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1、(10)申请公布号 CN 102912280 A (43)申请公布日 2013.02.06 CN 102912280 A *CN102912280A* (21)申请号 201210424670.7 (22)申请日 2012.10.31 C23C 4/12(2006.01) C23C 4/08(2006.01) C23C 4/10(2006.01) C25C 3/12(2006.01) (71)申请人 昆明冶金研究院 地址 650031 云南省昆明市五华区园通北路 86 号 (72)发明人 谢刚 于站良 李怀仁 陈家辉 许娜 田林 彭如振 谢天鉴 (74)专利代理机构 昆明正原专利商标代理有限 。
2、公司 53100 代理人 陈左 (54) 发明名称 一种铝电解用耐腐蚀型阳极钢爪的生产方法 (57) 摘要 本发明公开了一种铝电解用耐腐蚀型阳极钢 爪的生产方法， 采用等离子喷涂方法在铝电解用 阳极钢爪上制备 Al2O3防护涂层， 以达到提高阳极 钢爪的耐腐蚀性和耐磨损性能的目的。该方法利 用钢砂喷砂机对钢爪表面进行粗糙化预处理 ； 合 金粉及 Al2O3粉放入恒温干燥箱中干燥以便除去 粉末中的水分 ； 以等离子喷涂方法在钢爪表面喷 涂合金粉作为打底材料层 ； 再喷涂 Al2O3防护涂 层。 本发明制备的钢爪Al2O3涂层具有较高的耐冲 蚀性能， 提高了钢爪的使用性能并延长钢爪的使 用寿命。原。
3、料采用纯 Al2O3粉末， 解决了其它原料 把杂质带进电解质的问题， 保证铝液产品质量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 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 3 页 1/1 页 2 1. 一种铝电解用耐腐蚀型阳极钢爪的生产方法， 其特征在于步骤如下 ： （1） 利用钢砂喷砂机对钢爪表面进行粗糙化预处理 ； （2） 配制Ni-Mo-Cr-Al合金粉作为打底材料， 将Ni-Mo-Cr-Al合金粉及Al2O3粉放入恒 温干燥箱中， 在 120下干燥 3h， 以便充分除去粉末中的水分 ； （3） 利用等离子喷涂设备在钢爪基。
4、体表面喷涂 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉作为打底材料 涂层 ； 利用等离子喷涂设备在打底材料涂层表面喷涂 Al2O3防护涂层。 2. 根据权利要求 1 所述的生产方法， 其特征在于所述 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉的成分及质 量百分含量为 ： Ni 60% 80%， Mo 5%10%， Cr 10 % 25%， Al 5% 10%。 3. 根据权利要求 1 所述的生产方法， 其特征在于所述 Al2O3粉的粒度为 -200 +325 目。 4. 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的生产方法， 其特征在于所述打底材料涂层的厚度是 0.05 0.3mm ； Al2O3防护涂层的厚度是 0.2 。
5、1.0mm。 5.根据权利要求1、 2或3所述的生产方法， 其特征在于等离子喷涂过程的工艺参数为 ： 以氮气为主气， 氢气为次气， 使用氮气 + 氢气联合送粉 ； 主气流量 2000 3000L/h， 次气流 量 50 100L/h ； 工作电流 500 650A， 工作电压 65 75V ； 送粉器流量为 200 400L/h ； 制备打底材料涂层时喷嘴距钢爪基体距离是 10 15cm， 制备 Al2O3防护涂层时喷嘴距钢爪 基体距离是 5 10cm。 权 利 要 求 书 CN 102912280 A 2 1/3 页 3 一种铝电解用耐腐蚀型阳极钢爪的生产方法 技术领域 0001 本发明涉及。
6、一种耐腐蚀型工业铝电解阳极钢爪的生产方法， 具体涉及到铝电解槽 用钢爪等离子喷涂法制备 Al2O3涂层的方法。 背景技术 0002 目前工业铝电解槽所采用的阳极为炭素电极。通常情况下， 炭素电极需要钢爪作 为支撑材料和导电材料连接着阳极炭块。 铝电解过程中， 当电解质碎块封盖钢爪时， 电解质 上炕后， 高温熔融电解质由块状壳面的缝隙中渗透到阳极钢爪四周， 将钢爪侵蚀， 或钢爪四 周壳面过空且未及时砸实， 造成钢爪被融化。 0003 为了防止钢爪的被侵蚀或融化， 目前借鉴自焙电解槽技术采用保护环， 将预备槽 残极经过破碎后， 加入大约12%的粘结剂 （煤沥青） ， 经混捏成型， 组装到预备槽阳极。
7、钢爪上， 利用电解槽的热量， 使保护环经过软化 - 排出 - 分解 - 聚合 - 焦化后， 达到足够的强度， 有 效抵御电解质的侵蚀与冲刷， 达到防止钢爪被侵蚀的目的。该工艺复杂且污染电解车间工 作环境。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有钢爪保护技术的上述不足， 提供一种铝电解用耐腐蚀 型阳极钢爪的生产方法， 利用等离子喷涂设备在工业铝电解用阳极钢爪表面形成组织结构 致密， 均匀、 粘结强度大的 Al2O3材料涂层， 以达到提高阳极钢爪的耐腐蚀性和耐磨损性能 的目的。 0005 本发明通过如下技术方案实现 ： 一种制备铝电解用耐腐蚀型阳极钢爪的方法， 步骤如下 ： （1） 利用钢砂。
8、喷砂机对钢爪表面进行粗糙化预处理 ； （2） 配制 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉作为打底材料， 将 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉及 Al2O3粉放入恒 温干燥箱中， 在 120下干燥 3h， 以便充分除去粉末中的水分 ； （3） 利用等离子喷涂设备在钢爪基体表面喷涂 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉作为打底材料涂 层 ； （4） 利用等离子喷涂设备在打底材料涂层表面喷涂 Al2O3防护涂层。 0006 作为本发明的优选方案 ： 所述 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉的成分及质量百分含量为 ： Ni 60% 80%， Mo 5%10%， Cr 10 % 25%， Al 5% 10%。 0007 。
9、所述 Al2O3粉的粒度为 -200 +325 目。 0008 所述打底材料涂层的厚度是 0.05 0.3mm ； Al2O3涂层的厚度是 0.2 1.0mm。 0009 所述等离子喷涂过程的工艺参数为 ： 以氮气为主气， 氢气为次气， 使用氮气 + 氢气 联合送粉 ； 主气流量 2000 3000L/h， 次气流量 50 100L/h ； 工作电流 500 650A， 工作 电压 65 75V ； 送粉器流量为 200 400L/h ； 制备打底材料涂层时喷嘴距钢爪基体距离是 说 明 书 CN 102912280 A 3 2/3 页 4 10 15cm， 制备 Al2O3防护涂层时喷嘴距钢爪。
10、基体距离是 5 10cm。 0010 本发明与现有技术相比较有以下优点 ： （1） 该方法得到的 Al2O3防护涂层， 表面平整、 致密， 与钢爪结合紧密。 0011 （2） 表面喷涂粉料配方中用的是纯Al2O3， 制得的Al2O3材料防护涂层不引入任何杂 质， 可提高铝液质量。 0012 （3） 涂层具有良好的耐侵蚀耐高温能力。 0013 （4） 在 Al2O3防护涂层制作过程中不污染环境。 0014 （5） 制得的 Al2O3防护涂层能够抵御铝液和电解质的腐蚀， 可有效降低电解质对钢 爪的侵蚀。 0015 本发明提供了一种工艺简单且不污染工作环境的防止钢爪被腐蚀的有效方法， 有 效解决了钢。
11、爪被侵蚀的问题。 0016 本发明采用等离子喷涂法在钢爪基体表面上喷涂一层厚 0.05 0.3mm 的 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉涂层作为打底材料， 再在其上采用等离子喷涂法喷涂一层 Al2O3材料防 护涂层， 其与钢爪基体结合牢固， 不易脱落， 具有较高的热稳定性， 较强的抵御冰晶石电解 质的侵蚀能力， 并使铝电解槽用钢爪具有较强的耐冲蚀能力。本发明提高了钢爪的使用寿 命， 且喷涂 Al2O3涂层不给电解质带来任何杂质， 并防止电解质受到钢爪的污染， 且提高了 铝液质量。 0017 具体实施方式 ： 本发明的铝电解用耐腐蚀型阳极钢爪可通过以下步骤和途径实现。 0018 实施例 1 钢爪表。
12、面 Al2O3涂层的实施方式按打底材料配料、 钢爪基体干燥、 喷砂进行粗糙化处 理、 喷涂打底材料和 Al2O3粉、 机加工等步骤完成。 0019 （1） 配料成分及质量百分含量是 ： 打底材料 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉， Ni 80%， Mo 5%， Cr 10 %， Al 5% ； Al2O3粒度 D50是 200 目。 0020 （2） 将 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉及 Al2O3粉放入恒温干燥箱中， 在 120下干燥 3h， 以 便充分除去粉末中的水分。 0021 （3） 用喷砂机将钢爪基体表面进行粗糙化处理， 把钢爪表面清扫干净， 再用压缩空 气机将细小粉尘吹除。 0022。
13、 （4） 钢爪表面以等离子喷涂制备的合金粉作为打底材料层和进行 Al2O3粉的等离 子喷涂， 等离子喷涂工艺参数 ： 主气流量 2000L/h， 次气流量 60L/h ； 工作电流 550A， 工作电 压 70V ； 送粉器流量为 240L/h ； 制备打底材料层时喷嘴距钢爪基体距离是 10cm， 制备 Al2O3 防护涂层时喷嘴距钢爪基体距离是 6cm。打底材料涂层厚度是 0.1mm， Al2O3涂层厚度是 0.8mm。 0023 所得 Al2O3防护涂层无裂纹， 无气泡孔， 组织结构致密， 不脱落， 粘结强度大， 具备 应用于铝电解钢爪防侵蚀生产的基本条件。 0024 实施例 2 本发明的。
14、钢爪表面 Al2O3涂层的实施方式按打底材料配料、 钢爪基体干燥、 喷砂进行粗 糙化处理、 喷涂打底材料和 Al2O3粉、 机加工等步骤完成。 0025 （1） 配料成分及质量百分含量是 ： 打底材料为 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉， 其中， Ni 65%， 说 明 书 CN 102912280 A 4 3/3 页 5 Mo10%， Cr 18%， Al 7% ； Al2O3粒度 D50是 300 目。 0026 （2） 将 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉及 Al2O3粉放入恒温干燥箱中， 在 120下干燥 3h， 以 便充分除去粉末中的水分。 0027 （3） 用喷砂机将钢爪基体表面进行粗。
15、糙化处理， 把钢爪表面清扫干净， 再用压缩空 气机将细小粉尘吹除。 0028 （4） 钢爪表面以等离子喷涂制备的合金粉作为打底材料层和进行 Al2O3粉等离子 喷涂， 等离子喷涂工艺参数 ： 主气流量 2800L/h， 次气流量 80L/h ； 工作电流 600A， 工作电压 73V ； 送粉器流量为 280L/h ； 制备打底材料层时喷嘴距钢爪基体距离是 11cm， 制备 Al2O3涂 层时喷嘴距钢爪基体距离是 5cm。打底材料涂层厚度是 0.15mm， Al2O3涂层厚度是 0.8mm。 0029 所得 Al2O3涂层无裂纹， 无气泡孔， 组织结构致密， 不脱落， 粘结强度大具备应用于 铝。
16、电解钢爪防侵蚀生产的基本条件。 0030 实施例 3 本发明的钢爪表面 Al2O3涂层的实施方式按打底材料配料、 钢爪基体干燥、 喷砂进行粗 糙化处理、 喷涂打底材料和 Al2O3粉、 机加工等步骤完成。 0031 （1） 配料成分及质量百分含量是 ： 打底材料为 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉， 其中 ： Ni 65%， Mo 10%， Cr 15%， Al 10% ； Al2O3粒度 D50是 300 目。 0032 （2） 将 Ni-Mo-Cr-Al 合金粉及 Al2O3粉放入恒温干燥箱中， 在 120下干燥 3h， 以 便充分除去粉末中的水分。 0033 （3） 用喷砂机将钢爪基体表面。
17、进行粗糙化处理， 然后把钢爪表面清扫干净， 再用压 缩空气机将细小粉尘吹除。 0034 （4） 钢爪表面以等离子喷涂制备的合金粉作为打底材料层和进行 Al2O3粉等离子 喷涂， 等离子喷涂工艺参数 ： 主气流量 2200L/h， 次气流量 80L/h ； 工作电流 550A， 工作电压 73V ； 送粉器流量为 280L/h ； 制备打底材料层时喷嘴距钢爪基体距离是 13cm， 制备 Al2O3涂 层时喷嘴距钢爪基体距离是 9cm。打底材料涂层厚度是 0.12mm， Al2O3涂层厚度是 0.7mm。 0035 所得 Al2O3涂层无裂纹， 无气泡孔， 组织结构致密， 不脱落， 粘结强度大具备应用于 铝电解钢爪防侵蚀生产的基本条件。 说 明 书 CN 102912280 A 5 。