使用冷等静压机 (CIP) 处理 xNi/10NiO-NiFe2O4 金属陶瓷阳极的主要优点是能够对粉末混合物施加高而全向的压力——通常高达 200MPa。与从单一方向施压的传统方法不同，该技术能够制造出整体密度高度一致的“生坯”，从而消除了导致结构弱点的内部压力梯度。
核心要点 通过从所有侧面均匀施压于金属陶瓷混合物，冷等静压促进了颗粒的完全重排并消除了内部孔隙。这使得材料结构致密、无缺陷，从而显著提高了耐腐蚀性，并降低了在严苛的铝电解操作中的年磨损率。
实现结构均匀性
消除压力梯度
传统的模压通常会导致内部应力不均匀，在材料内部产生“压力梯度”。冷等静压机通过从各个方向向模具施加均匀的液体压力来解决此问题。
这种全向力确保了样品所有部分的密度一致。通过消除这些内部梯度，材料变形或翘曲的风险大大降低。
优化颗粒排列
超高压力使得模具内的粉末颗粒能够完全重排并紧密结合。这为材料在进入炉子之前奠定了优越的基础。
通过在此阶段稳定内部结构，压机确保金属陶瓷阳极保持规则的几何形状和适当的强度。
提高烧结和成型质量
防止烧结过程中开裂
“生坯”（压制但未烧结的材料）为烧结过程奠定了基础。由于 CIP 早期消除了微裂纹和密度变化，随后的烧结过程更加稳定。
均匀的生坯在高热作用下发生灾难性开裂的可能性要小得多。这提高了最终惰性阳极的整体成型质量和产量。
增强致密化
与标准的单轴压制相比，CIP 提供了更均匀的致密化驱动力。在 Ti(C,N) 等系统中，该技术已证明能够将生坯密度提高约 15%。
虽然材料不同，但该原理同样适用于 NiFe2O4 金属陶瓷：较高的初始密度优化了烧结动力学，有助于生产接近全致密的部件。
最大化耐腐蚀性
减少孔隙率和电解液渗透
10NiO-NiFe2O4 阳极的耐腐蚀性直接与其相对密度相关。多孔结构容易被冰晶石电解液渗透，从而导致晶界腐蚀。
CIP 有效地最大限度地减少了内部孔隙。这种高密度结构充当物理屏障，防止电解液渗透到陶瓷基体中。
延长组件寿命
当 CIP 实现的高密度与 BaO 等活化烧结的掺杂剂结合时，阳极的耐久性会显著提高。
在铝电解的高温条件（通常为 1233K）下，这种改进的结构能够抵抗局部磨损。数据显示，该工艺可以将阳极的年磨损率降低到约 3.66 厘米/年。
理解权衡：CIP 与单轴压制
标准压制的局限性
理解为何选择 CIP 而非简单的单轴压制等方法至关重要。单轴压制从一个轴施加力，这不可避免地会产生密度梯度——有些区域紧密堆积，而另一些区域则保持松散。
低密度的后果
如果选择标准压制来成型 xNi/10NiO-NiFe2O4，您将不得不接受结构完整性方面的折衷。由此产生的较低相对密度使材料容易受到微裂纹和电解液侵蚀的快速磨损。在高要求的环境中，避免 CIP 的“代价”是组件寿命大大缩短。
为您的目标做出正确选择
要确定冷等静压是否是您特定应用的正确成型方法，请考虑您的主要性能指标：
- 如果您的主要重点是烧结过程中的结构完整性： CIP 至关重要，因为它消除了导致烧结阶段变形和开裂的内部压力梯度。
- 如果您的主要重点是运行过程中的耐腐蚀性： CIP 是更优的选择，因为它最大限度地提高了相对密度以防止冰晶石电解液渗透，并降低了年磨损率。
通过在烧结前确保密度均匀，冷等静压将标准的金属陶瓷混合物转化为坚固的工业级阳极，能够承受极端电解环境。
总结表：
| 特征 | 冷等静压 (CIP) | 传统单轴压制 |
|---|---|---|
| 压力方向 | 全向 (360°) | 单轴 (顶部/底部) |
| 密度分布 | 均匀且一致 | 内部压力梯度 |
| 生坯质量 | 高密度，无缺陷 | 密度不均，易开裂 |
| 烧结结果 | 高稳定性，无翘曲 | 高变形风险 |
| 磨损率（阳极） | 低（约 3.66 厘米/年） | 因电解液渗透而高 |
| 孔隙率 | 最小/消除 | 较高/残留微孔 |
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参考文献
- Hanbing HE, Hanning Xiao. Effect of additive BaO on corrosion resistance of xNi/10NiO-NiFe2O4 cermet inert anodes for aluminium electrolysis. DOI: 10.2991/emeit.2012.303
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
