一种惰性阳极材料及其制备方法和用途

技术领域

本公开涉及电解铝阳极材料领域，具体涉及一种惰性阳极材料及其制备方法和用途。

背景技术

铝的熔点是660℃、沸点是2327℃，具有良好的延性和展性，是电和热的良导体。铝元素在地壳中有着8％的丰富储量，居金属元素之首。在金属制品中，铝制品因重量轻、资源丰富和可回收再生等优越性能，在建筑、航空和汽车工业中发挥着越来越重要的作用，是一种应用广泛、需求量大、极富竞争力的金属材料。

通常，按照铝的纯度不同，国内外普遍将其分为三类：原铝、精铝、高纯铝。当前，原铝仍然采用Hall-Héroult法从氧化铝中提取的，其中，铝电解过程是发生在940～970℃的Na

使用炭阳极电解生产铝时，炭阳极参与反应，电解反应为：

2Al

如果按电流效率100％(即阳极气体全部为CO

在冰晶石-氧化铝熔盐电解中不消耗或者微量消耗的阳极称为惰性阳极。使用惰性阳极电解生产铝时，惰性阳极不参与反应，阳极气体为O

2Al

惰性阳极材料的应用有两个优势，一是经济方面，二是环保方面。在经济方面，取代了碳素阳极而节省大量优质碳素材料，节省更换电极的劳动力成本，可降低电极的极距特别是如果同时使用惰性阳极和惰性阴极，可大大减少电解铝生产的能耗；同时，氧气作为电解铝过程中阳极的副产品，其经济效益可达电解铝生产效益的3％。在环保方面，惰性阳极的使用，可以根除产生温室效应的CO

因此，惰性阳极材料对电解铝生产技术的进步和经济效益的提高产生重大影响。

由于惰性阳极材料需要在940～970℃的Na

发明内容

为了使惰性阳极材料具备良好的耐腐蚀性、高温力学性和导电性，本公开提供一种惰性阳极材料及其制备方法和用途。

第一方面，本公开提供的一种惰性阳极材料的制备方法，采用如下技术方案：

一种惰性阳极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将金属氧化物粉末进行第一混合后，经过固相合成，得到陶瓷相原料；

其中，所述金属氧化物粉末选自Fe

S2、将所述陶瓷相原料和金属相原料、粘结剂进行第二混合后，经过压制成型，得到压坯；

其中，所述金属相原料选自下列金属粉末中的至少两种：Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Al、Ti、Zn和Cu；

所述金属相原料和陶瓷相原料重量比为(10～50):(50～90)；

以所述金属相原料和所述陶瓷相原料的总用量为100重量份计，所述粘结剂的用量为1～5份；

S3、所述压坯依次经过烧结和预氧化处理，得到所述惰性阳极材料。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属氧化物粉末选自Fe

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属氧化物包含La

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属氧化物包含MgO、CoO、NiO、CuO和ZnO；其中，MgO、CoO、NiO、CuO和ZnO的摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2)；例如1:1:1:1:1。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属原料包含TiO

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属氧化物包含Fe

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属相原料选自Ni、Fe、Co、Cu、Cr中的至少两种。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属相原料包括Ni，以及Fe、Co、Cu和Cr中的至少一种。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属原料包含Ni和Fe；其中，金属原子比Ni:Fe＝(95～50):(5～50)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属原料包含Ni和Co；其中，金属原子比Ni:Co＝(95～70):(5～30)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属原料包含Cu、Ni和Fe；其中，金属原子比Cu:Ni:Fe＝(70～40):(25～40):(5～20)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属原料包含Ni、Fe和Cr；其中，金属原子比Ni:Fe:Cr＝(50～45):(45～35):(5～20)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属相原料与所述陶瓷相原料的重量比为(20～50):(50～80)；例如30:70、40:60、50:50、20:80等。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属氧化物的粒度为50～350目；例如200目、300目等。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属氧化物的粒度为200～300目。

在本公开的一些可选实施方案中，所述陶瓷相原料的粒度为200～350目。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属相原料的粒度小于等于所述陶瓷相原料的粒度。

在本公开的一些可选实施方案中，所述陶瓷相原料的粒度为200～300目。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属相原料的粒度为100～200目。

在本公开的一些可选实施方案中，所述金属相原料的粒度为200目。

在本公开的一些具体实施方案中，所述陶瓷相原料的粒度为300目，且所述金属相原料的粒度为200目。

在本公开的一些具体实施方案中，所述陶瓷相原料的粒度为200目，且所述金属相原料的粒度为200目。

在本公开的一些可选实施方案中，所述固相合成的温度为750～1200℃；例如800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃等。

在本公开的一些可选实施方案中，所述固相合成的时间为2～7小时；例如3小时、4小时、5小时、6小时等。

在本公开的一些可选实施方案中，所述固相合成在氧气和惰性保护气体的混合气体中进行，其中，氧气分压为100～1000000ppm(例如200000ppm、300000ppm、400000ppm或500000ppm等)，混合气体的总气压为10～15Mpa(例如10Mpa、11Mpa、12Mpa、13Mpa、14Mpa或15Mpa等)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第一混合的具体操作步骤：将金属氧化物粉末分散在第一分散剂中，再进行第一湿法研磨和第一干燥。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第一分散剂的总重量用量是所述金属氧化物粉末的总重量用量的3～5倍，例如3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第一分散剂选自无水乙醇。在本公开的一些可选实施方案中，所述第一湿法研磨的球料比为(5～20):1(例如5:1、10:1、15:1或20:1等)，转速为100～400r/min(例如100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min或400r/min等)，时间为1～24小时(例如1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时、16小时、17小时、18小时、19小时、20小时或24小时等)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第一干燥的温度为50～80℃(例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等)、时间为5～10小时(5小时、6小时、7小时、8小时、9小时或10小时等)。在本公开的一些可选实施方案中，步骤S2中，所述粘结剂选自聚乙烯醇。

在本公开的一些可选实施方案中，步骤S2中，所述第二混合的具体操作步骤：将所述陶瓷相原料、所述金属相原料和所述粘结剂分散在第二分散剂中，再进行第二湿法研磨和第二干燥。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第二分散剂的总重量用量是所述陶瓷相原料和所述金属相原料的总重量用量的3～5倍，例如3倍、3.5倍、4倍、4.5倍或5倍。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第二分散剂选自无水乙醇。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第二湿法研磨的球料比为(5～20):1(例如5:1、10:1、15:1或20:1等)，转速为100～400r/min(例如100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min或400r/min等)，时间为1～24小时(例如1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时、16小时、17小时、18小时、19小时、20小时或24小时等)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述第二干燥的温度为50～80℃(例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等)、时间为5～10小时(5小时、6小时、7小时、8小时、9小时或10小时等)。

在本公开的一些可选实施方案中，所述压制成型的压力为10～500MPa(例如100MPa、150Mpa、200MPa、250MPa、300MPa、400MPa或500MPa等)、时间为1～30分钟(例如1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟或30分钟等)

在本公开的一些可选实施方案中，步骤S3中，所述烧结的温度为1000～1700℃(例如1000℃、1500℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃或1700℃等)、时间2～6小时(例如2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时或6小时等)。

在本公开的一些可选实施方案中，步骤S3中，所述烧结在惰性气氛中进行，例如氮气气氛或氦气气氛等。

在本公开的一些可选实施方案中，所述预氧化处理在氧气和惰性保护气体的混合气体中进行，其中，氧气分压为100～1000000ppm(例如200000ppm、300000ppm、400000ppm或500000ppm等)，混合气体的总气压为10～15MPa(例如10Mpa、11Mpa、12Mpa、13Mpa、14Mpa或15Mpa等)；

在本公开的一些可选实施方案中，所述预氧化处理的温度为850～1200℃(例如850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃等)、时间为1～3小时(例如1小时、1.5小时、2小时、2.5小时或3小时等)。

在本公开的第二方面，本公开提供一种由第一方面所述的制备方法制备得到的惰性阳极材料。

在本公开的第三方面，本公开提供一种第二方面所述惰性阳极材料在电解铝中的用途。

本公开具有以下有益效果：

第一、金属氧化物粉末先进行固相合成得到陶瓷相原料，陶瓷相原料再与金属相原料进行烧结，能够提高惰性阳极材料耐腐蚀性、高温力学性和导电性。

第二、在金属相原料的粒度小于等于陶瓷相原料的粒度时，能够提升惰性阳极材料耐腐蚀性和高温力学性。

附图说明

图1是本公开实施例1的惰性阳极材料的扫描电子显微镜谱图；

图2是本公开实施例4的惰性阳极材料的扫描电子显微镜谱图；

图3是本公开实施例7的惰性阳极材料的扫描电子显微镜谱图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本公开作进一步详细说明。

本公开提供一种惰性阳极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将金属氧化物粉末进行第一混合后，经过固相合成，研磨得到陶瓷相原料；

其中，所述金属氧化物粉末选自Fe

S2、将所述陶瓷相原料和金属相原料、粘结剂进行第二混合后，经过压制成型，得到压坯；

其中，所述金属相原料选自下列金属粉末中的至少两种：Co、Cr、Fe、Ni、Mn、Al、Ti、Zn和Cu；

所述金属相原料和陶瓷相原料重量比为(10～50):(50～90)；

以所述金属相原料和所述陶瓷相原料的总用量为100重量份计，所述粘结剂的用量为1～5份；

S3、所述压坯依次经过烧结和预氧化处理，得到所述惰性阳极材料。

本公开对惰性阳极材料进行了如下性能检测试验：

(1)扫描电子显微镜(SEM)的检测

使用切割机将惰性阳极材料切割，将切割后的试样镶嵌在镶嵌机上进行固定，随后使用抛光机进行抛光处理，抛光使用砂纸的砂纸目数成梯度型，从500目到5000目，对抛光后的试样截面涂抹导电胶以及喷金处理，最后进行扫描电子显微镜的测定。

(2)导电率的检测

本试验采用探针法，测定惰性阳极材料的导电率。

(3)抗弯强度的检测

抗弯强度是指材料抵抗弯曲不断裂的能力，主要用于考察陶瓷等脆性材料的强度。本试验使用三点法在电子万能材料试验机上测定惰性阳极材料的抗弯强度。

(4)耐腐蚀率的检测

耐腐蚀性是铝电解惰性阳极材料选材的基本依据之一。在电解过程，惰性阳极材料在高温冰晶石熔盐中发生电化学腐蚀和化学溶解腐蚀。阳极组分经过腐蚀进入电解质中，不仅会降低产品铝的品位，还会影响阳极的使用寿命以及影响生产的连续性和增大成本投入。

本试验采用失重法测定惰性阳极材料在熔融冰晶石电解质中的热腐蚀率。具体试验过程如下：

称量惰性阳极材料试样的重量m

(4-1)记录电解过程中的槽压(V)。

(4-2)观察烘干后试样表面是否被腐蚀。

(4-3)称量烘干后试样的重量m

按照下式，计算惰性阳极材料的腐蚀率f(mg·cm

(4-4)使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测定铝液中杂质的含量。

实施例1～3和对比例1

实施例1

本实施例中，按照La

在本实施例中，按照金属原子比Ni:Co＝80:20的比例称取金属粉末Ni和Co，得到金属相原料。其中，每种金属粉末的纯度不低于99.9％，粒度为200目。

在本实施例中，惰性阳极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将上述金属氧化物粉末和分散剂无水乙醇(金属氧化物粉末和无水乙醇的重量比为1:4)放入球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨(球料比为10:1，转速为250r/min，时间为10小时)。球磨结束后，将混合浆料置于60℃干燥箱中烘干8小时，将烘干后的物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为300目的粉料。粉料进行固相合成(温度为1100℃；时间为2小时；气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为500000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)。固相合成结束后，将物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为300目的陶瓷相原料。

S2、将金属相原料、陶瓷相原料、粘结剂聚乙烯醇和分散剂无水乙醇置于球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨(球料比为10:1，转速为250r/min，时间为10小时)。球磨结束后，将混合浆料置于60℃干燥箱中烘干8小时，将烘干后的物料置于液压机下进行压制成型(压制压力150MPa、压制时间2分钟)，得到压坯。

其中，金属相原料和陶瓷相原料重量比为40:60；粘结剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的3％；分散剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的4倍。

S3、将压坯置于烧结炉中进行烧结(温度为1400℃，时间为2小时，气氛为高纯氩气)，之后进行预氧化处理(温度为1000℃；时间为2小时；气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为500000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)，得到惰性阳极材料。

实施例2

相较于实施例1而言，实施例2的区别仅在于：每种金属氧化物粉末粒度为200目，且在步骤S1中，粉料的粒度为200目，陶瓷相原料的粒度为200目。

实施例3

相较于实施例1而言，实施例3的区别仅在于：金属相原料中的每种金属粉末的粒度为300目。

对比例1

相较于实施例1而言，对比例1的区别仅在于：金属氧化物粉末没有经过步骤S1，五种金属氧化物粉末直接参与步骤S2，且在步骤S2中五种金属氧化物粉末的总用量与金属相原料的重量比为60:40。

表1实施例1～3和对比例1惰性阳极材料的性能检测结果

从表1可以看出，本公开的惰性阳极材料具备良好的耐腐蚀性、高温力学性和导电性。并且，本公开的惰性阳极材料在电解过程中的铝电解槽的电压3.414～3.501V，相对于铝电解槽使用常规炭阳极的电压(3.8～4.0V)有所下降。

通过比较实施例1和对比例1可知，金属氧化物粉末先进行固相合成得到陶瓷相原料，陶瓷相原料再与金属相原料进行烧结，能够提高惰性阳极材料耐腐蚀性、高温力学性和导电性。

通过比较实施例1～3可知，在金属相原料的粒度小于等于陶瓷相原料的粒度时，能够提升惰性阳极材料耐腐蚀性和高温力学性。

选取实施例1的惰性阳极材料进行扫描电子显微镜的测定，测定结果如图1所示。由于本实施例的金属分散相Ni、Co，经过预氧化处理后，惰性阳极材料的表面形成一层致密的氧化膜(Ni，Co)O。

实施例4～6和对比例2

实施例4

本实施例中，按照MgO、CoO、NiO、CuO和ZnO的摩尔比为1:1:1:1:1的比例称取金属氧化物粉末MgO、CoO、NiO、CuO和ZnO。其中，每种金属氧化物粉末的纯度不低于99.9％，粒度为200目。

在本实施例中，按照金属原子比Cu:N i:Fe＝60:30:10的比例称取金属粉末Cu、Ni和Fe，得到金属相原料。其中，每种金属粉末的纯度不低于99.9％，粒度为200目。

在本实施例中，惰性阳极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将上述金属氧化物粉末和分散剂无水乙醇(金属氧化物粉末和无水乙醇的重量比为1:4)放入球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨(球料比为10:1，转速为300r/min，时间为5小时)。球磨结束后，将混合浆料置于70℃干燥箱中烘干7小时，将烘干后的物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为200目的粉料。粉料进行固相合成(温度为1000℃；时间为6小时；气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为300000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)。固相合成结束后，将物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为200目的陶瓷相原料。

S2、将金属相原料、陶瓷相原料、粘结剂聚乙烯醇和分散剂无水乙醇置于球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨(球料比为10:1，转速为300r/min，时间为5小时)。球磨结束后，将混合浆料置于70℃干燥箱中烘干7小时，将烘干后的物料置于液压机下进行压制成型(压制压力200MPa、压制时间1分钟)，得到压坯。

其中，金属相原料和陶瓷相原料重量比为50:50；粘结剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的3％；分散剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的4倍。

S3、将压坯置于烧结炉中进行烧结(温度为1000℃，时间为2.5小时，气氛为高纯氩气)，之后进行预氧化处理(温度为900℃；时间为3小时；气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为300000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)，得到惰性阳极材料。

实施例5

相较于实施例4而言，实施例5的区别仅在于：每种金属氧化物粉末的粒度为300目，且在步骤S1中，粉料的粒度为300目，陶瓷相原料的粒度为300目。

实施例6

相较于实施例4而言，实施例6的区别仅在于：金属相原料中的每种金属粉末的粒度为300目。

对比例2

相较于实施例4而言，对比例2的区别仅在于：金属氧化物粉末没有经过步骤S1，五种金属氧化物粉末直接参与步骤S2，且在步骤S2中五种金属氧化物粉末的总用量与金属相原料的重量比为50:50。

表2实施例4～6和对比例2惰性阳极材料的性能检测结果

从表2可以看出，本公开的惰性阳极材料具备良好的耐腐蚀性、高温力学性和导电性。并且，本公开的惰性阳极材料在电解过程中的铝电解槽的电压3.303～3.405V，相对于铝电解槽使用常规炭阳极的电压(3.8～4.0V)有所下降。

通过比较实施例4和对比例2可知，金属氧化物粉末先进行固相合成得到陶瓷相原料，陶瓷相原料再与金属相原料进行烧结，能够提高惰性阳极材料耐腐蚀性、高温力学性和导电性。

通过比较实施例4～6可知，在金属相原料的粒度小于等于陶瓷相原料的粒度时，能够提升惰性阳极材料耐腐蚀性和高温力学性。

选取实施例4的惰性阳极材料进行扫描电子显微镜的测定，测定结果如图2所示。由于本实施例的金属分散相Fe、Ni、Cu，经过预氧化处理后，惰性阳极材料的表面形成致密的氧化膜，氧化膜从外至内分别为(CuO)-(CuO

实施例7～10和对比例3

实施例7

本实施例中，按照TiO

在本实施例中，按照金属原子比Ni:Fe:Cr＝50:40:10的比例称取金属粉末Ni、Fe和Cr，得到金属相原料。其中，每种金属粉末的纯度不低于99.9％，粒度为200目。

在本实施例中，惰性阳极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将上述金属氧化物粉末和分散剂无水乙醇(金属氧化物粉末和无水乙醇的重量比为1:4)放入球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨(球料比为15:1，转速为350r/min，时间为4小时)。球磨结束后，将混合浆料置于60℃干燥箱中烘干10小时，将烘干后的物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为300目的粉料。粉料进行固相合成(温度为1100℃；时间为2小时；气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为400000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)。固相合成结束后，将物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为300目的陶瓷相原料。

S2、将金属相原料、陶瓷相原料、粘结剂聚乙烯醇和分散剂无水乙醇置于球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨(球料比为10:1，转速为300r/min，时间为5小时)。球磨结束后，将混合浆料置于60℃干燥箱中烘干10小时，将烘干后的物料置于液压机下进行压制成型(压制压力200MPa、压制时间10分钟)，得到压坯。

其中，金属相原料和陶瓷相原料重量比为20:80；粘结剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的3％；分散剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的4倍。

S3、将压坯置于烧结炉中进行烧结(温度为1400℃，时间为2小时，气氛为高纯氩气)，之后进行预氧化处理(温度为1200℃；时间为1小时；气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为400000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)，得到惰性阳极材料。

实施例8

相较于实施例7而言，实施例2的区别仅在于：每种金属氧化物粉末粒度为200目，且在步骤S1中，粉料的粒度为200目，陶瓷相原料的粒度为200目。

实施例9

相较于实施例7而言，实施例3的区别仅在于：金属相原料中的每种金属粉末的粒度为300目。

实施例10

相较于实施例7而言，实施例10的区别仅在于：金属相原料包括Fe和Cr，其中，按照金属原子比Fe:Cr＝80:20的比例称取金属粉末。

相较于实施例7而言，对比例3的区别仅在于：金属氧化物粉末没有经过步骤S1，五种金属氧化物粉末直接参与步骤S2，且在步骤S2中五种金属氧化物粉末的总用量与金属相原料的重量比为80:20。

表3实施例7～10和对比例3惰性阳极材料的性能检测结果

从表3可以看出，本公开的惰性阳极材料具备良好的耐腐蚀性、高温力学性和导电性。并且，本公开的惰性阳极材料在电解过程中的铝电解槽的电压3.450V，相对于铝电解槽使用常规炭阳极的电压(3.8～4.0V)有所下降。

通过比较实施例7和对比例3可知，金属氧化物粉末先进行固相合成得到陶瓷相原料，陶瓷相原料再与金属相原料进行烧结，能够提高惰性阳极材料耐腐蚀性、高温力学性和导电性。

通过比较实施例7～9可知，在金属相原料的粒度小于等于陶瓷相原料的粒度时，能够提升惰性阳极材料耐腐蚀性和高温力学性。

通过比较实施例7和实施例10可知，金属相原料Ni主要影响惰性阳极材料耐腐蚀性和高温力学性。

选取实施例7的惰性阳极材料进行扫描电子显微镜的测定，测定结果如图3所示。由于本实施例的金属分散相为Fe、Ni、Cr，经过预氧化处理后惰性阳极材料表面形成致密的氧化膜，氧化膜从外至内分别为(Ni，Fe)

实施例11和对比例4

在本实施例中，按照Fe

在本实施例中，按照金属原子比Ni:Fe＝70:30的比例称取金属粉末Ni和Fe，得到金属相原料。其中，每种金属粉末的纯度不低于99.9％，粒度为200目。

在本实施例中，惰性阳极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、将上述金属氧化物粉末和分散剂无水乙醇(金属氧化物粉末和无水乙醇的重量比为1:4)放入球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨，球料比为10:1，以200r/min转速混合15小时。球磨结束后，将混合浆料置于60℃干燥箱中烘干8小时，将烘干后的物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为200目的粉料。粉料进行固相合成(固相合成的温度为1200℃，固相合成的时间为5小时，固相合成的气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为200000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)。固相合成结束后，将物料置于玛瑙研钵中进行研磨，过筛，得到粒度为200目的陶瓷相原料。

S2、将金属相原料、陶瓷相原料、粘结剂聚乙烯醇和分散剂无水乙醇置于球磨罐中，而后将球磨罐安装到球磨机上进行湿法研磨，球料比为10:1，以200r/min转速混合15小时。球磨结束后，将混合浆料置于60℃干燥箱中烘干8小时，将烘干后的物料置于液压机下进行压制成型(压制压力100MPa、压制时间5分钟)，得到压坯。

其中，金属相原料和陶瓷相原料重量比为30:70；粘结剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的3％；分散剂的用量是金属相原料和陶瓷相原料的总重量的4倍。

S3、将压坯置于烧结炉中进行烧结(烧结温度为1200℃，烧结时间为3小时，烧结气氛为高纯氩气)，之后进行预氧化处理(预氧化温度为850℃，预氧化时间为2小时，预氧化气氛是由氧气和氩气组成的混合气体，其中，氧气分压为200000ppm，混合气体的总气压为12Mpa)，得到惰性阳极材料。

对比例4

相较于实施例11而言，对比例4的区别仅在于：金属氧化物粉末没有经过步骤S1，五种金属氧化物粉末直接参与步骤S2，且在步骤S2中五种金属氧化物粉末的总用量与金属相原料的重量比为70:30。

表4实施例11和对比例4惰性阳极材料的性能检测结果

从表4可以看出，本公开的惰性阳极材料具备良好的耐腐蚀性、高温力学性和导电性。并且，本公开的惰性阳极材料在电解过程中的铝电解槽的电压3.426V，相对于铝电解槽使用常规炭阳极的电压(3.8～4.0V)有所下降。

通过比较实施例11和对比例4可知，金属氧化物粉末先进行固相合成得到陶瓷相原料，陶瓷相原料再与金属相原料进行烧结，能够提高惰性阳极材料耐腐蚀性、高温力学性和导电性。

金属分散相为Fe、Ni，经过预氧化处理后惰性阳极材料表面形成致密的氧化膜，氧化膜的最外层成分为NiFe2O4，最内层成分为NiO。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。