《预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法.pdf(6页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104120454 A (43)申请公布日 2014.10.29 C N 1 0 4 1 2 0 4 5 4 A (21)申请号 201410308717.2 (22)申请日 2014.07.01 C25C 3/12(2006.01) B05D 7/24(2006.01) (71)申请人湖南创元铝业有限公司 地址 415700 湖南省常德市桃源县盘塘镇创 元工业园 (72)发明人胡国静 刘宇 洪波 (54) 发明名称 预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法 (57) 摘要 本发明提供了一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基 涂层,按重量百分比计,由以下组分构成:Al 2 O 3 。
2、粉 1070;SiC粉520;ZrO 2 粉110; Al 2 O 3 晶型转变催化剂110;石墨粉15; 高含氢硅油胶黏剂2260,其中,所述Al 2 O 3 粉、SiC粉、ZrO 2 粉、Al 2 O 3 晶型转变催化剂、石墨粉 的粒度均小于25m,所述Al 2 O 3 晶型转变催化剂 为BaF 2 、CaF 2 、NaCl、KCl、AlF 3 、NaF、MgCl 2 、Na 2 CO 3 、 CaCO 3 中的至少一种。与相关技术相比,本发明有 益效果在于,涂层与碳基体粘结性较强,抗氧化性 能较高,原铝质量较好,进而减小了碳消耗,降低 了CO 2 排放量。 (51)Int.Cl. 权利要。
3、求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104120454 A CN 104120454 A 1/1页 2 1.一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层,其特征在于,按重量百分比计,由以下组分构 成: 其中,所述AL 2 O 3 粉、SiC粉、ZrO 2 粉、AL 2 O 3 晶型转变催化剂、石墨粉的粒度均小于25m, 所述AL 2 O 3 晶型转变催化剂为BaF 2 、CaF 2 、NaCl、KCl、AlF 3 、NaF、MgCl 2 、Na 2 CO 3 、CaCO 3 中的至 少一种。 2.一种如权利要。
4、求1所述的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法,其特征在于, 该方法包括如下步骤: 步骤一,将所述AL 2 O 3 粉、SiC粉、ZrO 2 粉、AL 2 O 3 晶型转变催化剂、石墨粉、高含氢硅油胶 黏剂分别按所述比例调配,混合并搅拌均匀后形成浆料; 步骤二,将所述浆料均匀涂覆于所述预焙阳极的表面,涂覆的厚度为0.30.5mm; 步骤三,常温下干燥12小时后,制得所述预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层。 3.根据权利要求2所述的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法,其特征在于:所 述步骤二中的所述浆料通过毛刷涂覆于所述预焙阳极的表面。 4.根据权利要求2所述的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法,其。
5、特征在于:所 述步骤二中的所述浆料通过喷涂涂覆于所述预焙阳极的表面。 权 利 要 求 书CN 104120454 A 1/4页 3 预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法 【 技术领域 】 0001 本发明涉及铝电解技术领域,尤其涉及一种用于提高预焙阳极抗氧化性能的预焙 阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法。 【 背景技术 】 0002 目前主要应用Hall-Heroult熔盐电解法来生产原铝。在生产过程中,预焙阳极参 与电化学反应并不断被消耗,且根据反应式2AL 2 O 3 +3C4AL+3CO 2 可以计算出理论上生产 1t金属铝的碳消耗量为334kg。但实际上,生产1t金属铝的碳消耗量高达。
6、430kg。造成这 种现象的主要原因在于,预焙阳极的工作环境为高温铝电解槽,预焙阳极在电解槽中的温 度高达450900,在此高温环境下,预焙阳极与空气接触的部分会发生氧化反应并生 成CO 2 ,氧化反应造成大量的阳极并未参与电化学反应就被额外消耗掉,也就导致了预焙阳 极的实际消耗量远远大于理论消耗量,与此同时,CO 2 的排放量也随之增加。为了减小碳消 耗,降低CO 2 排放量,节约原铝生产成本,保护环境,比较经济有效的方式是在预焙阳极表面 涂覆抗氧化性的涂层。 0003 相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层的主要成分为560份以固含量计的氧化铝 溶胶,粒径小于165m的AL 2 O 3 粉末163。
7、5份,粒径小于165m的氧化硼粉末13份。 该抗氧化性涂层由于涂层与预焙阳极的碳基体的热膨胀系数不匹配,高温下涂层易开裂脱 落,导致涂层失去对预焙阳极的保护作用。 0004 相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层的主要成分为硼砂或硼酸3540,高岭土 1015,工业磷酸3035,工业硫酸铝05,水1015。该抗氧化性涂层由于 将大量变价的磷元素和硅元素引入了电解质,污染了铝液,导致铝液中杂质增多,降低了原 铝的质量。 0005 相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层的的主要成分引入了如氧化硅一类能与HF反 应的物质,在电解槽的高温环境下,该类物质与电解烟气中的HF强烈反应,降低了该涂层 的稳定性,削弱了该抗氧。
8、化性涂层的抗氧化性能。 0006 从而,相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层存在涂层与碳基体粘结性较弱,原铝质 量较差,抗氧化性能较低的不足。 0007 因此,实有必要提供一种新的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法来克服 上述技术问题。 【 发明内容 】 0008 本发明需要解决的技术问题是提供一种涂层与碳基体粘结性较强,抗氧化性能较 高,原铝质量较好的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层。 0009 本发明一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层,按重量百分比计,由以下组分构成: AL 2 O 3 粉1070;SiC粉520;ZrO 2 粉110;AL 2 O 3 晶型转变催化剂110;石 墨粉15;高含氢硅油胶。
9、黏剂2260,其中,所述AL 2 O 3 粉、SiC粉、ZrO 2 粉、AL 2 O 3 晶 说 明 书CN 104120454 A 2/4页 4 型转变催化剂、石墨粉的粒度均小于25m,所述AL 2 O 3 晶型转变催化剂为BaF 2 、CaF 2 、NaCl、 KCl、AlF 3 、NaF、MgCl 2 、Na 2 CO 3 、CaCO 3 中的至少一种。 0010 本发明还提供一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法,该方法包括如下步 骤:步骤一,将所述AL 2 O 3 粉、SiC粉、ZrO 2 粉、AL 2 O 3 晶型转变催化剂、石墨粉、高含氢硅油胶 黏剂分别按所述比例调配,混合并搅。
10、拌均匀后形成浆料;步骤二,将所述浆料均匀涂覆于所 述预焙阳极的表面,涂覆的厚度为0.30.5mm;步骤三,常温下干燥12小时后,制得所述 预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层。 0011 优选的,所述步骤二中的所述浆料通过毛刷涂覆于所述预焙阳极的表面。 0012 优选的,所述步骤二中的所述浆料通过喷涂涂覆于所述预焙阳极的表面。 0013 与相关技术相比,本发明的有益效果在于,涂层与碳基体粘结性较强,抗氧化性能 较高,原铝质量较好,进而减小了碳消耗,降低了CO 2 排放量。 【 具体实施方式 】 0014 下面结合实施方式对本发明作进一步说明。 0015 在本发明的一个方面,本发明提出了一种预焙阳极抗氧化。
11、性陶瓷基涂层,按重量 百分比计,由以下组分构成:AL 2 O 3 粉1070;SiC粉520;ZrO 2 粉110;AL 2 O 3 晶型转变催化剂110;石墨粉15;高含氢硅油胶黏剂2260,其中,所述AL 2 O 3 粉、SiC粉、ZrO 2 粉、AL 2 O 3 晶型转变催化剂、石墨粉的粒度均小于25m,所述AL 2 O 3 晶型转 变催化剂为BaF 2 、CaF 2 、NaCl、KCl、AlF 3 、NaF、MgCl 2 、Na 2 CO 3 、CaCO 3 中的至少一种。 0016 本发明该预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层在电解槽内的高温环境下,涂层中的AL 2 O 3 在AL 2 O 3。
12、 晶型转变催化剂的作用下迅速硬化,并与SiC、ZrO 2 烧结陶瓷化,高含氢硅油胶黏剂 与石墨粉及预焙阳极的碳素反应生成SiC晶须,SiC晶须能填充涂层中残留的少量微孔,提 高涂层的致密性,有效隔绝预焙阳极与空气的接触,且该涂层在使用过程中与预焙阳极的 炭基体紧密结合,不易开裂脱落,与预焙阳极的炭基体粘结性较强,有效保护了预焙阳极; 该涂层未引入变价的磷元素及硅元素,对铝液的污染少,铝液中杂质含量较低,原铝质量较 好;该涂层未引入如氧化硅一类能与电解烟气中的HF在高温环境中产生强烈反应的物质, 抗氧化性能较强。 0017 该预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的性能指标如下表所示: 0018 重量损失率。
13、与预焙阳极的结合煅烧后碳块表面状况 1.5结合牢固表面完整 0019 相关技术的两种预焙阳极抗氧化性涂层的性能指标如下表所示: 0020 序号重量损失率与预焙阳极的结合煅烧后碳块表面状况 1 8.1局部易于脱落局部氧化明显 2 15极易脱落表面氧化严重 说 明 书CN 104120454 A 3/4页 5 0021 下面以具体实施例进行进一步说明。 0022 实施例一: 0023 粒度小于25m的AL 2 O 3 粉10g;粒度小于25m的SiC粉5g;粒度小于25m的 ZrO 2 粉10g;粒度小于25m的BaF 2 10g;粒度小于25m的石墨粉5g;高含氢硅油胶黏剂 60g。 0024 。
14、实施例二: 0025 粒度小于22m的AL 2 O 3 粉20g;粒度小于22m的SiC粉7g;粒度小于22m的 ZrO 2 粉8g;粒度小于22m的CaF 2 3g、粒度小于22m的NaCl4g;粒度小于22m的石墨 粉3g;高含氢硅油胶黏剂55g。 0026 实施例三: 0027 粒度小于20m的AL 2 O 3 粉30g;粒度小于20m的SiC粉10g;粒度小于20m的 ZrO 2 粉4g;粒度小于20m的KCl2g、粒度小于20m的AlF 3 2g;粒度小于20m的石墨粉 2g;高含氢硅油胶黏剂50g。 0028 实施例四: 0029 粒度小于18m的AL 2 O 3 粉40g;粒度小。
15、于18m的SiC粉12g;粒度小于18m的 ZrO 2 粉1g;粒度小于18m的NaF1g;粒度小于18m的石墨粉1g;高含氢硅油胶黏剂45g。 0030 实施例五: 0031 粒度小于16m的AL 2 O 3 粉50g;粒度小于16m的SiC粉11g;粒度小于16m的 ZrO 2 粉1.2g;粒度小于16m的MgCl 2 0.7g、粒度小于16m的Na 2 CO 3 0.7g;粒度小于16m 的石墨粉1.4g;高含氢硅油胶黏剂35g。 0032 实施例六: 0033 粒度小于14m的AL 2 O 3 粉60g;粒度小于14m的SiC粉6g;粒度小于14m的 ZrO 2 粉1.1g;粒度小于1。
16、4m的CaCO 3 1.6g;粒度小于14m的石墨粉1.3g;高含氢硅油胶 黏剂30g。 0034 实施例七: 0035 粒度小于10m的AL 2 O 3 粉67g;粒度小于10m的SiC粉5.5g;粒度小于10m 的ZrO 2 粉2g;粒度小于10m的BaF 2 0.4g、粒度小于10m的CaF 2 0.6g、粒度小于10m的 NaCl0.7g;粒度小于10m的石墨粉1.8g;高含氢硅油胶黏剂22g。 0036 与相关技术相比,本发明预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的有益效果在于,涂层与 碳基体粘结性较强,抗氧化性能较高,原铝质量较好,进而减小了碳消耗,降低了CO 2 排放 量。 0037 本发明。
17、还提出了一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法,该方法包括如下 步骤:步骤一,将所述AL 2 O 3 粉、SiC粉、ZrO 2 粉、AL 2 O 3 晶型转变催化剂、石墨粉、高含氢硅油 胶黏剂分别按所述比例调配,混合并搅拌均匀后形成浆料;步骤二,将所述浆料均匀涂覆于 所述预焙阳极的表面,涂覆的厚度为0.30.5mm;步骤三,常温下干燥12小时,制得所述 预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层。 0038 本实施方式中,所述浆料通过毛刷涂覆或喷涂涂覆的方式涂覆于所述预焙阳极的 表面。 0039 与相关技术相比,本发明预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法的有益效果在 说 明 书CN 104120454 A 4/4页 6 于,通过该方法涂覆形成的涂层与碳基体粘结性较强,抗氧化性能较高,原铝质量较好,且 涂覆厚度较薄,用材较少,成本较低,该方法工序简单、操作方便、易于实现。 0040 以上所述的仅是本发明的实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本发明的保护范 围。 说 明 书CN 104120454 A 。