阴极糊物理性能检测过程中成型方式的探讨

＊许　陆

（西部金属材料股份有限公司理化检验中心 陕西 710000）

1.成型办法

(1)静压成型

静压成型是目前我国常用的一种阴极糊成型方式，在热捣糊成型中被广泛应用。但是近年来随着冷捣糊技术的日益完善，冷捣糊比例也在逐年提升，而静压成型技术在冷捣糊成型过程中的运用却存在诸多质量问题。

静压成型法首先需要根据阴极缝隙尺寸选定适宜的阴极糊模具，随后按照设计配比调好糊料。待糊料均匀之后进行加热，加热温度应预先计算，确保糊料软化。随后可以将糊料加入模具之中，模具的温度应稍低于糊料温度，加入糊料后便可以进行静压成型操作，即向模具中的糊料施加一个恒定的静压力并保持1min以上即可，静压大小应视阴极糊配比及使用实际进行确定。最后模具中的糊料冷却后便可以进行卸压及脱模操作，得到最终的阴极糊。

静压成型这一阴极糊成型技术操作较为简单，但是只适用于热捣糊成型，在温度低于60℃的冷捣糊成型时使用该方法糊料难以形成均匀的整体，同时阴极糊表面也较为粗糙，容易出现骨料的脱落等问题，阴极糊性能较差。而使用传统的阴极糊物理性能检测方法对于此类阴极糊的检测结果也会出现偏差，对后期电解铝过程造成干扰。

(2)捣打成型

捣打成型技术是随着冷捣糊技术发展而逐渐兴起的阴极糊成型技术，其前期操作过程与静压成型法相类似，也需要进行模具尺寸以及糊料配比的确定。而由于捣打成型法主要用于冷捣糊类阴极糊的成型，因此其糊料软化过程所需的温度低于静压成型法，通常都在60℃以下，具体温度需要根据糊料性质确定，在糊料软化之后要将其倒入预先加热过的模具之中，模具应与软化温度保持20℃左右的温差。之后使用自由落体重锤反复捶打试样100次左右即可，重锤重量通常为6kg左右，要根据糊料成型需求进行调整。

捣打成型在冷捣糊成型过程中有着较好的使用效果，但是不适用于热捣糊成型过程，这是因为热捣糊糊料软化温度较高，而捣打过程锤击力较小，不足以使糊料紧密结合，因此通常会存在较多空隙。另外捣打成型的阴极糊厚度并不稳定，因此在进行阴极糊物理性能测试时常常不能满足尺寸要求，还需要进行后期的调整，不仅影响检测效率也会导致测量结果精准度下降。

2.成型原因分析

首先静压成型技术较之于捣打成型技术其操作较为简单，而且其施加于糊料的外力也更大，这也确保了糊料可以形成致密的整体从而有效避免阴极糊的内部空隙问题。但是目前静压成型技术在进行冷捣糊成型时，由于糊料温度较低且各组分颗粒较小，而静压成型这种一次性均匀外力的施力方式只能确保糊料形成一个整体却不能使之混合均匀。这也导致阴极糊试样的内部结构不稳定同时表面粗糙，易发生骨料粉料分离的问题。

捣打成型技术中反复的锤击捣打过程使之可以均匀混合冷捣糊，但是由于锤击力度的限制其并不能有效压实热捣糊糊料，而且目前捣打成型的尺寸也通常较小，一般为50mm左右，而静压成型则为120mm左右，这也为两种成型技术的综合运用带来了难度。

3.改进策略

由于捣打成型技术的锤击压力难以满足热捣糊的成型需求，容易导致热捣糊试样内部空隙问题，因此热捣糊成型仍以静压成型技术为主。而静压成型技术在冷捣糊成型过程中存在的弊端则可以通过与捣打成型技术结合的方式加以解决，因此本文主要分析基于静压成型技术的改进策略。

静压成型技术的主要技术参数为成型过程中所施加的外部压力以及糊料软化及成型温度。因此首先需要对压力及温度参数进行优化，在成型时如果外界压力过小会导致试样结构不均匀且内部存在空隙，而压力过大则会使试样内部聚集较大的内应力，其后期释放过程易导致阴极糊的膨胀等问题。糊料软化温度也会对阴极糊物理性能造成极大的影响，过高的软化温度易导致粘结剂挥发而过低的温度则会导致糊料结构不均匀。因此在进行静压成型之前，需要对于成型压力进行测试，找出适宜的成型压力后还需在此压力下进行糊料软化温度的选定，确保阴极糊试样的物理性能不会遭到破坏。

在确定了静压成型法的成型压力及温度后，还需要对成型过程进行优化。针对目前静压成型技术不适用于冷捣糊成型的问题，可以在静压成型的基础上结合捣打成型技术来弥补其在冷捣糊成型中的不足。由于目前捣打成型技术的限制，在捣打成型时模具尺寸通常较小，因此在静压成型时需要进行模具尺寸的改变，可以在静压成型时使用50mm左右的模具。在冷捣糊成型时首先利用静压成型技术向模具中的糊料施加静压，保持1min左右，随后需要利用重锤的自由落体过程对初步成型的糊料进行捣打，使之内部均匀，改善静压成型技术下冷捣糊试样的状态，而且同一个模具在热捣糊及冷捣糊成型过程中均可以使用，也提升了成型工作的效率。但是目前我国捣打成型设备并未普及，其与静压成型技术的结合也不成熟，因此这一过程难以实现推广，结合这一现状可以通过对静压成型技术的优化来实现对捣打过程的模拟，例如多次施压、梯度加压技术的运用都取得了较好的效果，可以满足冷捣糊成型工作需求。

使用尺寸为50mm左右的模具进行成型虽然可以解决热捣糊及冷捣糊的成型问题，但是试样尺寸过小也会对后期的阴极糊物理性能检测过程造成干扰，例如在阴极糊电阻率的测量中过短的式样尺寸就不能反映出阴极糊的实际压降。因此在热捣糊成型时需要结合电阻率测试进行100mm模具的选用，确保后期物理性能检测的准确性。

4.技术总结

结合目前阴极糊物理性能检测过程中存在的问题，需要对于成型工艺加以改进，首先需要优化成型压力及糊料软化温度。而为了满足捣打成型技术与静压成型技术的综合运用，应对模具尺寸进行优化，控制在50mm-100mm之间。同时要根据检测需要进行模具尺寸的选择，确保检测精度。另外在整个阴极糊成型过程中，操作需要符合国家相关的检测标准，对于不同成型技术结合的成型过程则应结合静压成型检测标准及捣打成型检测标准确定操作规范，确保检测可以反映阴极糊的真实物理性能。

5.结束语

阴极糊的物理性能直接决定着电解铝工作的效果，因此对于阴极糊物理性能的检测十分关键。而目前常用的阴极糊成型方式都存在不足，也影响了检测效果。针对这一问题，检测人员需要严格按照国家标准完成成型操作，并将静压成型技术与捣打成型技术进行有机结合，优化成型压力、温度等参数及模具尺寸，确保试样符合检测要求并能真实反映阴极糊物理性能，为电解铝的顺利进行提供保障。

•【参考文献】

[1]仓向辉,王锦,李瑞玲.阴极糊物理性能检测过程中成型方式的探讨[J].炭素技术,2015,34(2):74-76.

[2]罗炜,董春生,杜滨滨等.强力冷却机在炭阳极间断混捏生产中的探索与运用[J].炭素,2016(4):43-46.