくられることを特徴とする請求の 範囲第1項に記載の陰極素子。 6 金型に耐火硬質金属及び炭素の粉末を充填し、充填した金型全不活性雰囲気 t・ておいて前記粉末の焼結温度寸で加熱することによりつくられることを特徴 とする請求の範囲第1項又は第10項に記載の陰極素子。 Z きのこ類似した形状を有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰 極素子。 8、 平坦かつ水平な陽極対向面を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に 記載の陰極素子。 9 耐火硬質金属とバインダとなる液体炭素とを混合して塑性塊を形成し、該塊 を成形して陰極素子成形体をつ〈シ、この成形体を700乃至1200℃に昇温 するサイクルで1乃至10日間焼成して焼成炭素・耐火硬質金属の複合体を形成 し、焼成した成形体を約2000乃至24001:に加熱して炭素を黒鉛化し黒 鉛・耐火硬質金属複合体からなる陰極素子を形成することによりっくられること を特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。 10 前記素子の内部に所望のキャビティの形状をした一時予備成形体を包むよ うに耐火硬質金属の粉末を金型に充填することによりつくられることを特徴とす る請求の範囲第1項に記載の陰極素子。 11、耐火硬質金属の粉末を金型キャビティ装置に入れ、粉末を加熱及び加圧し て予備成形体を形成し、更に該予備成形体を焼結温度まで加熱することにょシっ くられることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。 12、耐火硬質金−属はTlB2からなシ、粉末を金型キャビティ装置に入れ、 500 ’Cに加熱し、2X10 Paの圧力で軸線方向に加圧し、更にアルゴ ン雰囲気において2301:に加熱することを特徴とする請求の範囲第11項に 記載の陰極素子。 13 平坦な陽極対向面を有する上部と横所面の面積が前記上部の対向面よシも 小さい支持ステムとを備え、略きのこ形に成形され、しかも最大粒径が44μの 粉末T i B 2を軟化点が110℃のコールタール−ピッチと重量で70: 30乃至98:2の比率で約160℃の温度でTiB2が前記ピッチにより充分 に湿潤する1で混合する工程と、前記素子を金型内で成形する工程と、前記素子 を700乃至1200℃に昇温するサイクルで1乃至10日の期間をかけて炉に おいて焼成する工程と、前記炉から前記素子を取出しかつオートクレーブに入れ る工程と、150乃至300℃で真空と1乃至15 X 10 Paの圧力との 交互のサイクルで前記素子に軟化点が110乃至120℃の石油ピッチを含浸さ せる工程と、前記素子を700乃至1200℃に昇温するサイクルで1乃至10 日間かけて焼成する工程と、前記素子を2000乃至3000℃に加熱して前記 ピッチの残留炭素を黒鉛化する工程とによりつくられるものであることを特徴と するホール・エル−・アルミニウム還元電解槽用のモノリシック陰極素子。 14、一時的に配置されるインサートを取囲むように成゛形を行なって前記素子 に内部空間を形成することによシつくられることを特徴とする請求の範囲第9又 は13項に記載の陰極素子。 15 金型に最大粒径が44μのTi1hの粉末を充填し、前記金型をアルゴン 雰囲気の炉に入れ、約2100℃に昇温し、更に前記アルゴン雰囲気を保持した まま周囲温度まで冷却してなる加圧を行なわない方法によりつくられることを特 徴とする請求の範囲第1項に記載の陰極素子。1. Comprising an upper part having a surface facing the anode and a lower part acting as a support means for the upper part. , characterized in that the area of the @pole and the same plane is larger than the @cross-sectional area of the supporting means. Monolink negative element for Hall L aluminum reduction electrolyzer. 2. The upper anode facing surface is larger than the inner area of the periphery of the support means. A shadow element according to claim 1, characterized in that: 3. The cathode element according to claim 1, which is made of a refractory hard metal. Child. 4. The cathode element according to claim 1, which is made of TiB2. 5. Fill the mold with refractory hard metal powder and place the filled mold in an inert atmosphere. The method of claim 1, wherein the powder is heated to a sintering temperature of the powder. A cathode element according to range 1. 6 Fill the mold with refractory hard metal and carbon powder and fill the mold with a completely inert atmosphere It is characterized by being made by heating the powder at the sintering temperature at A cathode element according to claim 1 or 10. Z. The shade according to claim 1, which has a shape similar to a mushroom. Pole element. 8. Claim 1, characterized in that it has a flat and horizontal anode facing surface. Cathode element as described. 9. Mix a refractory hard metal and liquid carbon as a binder to form a plastic mass, and to form a cathode element molded body.The temperature of this molded body was raised to 700 to 1200°C. A composite of fired carbon and refractory hard metal is formed by firing for 1 to 10 days in a cycle of Then, the fired molded body is heated to about 2000 to 24001: to graphitize the carbon. By forming a cathode element made of a lead/refractory hard metal composite. A cathode element according to claim 1, characterized in that: 10 Wrap a temporary preform with a desired cavity shape inside the element. It is characterized by being made by filling a mold with powder of a refractory hard metal. A cathode element according to claim 1. 11.Put the refractory hard metal powder into the mold cavity device, heat and pressurize the powder. to form a preform, and further heat the preform to a sintering temperature. 2. The cathode element according to claim 1, wherein the cathode element is provided with: 12. The refractory hard metal is TlB2, put the powder into the mold cavity device, Heated to 500'C, pressurized in the axial direction with a pressure of 2 x 10 Pa, and then Claim 11, characterized in that the method is heated to 2301: in a negative atmosphere. Cathode element as described. 13 The area of the upper and lateral surfaces having a flat anode facing surface is larger than that of the upper facing surface. It has a small support stem, is shaped into an approximately mushroom shape, and has a maximum particle size of 44μ. Powder T i B 2 was mixed with coal tar pitch with a softening point of 110°C and a weight of 70: At a temperature of about 160°C in a ratio of 30 to 98:2, TiB2 becomes more abundant than the pitch. a step of mixing in step 1 in which the element is moistened with the liquid; a step of molding the element in a mold; and a step of molding the element in a mold. in a furnace over a period of 1 to 10 days in a cycle of increasing the temperature to 700 to 1200℃. a step of firing the element in the oven, and removing the element from the furnace and placing it in an autoclave. process, vacuum and pressure of 1 to 15 x 10 Pa at 150 to 300°C. In alternating cycles, the element is impregnated with petroleum pitch having a softening point of 110-120°C. 1 to 10 cycles of heating the device to 700 to 1200°C. A step of firing the element over a period of days, and heating the element to 2000 to 3000°C to It is characterized by being made by a process of graphitizing the residual carbon of pitch. Monolithic cathode element for Hall L aluminum reduction electrolyzer. 14. Shape the element to surround the temporarily placed insert. Claim 9 is characterized in that it is created by forming an internal space in the is the cathode element according to item 13. 15 Fill the mold with Ti1h powder with a maximum particle size of 44μ, and fill the mold with argon gas. It was placed in a furnace with an atmospheric atmosphere, and the temperature was raised to approximately 2100°C, and the argon atmosphere was further maintained. The special feature is that it is made by a method that does not involve pressurization by cooling it to ambient temperature. A cathode element according to claim 1, characterized in that:
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JP50225383A Pending JPS59500974A (en) 1982-06-03 1983-05-31 Cathode element of aluminum reduction electrolyzer

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JP (1) JPS59500974A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013532773A (en) * 2010-07-29 2013-08-19 エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア Cathode block for aluminum electrolytic cell and method for producing the same

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JP2013532773A (en) * 2010-07-29 2013-08-19 エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア Cathode block for aluminum electrolytic cell and method for producing the same

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