KR20150022994A - 알루미늄 전해에 사용되는 비활성 합금 양극 및 그의 제조방법 - Google Patents

알루미늄 전해에 사용되는 비활성 합금 양극 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄 전해용의 비활성 합금 양극을 기술하며, 이는 주요 성분들로서 Fe 및 Cu를 포함하고 그리고 추가로 Sn을 포함하고; 금속 Sn의 첨가가 상기 비활성 합금 양극의 표면 상에 강한 내산화성 및 안정한 구조를 갖는 산화막을 형성시키고 그리고 상기 양극의 부식 저항성을 개선시키는 데 기여하고; 이에 기초하여, 상기 비활성 합금 양극은 추가로 Ni, Al 및 Y를 포함하고, 금속 Al의 첨가가 상기 주요 금속 성분들이 산화되는 것을 방지할 수 있고, 그리고 금속 Y의 첨가가 제조 공정 중에 합금에 소정의 결정 형태를 제공하도록 조절하여 내산화성의 목적을 달성하도록 할 수 있다. 주요 성분들로서 Fe 및 Cu를 갖는 상기 비활성 합금 양극은 과전압이 낮고, 전기 전도도가 높고, 비용이 낮고 그리고 알루미늄 전해 공업에 적용이 가능하다.

Description

알루미늄 전해에 사용되는 비활성 합금 양극 및 그의 제조방법{INERT ALLOY ANODE USED FOR ALUMINUM ELECTROLYSIS AND PREPARATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 알루미늄 전해용의 비활성 합금 양극 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 알루미늄 전해 공업의 분야에 속한다.
알루미늄 전해(aluminum electrolysis)는 알루미나 전해에 의한 알루미늄의 획득을 의미한다. 선행 기술에 있어서, 전통적인 홀-에룰트(Hall-Heroult) 용융염 알루미늄 전해 공정이 알루미늄 전해에 전형적으로 적용되고, 이 공정은 빙정석 Na3AlF6 불화물염 용융물이 용제(flux)로 취하여지고, 산화알루미늄(Al2O3)이 상기 불화물의 염 중에 용해되고, 탄소체가 양극으로서 취하여지고, 알루미늄 액체가 음극으로서 취하여지고, 그리고 강한 직류 전류가 도입된 후 940 내지 960℃의 범위 이내의 높은 온도에서의 전해조(electrolytic cell)의 상기 양극 및 음극에서 전기화학 반응을 수행하는 것에 의하여 전해 알루미늄이 수득되는 빙정석-알루미나 용융물 염 전해 공정의 사용에 의하여 특징지워진다. 전통적인 알루미늄 전해 공정에 있어서, 상기 전해 공정 동안에 탄소 양극이 끊임없이 소모되고, 따라서 상기 탄소 양극에 대한 일정한 대체가 요구되고; 게다가, 알루미늄 전해 동안 상기 양극에서 이산화탄소, 일산화탄소, 독성 불소 수소화물(fluorine hydride) 및 다른 폐가스들이 연속적으로 생성되고, 이들 가스들의 환경 내로의 방출은 환경 및 인간과 가축의 건강에 해로울 수 있고, 따라서 알루미늄 전해에 의해 생성된 상기 폐가스들이 방출 이전에 정제되어야 할 필요가 있고, 따라서 이는 알루미나 전해 제조 공정의 투자 비용을 증가시킨다.
알루미늄 전해의 공정에서의 상기 양극 물질의 소모는 주로 상기 전해 공정 중에서 상기 전통적인 홀-에룰트 공정에서 사용된 상기 탄소 양극 물질의 산화 반응에 의해 야기된다. 따라서, 많은 국내 및 해외 연구자들이 알루미늄 전해의 공정 중의 상기 양극 물질의 소모를 감소시키고 그리고 동시적으로 폐가스 방출을 줄이기 위하여 양극 물질에 대한 연구에 착수하였다. 예를 들면, 중국 특허 공개공보 제CN102230189A호에서는 알루미늄 전해용 금속 세라믹 비활성 양극 물질(metal ceramic inert anode material)이 기술되어 있고, 이는 NiO-NiFe2O4 금속 세라믹 매트릭스(matrix)를 제조하고 그리고 계속해서 금속 동 분말 및 나노 산화니켈(NiO)을 첨가하는 단계들에 의해 수득되고, 그리고 이는 102Ω-1ㆍ㎝-1 만큼 높은 전기 전도도를 갖는다. 상기 선행 기술에 있어서, 비록 전해질과 거의 반응하지 않음에도 불구하고, 상기 매트릭스로서 금속 세라믹을 갖는 상기 양극 물질은 저항이 크고 그리고 과전압이 높고, 이는 상기 공정의 전력 소모가 크고 그리고 알루미늄 전해의 공정에서의 비용이 높고; 게다가, 상기 매트릭스로서 금속 세라믹을 갖는 상기 양극 물질은 낮은 열충격 저항을 갖고 그리고 그에 따라 사용 동안에 깨지는 경향이 있고; 그리고 게다가, 단지 상기 금속 세라믹 매트릭스를 갖는 상기 양극 물질이 깨지기 쉬운 경향이 있기 때문에, 상기 물질들로 만들어지는 상기 양극의 사용에서의 가공성이 낮고, 그 결과, 임의의 형태로 상기 양극을 수득할 수 없다.
상기 금속 세라믹 매트릭스를 갖는 상기 양극 물질이 전기 전도도가 낮고 그리고 구조에 있어서 깨지기 쉽다는 문제점을 해결하기 위하여, 몇몇 연구가들이 상기 양극 물질의 전기 전도도를 개선하고 그리고 동시적으로 상기 양극 물질의 가공성을 개선시키기 위하여 상기 양극 물질로서 합금 금속들의 사용을 제안하였다. 중국 공개특허공보 제CN1443877A호는 알루미늄, 마그네슘 및 희토류 및 다른 전해 공업에 적용되는 비활성 양극 물질을 기술하고 있으며, 이 물질은 크롬, 니켈, 철, 코발트, 티타늄, 동, 알루미늄, 마그네슘 및 다른 금속들로 이루어지는 이성분 또는 다-원소 합금으로 형성되고, 그리고 그의 제조방법은 용련(smelting) 또는 분말야금법이다. 상기 제조된 양극 물질은 전기 전도도 및 열 전도도가 양호하고 그리고 전해 공정 중에 산소를 생성하고, 여기에서, 실시예 1에서, 양극은 37중량%의 코발트, 18중량%의 동, 19중량%의 니켈, 23중량%의 철 및 3중량%의 은으로 이루어지는 합금 물질로 만들어지고, 그리고 알루미늄 전해용으로 사용되고, 상기 양극은 850℃에서의 전해 공정 중에 1.0A/㎠의 전류 밀도를 가지고 그리고 전해조 전압은 상기 전해 공정 중에 4.1V 내지 4.5V의 범위 이내로 지속적으로 유지되고, 제조된 알루미늄은 98.35%의 순도를 갖는다.
크롬, 니켈, 철, 코발트, 티타늄, 동, 알루미늄 및 마그네슘을 포함하여 복수의 금속들로 이루어지는 상기 합금이 상기한 선행기술에서의 알루미늄 전해용의 상기 양극 물질로 사용되는 경우, 이 합금 양극 물질은 상기 양극 세라믹 매트릭스 양극 물질 보다 높은 전기 전도도를 갖고, 용련 또는 분말야금법에 의해 임의의 형태로 가공될 수 있고 그리고 탄소 양극 물질에 비하여 상기 전해 공정 중에서 거의 소모되지 않는다. 그러나, 대량의 고가의 금속 물질들이 상기 선행기술에서의 상기 합금 양극의 제조에서 사용되고, 그리고 그에 따라, 이 합금 양극은 공업화 가격에 대한 요구를 만족시키는 데 실패하였고; 게다가, 상기 금속 성분들로부터 제조되는 상기 합금 양극은 전기 전도도가 낮고 그리고 과전압이 높아, 상기 공정의 전력 소모가 증가되고, 따라서 상기 합금 양극은 알루미늄 전해 공정의 요구들을 만족할 수 없다.
게다가, 상기 선행기술에서 상기 제조된 합금 양극의 표면 상에 산화막이 형성되고, 그리고 만일 이 산화막이 파괴되는 경우, 상기 표면에 노출된 상기 양극 물질은 새로운 산화막으로 산화될 수 있다. 상기 선행기술에서의 상기 합금 양극의 상기 표면 상의 상기 산화막은 낮은 내산화성을 갖고 그리고 추가로 산화 반응을 하여 전해질에 의해 부식될 수 있는 생성물들을 생성하기 쉽고, 그리고 낮은 안정성을 갖는 상기 산화막은 상기 전해 공정 중에 상기 양극 전극을 파괴하기 쉽고; 이전 산화막이 부식되거나 또는 파괴된 후, 상기 표면에 노출된 상기 합금 양극의 상기 물질은 산소와의 반응에 의하여 새로운 산화막을 생성할 수 있고, 이러한 새로운 산화막과 오래된 산화막 사이의 치환은 상기 양극 물질의 지속적인 소모 및 낮은 내부식성과 마찬가지로 전극들의 짧은 내용년수(service life)의 결과를 가져오고; 게다가, 상기 부식되거나 또는 파괴된 산화막은 상기 알루미나의 전해 공정 중의 액체 알루미늄 내로 들어가서 최종 알루미늄 제품의 순도를 저하시키는 결과를 가져오고, 그 결과, 제조된 알루미늄 제품은 국가 기준의 요구를 만족할 수 없고 그리고 그에 따라 직접적으로 완성된 제품으로 사용될 수 없다.
본 발명에 의해 해결되어야 할 제1의 기술적인 문제점은 선행기술에서의 상기 합금 양극은 사용된 금속 물질들이 고가이고, 공정 비용이 높고, 전기 전도도가 낮고 그리고 과전압이 높고, 그 결과, 상기 공정의 전력 소모가 증가한다는 것이고; 따라서, 가격 및 과전압이 낮은 알루미늄 전해용의 비활성 합금 양극 및 그의 제조방법이 제공된다.
동시에, 본 발명에 의해 해결되어야 할 제2의 기술적인 문제점은 선행기술에서의 상기 합금 양극의 상기 표면 상의 산화막이 내산화성이 낮고 그리고 파괴되기 쉽고, 이는 상기 합금 양극의 지속적인 소모 및 낮은 부식 저항성을 야기하고, 게다가, 상기 부식되거나 또는 파괴되는 산화막이 액체 알루미늄 내로 들어가서 최종 제품 알루미늄의 순도를 저하시킨다는 것이고; 따라서, 상기 표면 상에 형성된 상기 산화막의 내산화성이 강하고, 파괴되기 쉽지 않아 그의 내부식성 및 제품 알루미늄의 순도를 향상시키는 알루미늄 전해용의 비활성 합금 양극 및 상기 비활성 합금 양극의 제조방법이 제공된다.
앞서 언급된 기술적인 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 알루미늄 전해용의 비활성 합금 양극을 제공하며, 이는 주요 성분들로서 철(Fe) 및 동(Cu)을 포함하고 그리고 추가로 주석(Sn)을 포함한다.
Fe : Cu : Sn의 질량비는 (23 내지 40) : (36 내지 60) : (0.2 내지 5) 또는 (40.01 내지 80) : (0.01 내지 35.9) : (0.01 내지 0.19)이다.
상기 비활성 합금 양극은 추가로 니켈(Ni)을 포함한다.
Fe : Cu : Ni : Sn의 질량비는 (23 내지 40) : (36 내지 60) : (14 내지 28) : (0.2 내지 5) 또는 (40.01 내지 80) : (0.01 내지 35.9) : (28.1 내지 70) : (0.01 내지 0.19)이다.
상기 비활성 합금 양극은 Fe, Cu, Ni 및 Sn으로 이루어지고, 여기에서 Fe의 함량이 23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고 그리고 Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고 그리고 Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%이다.
상기 비활성 합금 양극은 추가로 알루미늄(Al)을 포함한다.
상기 비활성 합금 양극은 Fe, Cu, Ni, Sn 및 Al로 이루어지고, 여기에서 Fe의 함량이 23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고 그리고 Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고 그리고 Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%이다.
상기 비활성 합금 양극은 추가로 이트륨(Y)을 포함한다.
상기 비활성 합금 양극은 Fe, Cu, Ni, Sn, Al 및 Y으로 이루어지며, 여기에서 Fe의 함량이 23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Y의 함량이 0 이상이고 그리고 2중량% 이하이고 그리고 Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Y의 함량이 0 이상이고 그리고 2중량% 이하이고 그리고 Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%이다.
상기 비활성 합금 양극의 제조방법은 하기의 단계들을 포함한다:
상기 금속들 Fe, Cu 및 Sn들을 용융시키고 그리고 균질하게 혼합시키고, 그리고 계속해서 신속하게 주조하고 그리고 상기 혼합물을 냉각시켜 상기 비활성 합금 양극을 수득하거나;
또는 상기 금속들 Fe, Cu 및 Sn을 먼저 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Al 또는 Y를 첨가하고 그리고 용해시키고, 그리고 균질하게 혼합하거나 또는 상기 금속 Al을 먼저 첨가하고 그리고 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 균질하게 혼합시키고, 그리고 신속하게 주조하고 그리고 상기 혼합물을 냉각시켜 상기 비활성 합금 양극을 수득하거나;
또는 상기 금속들 Fe, Cu, Ni 및 Sn을 용융시키고 그리고 혼합하고 그리고 계속해서 상기 혼합물을 주조하여 상기 비활성 합금 양극을 수득하거나;
또는 상기 금속들 Fe, Cu, Ni 및 Sn을 먼저 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Al 또는 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 그리고 균질하게 혼합시키거나, 또는 상기 금속 Al을 먼저 첨가하고 그리고 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 균질하게 혼합시키고, 그리고 상기 혼합물을 주조하여 상기 비활성 합금 양극을 수득한다.
선행기술과 비교하면, 본 발명에서 알루미늄 전해용의 상기 비활성 합금 양극은 하기의 이로운 효과들을 갖는다:
(1) 본 발명에서 알루미늄 전해용의 상기 비활성 합금 양극은 주요 성분들로서 Fe 및 Sn을 포함하고, 그리고 추가로 Sn을 포함한다. 상기 성분들을 갖는 상기 비활성 합금 양극은 비용이 낮고, 과전압이 낮고 그리고 알루미늄 전해 공정의 전력 소모가 작고; 상기 양극 물질은 Fe, Cu 및 Sn으로 이루어져서 상기 전해 공정 중에서 상기 비활성 합금 양극의 표면 상에 형성되는 산화막이 내산화성이 높고 그리고 전해질에 의해 거의 부식되지 않고, 그리고 상기 형성된 산화막이 안정하고 그리고 파괴되지 않는 경향이 있으며, 따라서, 상기 비활성 합금 양극에는 상당히 높은 내산화성과 부식 저항성이 부여된다. 이는 정확하게는 상기 비활성 합금 양극의 높은 내산화성 및 부식 저항성 때문이며, 상기 양극 물질들의 부식 또는 파괴로 생성되어 액체 알루미늄 내로 들어가는 불순물들이 회피되어 알루미늄 제품들의 순도를 보증하도록 하고, 즉 상기 생산된 알루미늄의 순도가 99.8%에 달할 수 있다. 하기의 문제점들이 회피된다: 선행기술에서의 상기 합금 양극은 높은 가격 및 과전압 및 공정의 큰 전력 소모를 갖고, 상기 합금 표면 상의 상기 산화막이 내산화성이 낮고 그리고 파괴되기 쉬우며, 이는 상기 합금 양극의 지속적인 소모 및 낮은 내부식성을 야기하고, 게다가, 상기 부식되거나 또는 파괴된 산화막이 액체 알루미늄 내로 들어가서 최종 제품 알루미늄의 순도를 저하시킨다.
(2) 본 발명의 알루미늄 전해용의 상기 비활성 합금 양극은 Fe, Cu, Ni 및 Sn으로 이루어지고, 여기에서 Fe의 함량이 23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고 그리고 Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고 그리고 Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%이다.
본 발명의 상기 합금 양극은 주요 성분들로서 Fe 및 Cu를 포함하고, 이들 함량비가 높아 상기 비활성 합금 양극의 재료 비용이 감소되는 한편으로, 상기 언급된 금속 성분들로 이루어지는 상기 비활성 합금 양극은 전기 전도도가 높고 그리고 3.1V 내지 3.4V로 낮은 조의 전압을 갖고, 알루미늄 전해를 위한 전력 소모가 적고, 알루미늄 톤 당 전력 소모가 11000㎾ㆍh 이하이어서 전해 알루미늄의 생산 단가가 낮다. 하기의 단점들이 회피된다: 대량의 고가의 금속 물질들이 선행기술에서의 상기 양극 물질에서 사용되어 상기 양극 생산 단가의 증가의 결과를 가져오고; 상기 제조된 합금 양극이 전기 전도도가 낮고, 알루미늄 전해를 위하여 전력 소모가 크고 그리고 비용이 증가하고, 그리고 공업적 생산에 적용될 수 없다. 상기 첨가된 금속 Ni가 다른 형태들의 금속들 간의 보다 견고한 결합을 촉진시킬 수 있고, 그리고 상기 첨가된 금속 Sn이 높은 내산화성, 양호한 부식 저항성 및 높은 안정성을 갖는 산화막이 전해 공정 중의 상기 비활성 합금 양극의 표면 상에 형성될 수 있다.
(3) 본 발명의 알루미늄 전해용의 상기 비활성 합금 양극은 Fe, Cu, Ni, Sn, Al 및 Y로 이루어지고, 여기에서 Fe의 함량이 23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Y의 함량이 0 이상이고 그리고 2중량% 이하이고 그리고 Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Y의 함량이 0 이상이고 그리고 2중량% 이하이고 그리고 Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%이다. 유사하게, 상기 언급된 비활성 합금 양극은 낮은 재료 비용 및 높은 전기 전도도를 갖고, 게다가, 상기 언급된 비활성 합금 양극에 포함된 상기 금속 Al이 내산화성의 역할을 수행하고 그리고 상기 비활성 양극 합금 중의 금속 산화물과의 금속열 환원반응(metallothermic reduction reaction)을 위한 환원제로서 기능할 수 있고, 그에 따라 상기 비활성 합금 양극 중의 주요 성분들의 백분율을 확실하게 하는 한편으로, 상기 첨가된 금속 Y가 상기 비활성 양극의 제조 공정에서 양극 물질 형성을 위한 결정 구조를 조절하도록 사용되어 항산화 목적을 달성할 수 있도록 할 수 있다.
(4) 본 발명의 알루미늄 전해용의 상기 비활성 합금 양극은 1360 내지 1386℃의 용융점, 20℃에서 68 내지 76.8μΩㆍ㎝의 비저항 및 8.1 내지 8.3g/㎤의 밀도를 갖는다. 상기 제조된 비활성 합금 양극은 상당히 높은 용융점을 갖고 그리고 그에 따라 고온 환경에서의 알루미늄 전해의 요구를 만족할 수 있고; 게다가, 상기 언급된 비활성 합금 양극은 상당히 낮은 과전압을 가져 상기 알루미늄 전해 공정의 전력 소모가 감소될 수 있고; 상기 제조된 비활성 합금 양극은 심지어 조직(texture)이 균질하고 그리고 8.1g/㎤ 내지 8.3g/㎤의 범위 이내의 밀도를 가지며, 이러한 방식으로, 상기 비활성 합금 양극의 안정한 사용 성능이 보증된다.
(5) 상기 비활성 합금 양극의 상기 제조방법은 하기의 단계들을 포함한다:
상기 금속들 Fe, Cu 및 Sn들을 용융시키고 그리고 균질하게 혼합시키고, 그리고 계속해서 신속하게 주조하고 그리고 상기 혼합물을 냉각시켜 상기 비활성 합금 양극을 수득하거나; 또는 상기 금속들 Fe, Cu 및 Sn을 먼저 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Al 또는 Y를 첨가하고 그리고 용해시키고, 그리고 균질하게 혼합하거나 또는 상기 금속 Al을 먼저 첨가하고 그리고 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 균질하게 혼합시키고, 그리고 신속하게 주조하고 그리고 상기 혼합물을 냉각시켜 상기 비활성 합금 양극을 수득하거나; 또는 상기 금속들 Fe, Cu, Ni 및 Sn을 먼저 용융시키고 그리고 혼합하고 그리고 계속해서 상기 혼합물을 주조하여 상기 비활성 합금 양극을 수득하거나; 또는 상기 금속들 Fe, Cu, Ni 및 Sn을 먼저 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Al 또는 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 그리고 균질하게 혼합시키거나, 또는 상기 금속 Al을 먼저 첨가하고 그리고 용융시키고, 계속해서 상기 금속 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 균질하게 혼합시키고, 그리고 상기 혼합물을 주조하여 상기 비활성 합금 양극을 수득한다. 앞서 언급된 비활성 합금 양극은 제조공정이 단순하고 그리고 실제의 요구들에 따라 임의의 형태로 제조될 수 있다. 상기 금속들 Al 및 Y를 포함하는 상기 합금의 제조 동안, Al이 먼저 첨가되어 다른 용융 금속 성분들이 산화되는 것을 방지하고, 그리고 계속해서, Y가 첨가되고 그리고 용융되어 종국적으로 소정의 결정 형태를 갖는 상기 합금이 수득된다.
본 발명의 기술적인 해결책이 보다 용이하게 이해되도록 하기 위하여, 이하에서 구체예들과 함께 본 발명의 기술적인 해결책에 대하여 추가로 상세하게 설명한다.
실시예 1
23중량부의 Fe 금속괴, 60중량부의 Cu 금속괴 및 0.2중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 고속 전자석 교반(high-speed electromagnetic stirring) 하에서 균질하게 혼합시키고, 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 20 내지 100℃/초의 속도로 신속하게 냉각시켜 조직이 균질한, 비활성 합금 양극(1)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.3g/㎤의 밀도, 62μΩㆍ㎝의 비저항 및 1400℃의 용융점을 갖는다.
실시예 2
40중량부의 Fe 금속괴, 36중량부의 Cu 금속괴 및 5중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 고속 전자석 교반 하에서 균질하게 혼합시키고, 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 20 내지 100℃/초의 속도로 신속하게 냉각시켜 조직이 균질한, 비활성 합금 양극(2)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 7.8g/㎤의 밀도, 82μΩㆍ㎝의 비저항 및 1369℃의 용융점을 갖는다.
실시예 3
30중량부의 Fe 금속괴, 45중량부의 Cu 금속괴 및 3중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 고속 전자석 교반 하에서 균질하게 혼합시키고, 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 20 내지 100℃/초의 속도로 신속하게 냉각시켜 조직이 균질한, 비활성 합금 양극(3)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 7.9g/㎤의 밀도, 86μΩㆍ㎝의 비저항 및 1390℃의 용융점을 갖는다.
실시예 4
30중량부의 Fe 금속괴, 50중량부의 Cu 금속괴, 20중량부의 Mo 금속괴 및 5중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(4)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 78μΩㆍ㎝의 비저항 및 1370℃의 용융점을 갖는다.
실시예 5
23중량부의 Fe 금속괴, 60중량부의 Cu 금속괴, 14중량부의 Ni 금속괴 및 3중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(5)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.3g/㎤의 밀도, 68μΩㆍ㎝의 비저항 및 1360℃의 용융점을 갖는다.
실시예 6
40중량부의 Fe 금속괴, 36중량부의 Cu 금속괴, 19중량부의 Ni 금속괴 및 5중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(6)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 76.8μΩㆍ㎝의 비저항 및 1386℃의 용융점을 갖는다.
실시예 7
25중량부의 Fe 금속괴, 46.8중량부의 Cu 금속괴, 28중량부의 Ni 금속괴 및 0.2중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(7)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 72μΩㆍ㎝의 비저항 및 1350℃의 용융점을 갖는다.
실시예 8
23중량부의 Fe 금속괴, 60중량부의 Cu 금속괴, 14중량부의 Ni 금속괴 및 3중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(8)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 70μΩㆍ㎝의 비저항 및 1330℃의 용융점을 갖는다.
실시예 9
40중량부의 Fe 금속괴, 36중량부의 Cu 금속괴, 19중량부의 Ni 금속괴 및 5중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(9)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 73μΩㆍ㎝의 비저항 및 1340℃의 용융점을 갖는다.
실시예 10
24중량부의 Fe 금속괴, 47.8중량부의 Cu 금속괴, 28중량부의 Ni 금속괴 및 0.2중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(10)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.0g/㎤의 밀도, 74μΩㆍ㎝의 비저항 및 1350℃의 용융점을 갖는다.
실시예 11
30중량부의 Fe 금속괴, 41중량부의 Cu 금속괴 및 5중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 3중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 고속 전자석 교반 하에서 균질한 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 신속하게 냉각시켜 비활성 합금 양극(11)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 68μΩㆍ㎝의 비저항 및 1370℃의 용융점을 갖는다.
실시예 12
23중량부의 Fe 금속괴, 60중량부의 Cu 금속괴, 14중량부의 Ni 및 0.2중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 2.8중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의해 비활성 합금 양극(12)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.4g/㎤의 밀도, 69μΩㆍ㎝의 비저항 및 1340℃의 용융점을 갖는다.
실시예 13
40중량부의 Fe 금속괴, 36중량부의 Cu 금속괴, 15중량부의 Ni 및 5중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 4중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의해 비활성 합금 양극(13)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.15g/㎤의 밀도, 69μΩㆍ㎝의 비저항 및 1369℃의 용융점을 갖는다.
실시예 14
36중량부의 Fe 금속괴, 47중량부의 Cu 금속괴, 14중량부의 Ni 및 2.9중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 0.1중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의해 비활성 합금 양극(14)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.0g/㎤의 밀도, 67.6μΩㆍ㎝의 비저항 및 1379℃의 용융점을 갖는다.
실시예 15
27중량부의 Fe 금속괴, 50중량부의 Cu 금속괴 및 4중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 1중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 고속 전자석 교반 하에서 균질한 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 신속하게 냉각시켜 비활성 합금 양극(15)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.4g/㎤의 밀도, 67μΩㆍ㎝의 비저항 및 1358℃의 용융점을 갖는다.
실시예 16
35중량부의 Fe 금속괴, 45중량부의 Cu 금속괴, 24중량부의 Ni 및 4중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 2중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의해 비활성 합금 양극(16)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 70.9μΩㆍ㎝의 비저항 및 1375℃의 용융점을 갖는다.
실시예 17
25중량부의 Fe 금속괴, 50중량부의 Cu 금속괴 및 4중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 3중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 1중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 고속 전자석 교반 하에서 균질한 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 신속하게 냉각시켜 비활성 합금 양극(17)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.3g/㎤의 밀도, 68.9μΩㆍ㎝의 비저항 및 1381℃의 용융점을 갖는다.
실시예 18
23중량부의 Fe 금속괴, 60중량부의 Cu 금속괴, 14중량부의 Ni 및 0.9중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 0.1중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 2중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(18)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.3g/㎤의 밀도, 68μΩㆍ㎝의 비저항 및 1360℃의 용융점을 갖는다.
실시예 19
40중량부의 Fe 금속괴, 36중량부의 Cu 금속괴, 14.9중량부의 Ni 및 5중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 4중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 0.1중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(19)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 76.8μΩㆍ㎝의 비저항 및 1386℃의 용융점을 갖는다.
실시예 20
29중량부의 Fe 금속괴, 38.3중량부의 Cu 금속괴, 28중량부의 Ni 및 0.2중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 3.5중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 1중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(20)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 70μΩㆍ㎝의 비저항 및 1365℃의 용융점을 갖는다.
실시예 21
40중량부의 Fe 금속괴, 36.5중량부의 Cu 금속괴, 18중량부의 Ni 및 3중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 1.5중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 1중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(21)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 76.8μΩㆍ㎝의 비저항 및 1386℃의 용융점을 갖는다.
실시예 22
24.3중량부의 Fe 금속괴, 59중량부의 Cu 금속괴, 14중량부의 Ni 및 0.2중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 2중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 0.5중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(22)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.22g/㎤의 밀도, 68.2μΩㆍ㎝의 비저항 및 1360℃의 용융점을 갖는다. 앞서 언급된 실시예에서, 1중량부는 10g이고, 그리고 주조로부터 얻어지는 비활성 양극 합금은 원하는 바 대로 임의의 형태가 될 수 있다.
실시예 23
40.01중량부의 Fe 금속괴, 35.9중량부의 Cu 금속괴 및 0.19중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고, 그리고 계속해서 고속 전자석 교반 하에서 균질하게 혼합시키고, 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 20 내지 100℃/초의 속도로 신속하게 냉각시켜 조직이 균질한, 비활성 합금 양극(23)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 61μΩㆍ㎝의 비저항 및 1400℃의 용융점을 갖는다.
실시예 24
80중량부의 Fe 금속괴, 0.01중량부의 Cu 금속괴 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고, 그리고 계속해서 고속 전자석 교반 하에서 균질하게 혼합시키고, 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 20 내지 100℃/초의 속도로 신속하게 냉각시켜 조직이 균질한, 비활성 합금 양극(24)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 7.5g/㎤의 밀도, 82μΩㆍ㎝의 비저항 및 1369℃의 용융점을 갖는다.
실시예 25
60중량부의 Fe 금속괴, 25중량부의 Cu 금속괴 및 0.1중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고, 그리고 계속해서 고속 전자석 교반 하에서 균질하게 혼합시키고, 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 20 내지 100℃/초의 속도로 신속하게 냉각시켜 조직이 균질한, 비활성 합금 양극(25)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 7.9g/㎤의 밀도, 84μΩㆍ㎝의 비저항 및 1390℃의 용융점을 갖는다.
실시예 26
50중량부의 Fe 금속괴, 30중량부의 Cu 금속괴, 20중량부의 Mo 및 0.05중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(26)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.4g/㎤의 밀도, 78μΩㆍ㎝의 비저항 및 1370℃의 용융점을 갖는다.
실시예 27
40.01중량부의 Fe 금속괴, 35.9중량부의 Cu 금속괴, 70중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(27)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.5g/㎤의 밀도, 68μΩㆍ㎝의 비저항 및 1360℃의 용융점을 갖는다.
실시예 28
80중량부의 Fe 금속괴, 0.01중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.19중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(28)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 7.7g/㎤의 밀도, 76.8μΩㆍ㎝의 비저항 및 1386℃의 용융점을 갖는다.
실시예 29
71.88중량부의 Fe 금속괴, 0.01중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(29)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 72μΩㆍ㎝의 비저항 및 1350℃의 용융점을 갖는다.
실시예 30
40.01중량부의 Fe 금속괴, 31.88중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(30)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 70μΩㆍ㎝의 비저항 및 1330℃의 용융점을 갖는다.
실시예 31
40중량부의 Fe 금속괴, 0.02중량부의 Cu 금속괴, 59.97중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(31)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 73μΩㆍ㎝의 비저항 및 1340℃의 용융점을 갖는다.
실시예 32
45중량부의 Fe 금속괴, 4.81중량부의 Cu 금속괴, 50중량부의 Ni 및 0.19중량부의 Sn 금속괴들을 용융시키고 그리고 계속해서 주조하여 비활성 합금 양극(32)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.0g/㎤의 밀도, 74μΩㆍ㎝의 비저항 및 1350℃의 용융점을 갖는다.
실시예 33
60중량부의 Fe 금속괴, 35.9중량부의 Cu 금속괴 및 0.1중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 4중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 고속 전자석 교반 하에서 균질한 혼합을 수행하고, 그리고 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 신속하게 냉각시켜 비활성 합금 양극(33)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 68μΩㆍ㎝의 비저항 및 1370℃의 용융점을 갖는다.
실시예 34
40.01중량부의 Fe 금속괴, 27.7중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.19중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 4중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의하여 비활성 합금 양극(34)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.4g/㎤의 밀도, 69μΩㆍ㎝의 비저항 및 1340℃의 용융점을 갖는다.
실시예 35
71.88중량부의 Fe 금속괴, 0.005중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 0.005중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의하여 비활성 합금 양극(35)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.15g/㎤의 밀도, 69μΩㆍ㎝의 비저항 및 1369℃의 용융점을 갖는다.
실시예 36
40.01중량부의 Fe 금속괴, 31.88중량부의 Cu 금속괴, 25.01중량부의 Ni 및 0.1중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 3중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의하여 비활성 합금 양극(36)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.0g/㎤의 밀도, 67.6μΩㆍ㎝의 비저항 및 1379℃의 용융점을 갖는다.
실시예 37
66중량부의 Fe 금속괴, 31.88중량부의 Cu 금속괴 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 2중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 고속 전자석 교반 하에서 균질한 혼합을 수행하고, 그리고 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 신속하게 냉각시켜 비활성 합금 양극(37)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.4g/㎤의 밀도, 67μΩㆍ㎝의 비저항 및 1358℃의 용융점을 갖는다.
실시예 38
40중량부의 Fe 금속괴, 0.01중량부의 Cu 금속괴, 59.97중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 0.01중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 그리고 주조에 의하여 비활성 합금 양극(38)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 70.9μΩㆍ㎝의 비저항 및 1375℃의 용융점을 갖는다.
실시예 39
62중량부의 Fe 금속괴, 31.88중량부의 Cu 금속괴 및 0.19중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 4중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 2중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 고속 전자석 교반 하에서 균질한 혼합을 수행하고, 그리고 상기 혼합물을 신속하게 주조하고 그리고 계속해서 신속하게 냉각시켜 비활성 합금 양극(39)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.3g/㎤의 밀도, 68.9μΩㆍ㎝의 비저항 및 1381℃의 용융점을 갖는다.
실시예 40
40중량부의 Fe 금속괴, 25.7중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.19중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 4중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 2중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(40)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.3g/㎤의 밀도, 68μΩㆍ㎝의 비저항 및 1360℃의 용융점을 갖는다.
실시예 41
71.88중량부의 Fe 금속괴, 0.005중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 0.002중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 0.003중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(41)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 76.8μΩㆍ㎝의 비저항 및 1386℃의 용융점을 갖는다.
실시예 42
36.92중량부의 Fe 금속괴, 31.88중량부의 Cu 금속괴, 28.1중량부의 Ni 및 0.1중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 1중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 2중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(42)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.2g/㎤의 밀도, 70μΩㆍ㎝의 비저항 및 1365℃의 용융점을 갖는다.
실시예 43
39.81중량부의 Fe 금속괴, 0.01중량부의 Cu 금속괴, 59.97중량부의 Ni 및 0.01중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 0.1중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 0.1중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(43)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.1g/㎤의 밀도, 76.8μΩㆍ㎝의 비저항 및 1386℃의 용융점을 갖는다.
실시예 44
45중량부의 Fe 금속괴, 24.4중량부의 Cu 금속괴, 29중량부의 Ni 및 0.1중량부의 Sn 금속괴들을 먼저 용융시키고, 계속해서 1중량부의 Al 금속괴를 첨가하고 그리고 연속해서 용융시키고, 마지막으로, 0.5중량부의 Y 금속괴를 첨가하고 그리고 용융시키고, 혼합을 수행하고, 그리고 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극(44)을 수득하였다. 상기 비활성 합금 양극은 8.22g/㎤의 밀도, 68.2μΩㆍ㎝의 비저항 및 1360℃의 용융점을 갖는다.
앞서 언급된 실시예 23 내지 44들에서, 1중량부는 100g이고, 그리고 주조로부터 얻어지는 비활성 양극 합금은 원하는 바 대로 임의의 형태가 될 수 있다.
비교예
37중량%의 Co, 18중량%의 Cu, 19중량%의 Ni, 23중량%의 Fe 및 3중량%의 Ag을 포함하는 합금 분말들을 분말야금법에 적용시켜 양극을 수득하고, 그리고 사용 전에, 1000℃에서의 전-산화(pre-oxidization)에 의하여 상기 금속 양극의 표면 상에 산화막을 형성시켜 비활성 합금 양극(A)을 수득하였다.
시험예
상기 비활성 합금 양극들 1 내지 44들 및 A들을 각각 양극으로 취하고, 흑연을 음극으로 취하고, 상기 양극과 상기 음극들을 강옥 라이너(corundum liner)가 제공된 전해조 내로 수직으로 삽입시키고, 그리고 상기 양극과 상기 음극 사이의 거리는 3㎝이다. 상기 양극은 760℃에서 1.0A/㎠의 전류 밀도를 갖고, 그리고 32중량%의 불화나트륨(sodium fluoride), 57중량%의 불화알루미늄(aluminum fluoride), 3중량%의 불화리튬(lithium fluoride), 4중량%의 불화칼륨(potassium fluoride) 및 4중량%의 알루미나를 포함하는 성분들을 갖는 전해질 내에서 40시간 동안 전해되었으며, 시험 결과들을 하기 표 1에 나타내었다:
비활성 합금 양극 조의 전압
(V)		 알루미늄 톤 당
직류 전류 소모
(㎾ㆍh)		 제품 알루미늄의 순도
(%)
1 3.10 10040 99.80
2 3.14 10170 99.81
3 3.22 10429 99.85
4 3.16 10235 99.80
5 3.10 10040 99.85
6 3.39 10979 99.82
7 3.15 10202 99.85
8 3.27 10591 99.85
9 3.18 10299 99.83
10 3.36 10882 99.81
11 3.28 10623 99.80
12 3.40 11000 99.82
13 3.32 10753 99.84
14 3.25 10526 99.82
15 3.12 10105 99.80
16 3.27 10591 99.81
17 3.35 10850 99.83
18 3.38 10947 99.80
19 3.16 10234 99.82
20 3.32 10753 99.83
21 3.10 10040 99.81
22 3.12 10105 99.82
23 3.11 10040 99.80
24 3.13 10159 99.81
25 3.21 10429 99.85
26 3.15 10236 99.80
27 3.11 10041 99.90
28 3.38 10979 99.82
29 3.14 10202 99.85
30 3.26 10591 99.91
31 3.17 10299 99.83
32 3.35 10879 99.81
33 3.27 10623 99.80
34 3.39 11000 99.82
35 3.33 10753 99.84
36 3.25 10526 99.82
37 3.12 10105 99.80
38 3.27 10591 99.81
39 3.35 10850 99.83
40 3.38 10945 99.80
41 3.16 10234 99.82
42 3.32 10753 99.83
43 3.10 10040 99.81
44 3.12 10110 99.82
A 4.48 14510 98.35
앞서 언급된 실시예들 및 비교예의 시험 결과들로부터, 알루미늄 전해의 공정 중에서, 본 발명의 상기 비활성 합금 양극이 비교예의 상기 합금 양극 보다 훨씬 더 낮은 조의 전압을 갖고, 따라서, 본 발명의 상기 비활성 합금 양극의 사용이 알루미늄 전해 공정 중에서 전력 소모를 뚜렷하게 감소시킬 수 있으며, 이는 추가로 에너지 낭비를 감소시키고 비용을 줄인다는 것을 알 수 있다. 한편, 본 발명의 상기 비활성 합금 양극은 고순도의 표준을 만족하는 알루미늄 제품들을 제조하는 데 사용될 수 있으며, 즉, 이들 알루미늄 제품들의 순도는 99.8 이상이 될 수 있고, 이는 국가 1차 알루미늄 기준을 만족한다.
앞서 언급된 실시예들에서 본 발명의 구체적인 내용들에 대하여 상세히 설명되었으며, 당해 기술분야에서 숙련된 자들에게는 본 발명에 기초하는 임의의 형태로의 변형들 및 미세한 변경들이 본 발명이 보호를 구하는 상기 내용들에 속한다는 것은 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 알루미늄 전해용의 비활성 합금 양극으로서,
    주요 성분들로서 Fe 및 Cu를 포함하며,
    비활성 합금 양극이 추가로 Sn을 포함함을 특징으로 하는, 비활성 합금 양극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    Fe : Cu : Sn의 질량비가 (23 내지 40) : (36 내지 60) : (0.2 내지 5) 또는 (40.01 내지 80) : (0.01 내지 35.9) : (0.01 내지 0.19)임을 특징으로 하는, 비활성 합금 양극.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 비활성 합금 양극이 추가로 Ni를 포함함을 특징으로 하는, 비활성 합금 양극.
  4. 제 3 항에 있어서, Fe : Cu : Ni : Sn의 질량비가 (23 내지 40) : (36 내지 60) : (14 내지 28) : (0.2 내지 5) 또는 (40.01 내지 80) : (0.01 내지 35.9) : (28.1 내지 70) : (0.01 내지 0.19)임을 특징으로 하는, 비활성 합금 양극.
  5. 제 3 항에 있어서, Fe, Cu, Ni 및 Sn으로 이루어지고, Fe의 함량이23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고, Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고, Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%인, 비활성 합금 양극.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 Al을 포함하는, 비활성 합금 양극.
  7. 제 6 항에 있어서, Fe, Cu, Ni, Sn 및 Al로 이루어지고, Fe의 함량이 23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%인, 비활성 합금 양극.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 Y를 포함하는, 비활성 합금 양극.
  9. 제 8 항에 있어서, Fe, Cu, Ni, Sn, Al 및 Y로 이루어지고, Fe의 함량이 23 내지 40중량%이고, Cu의 함량이 36 내지 60중량%이고, Ni의 함량이 14 내지 28중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Y의 함량이 0 이상이고 그리고 2중량% 이하이고, Sn의 함량이 0.2 내지 5중량%이거나, 또는 Fe의 함량이 40.01 내지 71.88중량%이고, Cu의 함량이 0.01 내지 31.88중량%이고, Ni의 함량이 28.1 내지 59.97중량%이고, Al의 함량이 0 이상이고 그리고 4중량% 이하이고, Y의 함량이 0 이상이고 그리고 2중량% 이하이고, Sn의 함량이 0.01 내지 0.19중량%인, 비활성 합금 양극.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 비활성 합금 양극의 제조 방법으로서,
    금속들 Fe, Cu 및 Sn을 용융시키고, 균질하게 혼합시키고, 계속해서 신속하게 주조하고, 그 혼합물을 냉각시켜 비활성 합금 양극을 수득하거나;
    또는 금속들 Fe, Cu 및 Sn을 먼저 용융시키고, 계속해서 금속 Al 또는 Y를 첨가하고 용해시키고, 그리고 균질하게 혼합하거나 또는 금속 Al을 먼저 첨가하고 그리고 용융시키고, 계속해서 금속 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 균질하게 혼합시키고, 신속하게 주조하고 그 혼합물을 냉각시켜 비활성 합금 양극을 수득하거나;
    또는 금속들 Fe, Cu, Ni 및 Sn을 용융시키고, 혼합하고, 계속해서 그 혼합물을 주조하여 비활성 합금 양극을 수득하거나;
    또는 금속들 Fe, Cu, Ni 및 Sn을 먼저 용융시키고, 계속해서 금속 Al 또는 Y를 첨가하고 그리고 용융시키고, 균질하게 혼합시키거나, 또는 금속 Al을 먼저 첨가하고 그리고 용융시키고, 계속해서 금속 Y를 첨가하고, 용융시키고, 균질하게 혼합시키고, 그 혼합물을 주조하여 상기 비활성 합금 양극을 수득하는 비활성 합금 양극의 제조방법.
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