專利名稱：一種鋁電解槽用陰極的TiB₂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，涉及一種適用于惰性電極鋁電解槽用陰極TiB2梯度功能層的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行鋁電解技術(shù)中的陰極材料不僅要承載導電作用，還要承受高溫冰晶石熔體的化學侵蝕和鋁液的物理沖蝕，因此，陰極材料性能直接影響到電解槽的使用壽命?，F(xiàn)行槽一直采用碳質(zhì)材料作為陰極材料，然而，碳質(zhì)陰極較差的耐電解質(zhì)滲透性能和與鋁液潤濕性不佳，嚴重影響了電解槽的高效穩(wěn)定運行。
TiB2由于具有優(yōu)異的導電性能、易被鋁等熔融金屬潤濕，優(yōu)良的耐腐蝕和高溫抗氧化性能，所以成為制造鋁電解用可潤濕性惰性陰極的首選材料。目前，在鋁電解生產(chǎn)中應用的可潤濕陰極主要由涂層涂覆技術(shù)、振動成型和熱壓工藝獲得。而以手工涂覆方式為主的涂層涂覆技術(shù)在鋁電解生產(chǎn)中最為常用。專利US5651874、CN1448542、CN1405358 和 CN1537974 介紹了一種鋁電解 TiB2-C 陰極材料涂層的制備方法，該方法是將熱固型樹脂等與TiB2粉末混合制備成高粘稠狀糊料，手工涂刷于鋁電解槽炭素陰極上面。專利CN1537975介紹硼化鈦/氧化鋁陰極涂層，但該涂層的導電率很難降低；專利US6436250B1、US5728466介紹了溶膠一凝膠法制備TiB2-MO涂層技術(shù)(MO代表金屬氧化物)，大大提高了導電性、以及涂層與基體的結(jié)合力。但是采用手工刷涂法進行施工存在一定的不足，如(I)生產(chǎn)率低、勞動強度大；(2 )涂層厚度不均一，表面粗糙，不平整；(3)刷涂層較厚，使得在電解槽通電焙燒、啟動時受熱沖擊影響大，熱膨脹系數(shù)失配導致熱應力不均，最終導致涂層早期的脫落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠解決與炭素基體間具備良好熱膨脹匹配，抗鈉鉀膨脹、與鋁液高潤濕、耐熔融電解質(zhì)滲蝕和鋁液沖蝕、高導電和低成本，易施工的鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。—種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其制備過程是將含有TiB2粉末、浙青粉末、石墨粉末和鋁溶膠噴涂漿料，采用噴槍噴涂的方法，對陰極表面進行噴涂覆層，然后進行燒結(jié)。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其對陰極表面進行噴涂覆層為二層，噴涂覆層從內(nèi)向外TiB2含量依次增加，從外向內(nèi)石墨含量依次增加。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其對陰極表面進行噴涂第一層覆層的噴涂漿料的其原料配方為
a.TiB2粉末粒度3 10 u m,質(zhì)量百分含量為20% 50% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為59^10% ；C.石墨粉末粒度5 10 u m，質(zhì)量百分含量為109^15% ； d.鋁溶膠質(zhì)量百分含量為30% 60%。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其對陰極表面進行噴涂第二層覆層的噴涂漿料的其原料配方為
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為51% 70% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m,質(zhì)量百分含量為1% 5% ；
c.石墨粉末粒度5 10u m，質(zhì)量百分含量為59^10% ；
d.鋁溶膠質(zhì)量百分含量為20% 40%。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其鋁溶膠的制備是以擬薄 水鋁石、異丙醇鋁和硝酸鋁三種前驅(qū)體中的任意一種為原料，去離子水作為溶劑，冰乙酸、硝酸或草酸作為膠溶劑，通過高溫攪拌、酸化、老化處理，得到納米級的鋁溶膠。配制鋁溶膠過程中前驅(qū)體含量5% 30%，水含量94% 65%，膠溶劑含量1% 5%。鋁溶膠中固含量為59^30% (固含量是指溶膠中除去水后剩余物相所占的質(zhì)量分數(shù))；水解、酸解溫度都控制在850C ^lOO0C ;水解時間2h 4h，酸解時間6h 24h ;凝膠化溫度5(T80°C、凝膠化時間2h 8h ；干燥方式可為烘箱干燥、噴霧干燥中的至少一種。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其噴涂漿料的制備過程是將TiB2粉末、石墨粉末、浙青粉末加入混捏鍋中進行攪拌2 4h后，加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌攪拌2 4h，最終形成固液分散均勻、穩(wěn)定的適合空氣噴涂涂層漿料，其黏度16 35s0本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于對陰極表面進行噴涂覆層過程的步驟包括
1)對炭素基體表面進行噴砂處理，然后以去丙酮或酒精清洗其表面；
2)將涂層漿料裝入噴槍的料罐中，對陰極表面進行噴涂I 3次，間隔時間為15 30min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 4 0. 7MPa，噴嘴距離陰極表面20 30 cm，移動速度為 120 150 cm/min。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于進行燒結(jié)的工藝制度為25-180°C :升溫速度為5°C /h ； 180-580°C :升溫速度為10°C /h ；580-950°C :升溫速度為 600C /h ;950°C保溫 2h。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于進行燒結(jié)的保護氣氛為高純Ar或高純N2，燒結(jié)過程采用碳粉填埋。本發(fā)明的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用鋁電解用硼化鈦陰極涂層漿料全新的配方組成，解決了燒結(jié)過程中涂層與炭素基體間的熱膨脹匹配，實現(xiàn)了 TiB2梯度功能涂層與基體間的良好熱應力匹配，采用空氣噴涂法施工，操作簡單，噴涂得到的涂層厚度均勻，表面平整。本發(fā)明方法噴涂得到的TiB2陰極涂層的厚度為0. 8 I. 2mm，與刷涂工藝所得的涂層相比，涂層厚度更薄，具有更好的抗熱沖擊性能，避免了涂層早期脫落，而且陰極涂層具有較好抗鋁液和電解質(zhì)的腐蝕性，與鋁液潤濕性更優(yōu)。
具體實施例方式一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其制備過程是將含有TiB2粉末、浙青粉末、石墨粉末和鋁溶膠噴涂漿料，采用噴槍噴涂的方法，對陰極表面進行噴涂覆層，然后進行燒結(jié)。采用空氣噴槍噴涂方法，實現(xiàn)施工勞動強度低，涂層厚度均勻可控。一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，所述的TiB2梯度功能涂層，從內(nèi)向外，TiB2含量呈梯度增加，充分發(fā)揮TiB2與鋁液的良好潤濕性能，從外向內(nèi)，石墨含量依次增力口，充分發(fā)揮石墨與炭素基體良好的物理相容性，解決了涂層與炭素基體間的熱應力緩和，提高了涂層粘結(jié)強度，而且便于施工，獲得涂層厚度均一可控，具有良好的綜合性能。其中噴涂漿料的制備方法
(1)往鋁電解用炭素基體上噴涂第一層(內(nèi)層)涂層漿料，其原料配方為
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為20 50% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50iim，質(zhì)量百分含量為5 10%；
c.石墨粉末粒度5 IOiim，質(zhì)量百分含量為10 15%;
d.鋁溶膠質(zhì)量百分含量為30 60%；·
(2)往鋁電解用炭素基體上噴涂第二層(外層)涂層漿料，其原料配方為
a.TiB2粉末粒度:TlOii m，質(zhì)量百分含量為51 70% ;
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為f 5% ；
c.石墨粉末粒度5 IOiim，質(zhì)量百分含量為5 10% ；
d.鋁溶膠質(zhì)量百分含量為20 40%；
其原料中鋁溶膠制備技術(shù)包括以擬薄水鋁石、異丙醇鋁和硝酸鋁三種前驅(qū)體中的任意一種為原料，去離子水作為溶劑，冰乙酸、硝酸或草酸作為膠溶劑，通過高溫攪拌、酸化、老化處理，得到納米級的鋁溶膠。配制鋁溶膠過程中前驅(qū)體含量59^30%，水含量94%飛5%，膠溶劑含量1% 5%。鋁溶膠中固含量為59^30% (固含量是指溶膠中除去水后剩余物相所占的質(zhì)量分數(shù))；水解、酸解溫度都控制在85°C ^lOO0C ;水解時間2h 4h，酸解時間6h 24h ;凝膠化溫度5(T80°C、凝膠化時間2tT8h ;干燥方式可為烘箱干燥、噴霧干燥中的至少一種。其噴涂漿料制備過程包括將TiB2粉末、石墨粉末、浙青粉末按比例加入混捏鍋中進行攪拌2 4h后，加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌攪拌2 4h，最終形成固液分散均勻、穩(wěn)定的適合空氣噴涂涂層漿料，其黏度16 35s。采用空氣噴涂法進行涂覆，具體包括以下步驟
1)首先對炭素基體表面進行噴砂處理，然后以去丙酮或酒精清洗其表面；
2)將涂層漿料裝入噴槍的料罐中，對陰極表面進行噴涂I 3次，間隔時間為15 30min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 4 0. 7MPa，噴嘴距離陰極表面20 30 cm，移動速度為 120 150 cm/mino其碳化燒結(jié)制度為25-1800C 5°C /h ； 180-580°C 10°C /h ；580-950°C 60°C /h ；950 V保溫2h。保護氣氛為高純Ar或高純N2，燒結(jié)過程采用碳粉填埋。實施例I
噴涂雙層的TiB2梯度功能涂層
(I)往炭素基體上噴涂第一層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為20% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為5% ；
c.石墨粉末粒度5 10iim，質(zhì)量百分含量為15%；d.26%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為60%;
其中，26%固含量鋁溶膠制備過程如下以硝酸鋁為前驅(qū)體制備鋁溶膠，硝酸鋁含量26%，去離子水含量74%。將硝酸鋁加入到去離子水中，在室溫下攪拌且緩慢滴加lmol/L的氨水，調(diào)至PH=7. (T7. 5，得到沉淀，抽濾，然后用去離子水反復沖洗，除去殘留的N03_離子。重新將去離子水分散沉淀，攪拌加熱到85°C，然后緩慢滴加硝酸(硝酸的質(zhì)量分數(shù)50%)，硝酸含量占沉淀質(zhì)量的8. 5%，攪拌下反應約12h，便制得透明的鋁溶膠。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為20s的涂層漿料。將炭素基體采用噴砂處理后，先用高壓空氣吹去陰極表面灰塵，再用丙酮對其表面進行清洗；將陰極涂層漿料裝入噴槍的料罐中，對陰極表面進行噴涂3次，每次間隔時間為15min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 5Mpa，噴嘴距離陰極表面30cm，移動速度為120cm/min，涂層厚度為0. 6mm。
(2)往炭素基體上噴涂第二層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為55% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為2% ；
c.石墨粉末粒度5 10iim，質(zhì)量百分含量為5%；
d.26%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為38%;
其中，26%固含量鋁溶膠制備過程上述過程所示。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為31s的涂層漿料。待上一層涂層晾干后，將第二層涂層漿料再次裝入噴槍的料罐內(nèi)，對陰極表面進行噴涂3次，每次間隔時間為30min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 5Mpa，噴嘴距離陰極表面30cm,移動速度為120 cm/min,涂層厚度為0. 6mm。按上節(jié)所述的升溫制度進行固化、炭化。所得陰極涂層外觀基本平整、光滑，厚度均一，機械雜質(zhì)少，無防護性能的疵病，不脫落，粘接強度大于鋁電解用炭素陰極的抗拉強度(> 2.7 Mpa)，達到預期的施工目的。實施例2
噴涂雙層的TiB2梯度功能涂層
(I)往炭素基體上噴涂第一層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為50% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為10% ；
c.石墨粉末粒度5 10iim，質(zhì)量百分含量為5%；
d.9%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為35%;
其中，9%固含量鋁溶膠制備過程如下以異丙醇鋁為前驅(qū)體制備鋁溶膠，異丙醇鋁含量9%，去離子水含量90%，硝酸含量1%。將異丙醇鋁加入到去離子水中，待攪拌加熱到85°C時，待水解Ih后，抽濾，得白色勃姆石沉淀。用去離子水反復清洗。然后加入硝酸(硝酸的質(zhì)量分數(shù)50%)和一定量的水并升溫至95°C，攪拌下反應約lh，便制得透明的30%固含量的鋁溶膠。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為22s的涂層漿料。將炭素基體采用噴砂處理后，先用高壓空氣吹去陰極表面灰塵，再用酒精對其表面進行清洗；將陰極涂層漿料裝入噴槍的料罐中，對陰極表面進行噴涂2次，每次間隔時間為15min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 6MPa，噴嘴距離陰極表面30cm，移動速度為120cm/min，涂層厚度為0. 4mm。(2)往炭素基體上噴涂第二層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為70% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為1% ；
c.石墨粉末粒度5 10iim，質(zhì)量百分含量為5%；
d.9%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為24%;
其中，9%固含量鋁溶膠制備過程上述過程所示。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為35s的涂層漿料。待上一層涂層晾干后，將第二層涂層漿料再次裝入噴槍的料罐內(nèi)，對陰極表面進行噴涂2次，每次間隔時間為30min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 7MPa，噴嘴距離陰極表面30cm,移動速度為120 cm/min,涂層厚度為0. 4mm。按上節(jié)所述的升溫制度進行固化、炭化。所得陰極涂層外觀基本平整、光滑，厚度均一，機械雜質(zhì)少，無防護性能的疵病，不脫落，粘接強度大于鋁電解用炭素陰極的抗拉強度(> 2.7 MPa)，達到預期的施工目的。實施例3
噴涂雙層的TiB2梯度功能涂層
(I)往炭素基體上噴涂第一層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為49% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為8% ；
c.石墨粉末粒度5 10iim，質(zhì)量百分含量為13%；
d.5%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為30%;
其中，5%固含量鋁溶膠制備過程如下以擬薄水鋁石為前驅(qū)體制備鋁溶膠，擬薄水鋁石含量5%，冰乙酸含量1%，去離子水含量94%。將擬薄水鋁石加到去離子水中，水浴加熱到850C，待水解2h后按加入冰乙酸(冰乙酸的質(zhì)量分數(shù)為40%)，繼續(xù)攪拌6h，得到固含量為5%的鋁溶膠。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為24s的涂層漿料。將炭素基體采用噴砂處理后，先用高壓空氣吹去陰極表面灰塵，再用酒精對其表面進行清洗；將陰極涂層漿料裝入噴槍的料罐中，對陰極表面進行噴涂2次，每次間隔時間為15min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 6Mpa，噴嘴距離陰極表面30cm，移動速度為120cm/min，涂層厚度為0. 4mm。(2)往炭素基體上噴涂第二層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為70% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為2. 5% ；C.石墨粉末粒度5 10 u m,質(zhì)量百分含量為5% ；
d.5%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為22. 5%;
其中，5%固含量鋁溶膠制備過程上述過程所示。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為33s的涂層漿料。待上一層涂層晾干后，將第二層涂層漿料再次裝入噴槍的料罐內(nèi)，對陰極表面進行噴涂2次，每次間隔時間為30min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 7Mpa，噴嘴距離陰極表面30cm,移動速度為120 cm/min,涂層厚度為0. 4mm。按上節(jié)所述的升溫制度進行固化、炭化。所得陰極涂層外觀基本平整、光滑，厚度均一，機械雜質(zhì)少，無防護性能的疵病，不脫落，粘接強度大于鋁電解用炭素陰極的抗拉強 度(> 2.7 Mpa)，達到預期的施工目的。實施例4
噴涂雙層的TiB2梯度功能涂層
(I)往炭素基體上噴涂第一層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為30% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為10% ；
c.石墨粉末粒度5 10iim，質(zhì)量百分含量為15%；
d.30%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為45% ；
其中，30%固含量鋁溶膠制備過程如下以擬薄水鋁石為前驅(qū)體制備鋁溶膠，擬薄水鋁石含量30%，冰乙酸含量18%，去離子水含量52%。將擬薄水鋁石加到去離子水中，水浴加熱到85°C，待水解2h后加入冰乙酸(冰乙酸的質(zhì)量分數(shù)為40%)，繼續(xù)攪拌6h，得到固含量為30%的鋁溶膠。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為18s的涂層漿料。將炭素基體采用噴砂處理后，先用高壓空氣吹去陰極表面灰塵，再用酒精對其表面進行清洗；將陰極涂層漿料裝入噴槍的料罐中，對陰極表面進行噴涂2次，每次間隔時間為15min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 5Mpa，噴嘴距離陰極表面30cm，移動速度為120cm/min，涂層厚度為0. 4mm。(2)往炭素基體上噴涂第二層涂層配方組成
a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為54% ；
b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為1% ；
c.石墨粉末粒度5 10iim，質(zhì)量百分含量為5%；
d.30%固含量鋁溶膠質(zhì)量百分含量為40%;
其中，30%固含量鋁溶膠制備過程上述過程所示。將上述TiB2、浙青和石墨粉末按配比加入混捏鍋中攪拌混合2h后，再加入鋁溶膠繼續(xù)攪拌4h，最終形成粘度為30s的涂層漿料。待上一層涂層晾干后，將第二層涂層漿料再次裝入噴槍的料罐內(nèi)，對陰極表面進行噴涂2次，每次間隔時間為30min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 7Mpa，噴嘴距離陰極表面30cm,移動速度為120 cm/min,涂層厚度為0. 4mm。
按上節(jié)所述的升溫制度進行固化、炭化。所得陰極涂層外觀基本平整、光滑，厚度均一，機械雜質(zhì)少，無防護性能的疵病，不脫落，粘接強度大于鋁電解用炭素陰極的抗拉強 度(> 2.7 Mpa)，達到預期的施工目的。
權(quán)利要求
1.一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其制備過程是將含有打82粉末、浙青粉末、石墨粉末和鋁溶膠噴涂漿料，采用噴槍噴涂的方法，對陰極表面進行噴涂覆層，然后進行燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其對陰極表面進行噴涂覆層為二層，噴涂覆層從內(nèi)向外TiB2含量依次增加，從外向內(nèi)石墨含量依次增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其對陰極表面進行噴涂第一層覆層的噴涂漿料的其原料配方為 a.TiB2粉末粒度3 10 u m,質(zhì)量百分含量為20% 50% ； b.浙青粉末粒度10(Tl50u m，質(zhì)量百分含量為59^10% ； c.石墨粉末粒度5 10u m，質(zhì)量百分含量為109^15% ； d.鋁溶膠質(zhì)量百分含量為30% 60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其對陰極表面進行噴涂第二層覆層的噴涂漿料的其原料配方為 a.TiB2粉末粒度3 10 u m，質(zhì)量百分含量為51% 70% ； b.浙青粉末粒度10(Tl50u m,質(zhì)量百分含量為1% 5% ； c.石墨粉末粒度5 10u m，質(zhì)量百分含量為59^10% ； d.鋁溶膠質(zhì)量百分含量為20% 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其鋁溶膠的制備是以擬薄水鋁石、異丙醇鋁和硝酸鋁三種前驅(qū)體中的任意一種為原料，去離子水作為溶齊IJ，冰乙酸、硝酸或草酸作為膠溶劑，通過高溫攪拌、酸化、老化處理，得到納米級的鋁溶膠；配制鋁溶膠過程中前驅(qū)體含量5% 30%，水含量94%飛5%，膠溶劑含量19^5% ;鋁溶膠中固含量為59^30%，固含量是指溶膠中除去水后剩余物相所占的質(zhì)量分數(shù)；水解、酸解溫度都控制在85°C ^lOO0C ;水解時間2h 4h，酸解時間6h 24h ;凝膠化溫度5(T80°C、凝膠化時間2tT8h ;干燥方式可為烘箱干燥、噴霧干燥中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于其噴涂漿料的制備過程是將TiB2粉末、石墨粉末、浙青粉末加入混捏鍋中進行攪拌2 4h后，力口入鋁溶膠繼續(xù)攪拌攪拌2 4h，最終形成固液分散均勻、穩(wěn)定的適合空氣噴涂涂層漿料，其黏度16 35s。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于對陰極表面進行噴涂覆層過程的步驟包括 1)對炭素基體表面進行噴砂處理，然后以去丙酮或酒精清洗其表面； 2)將涂層漿料裝入噴槍的料罐中，對陰極表面進行噴涂I 3次，間隔時間為15 30min ;其中噴槍所采用的空氣壓力0. 4 0. 7MPa，噴嘴距離陰極表面20 30 cm，移動速度為 120 150 cm/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于進行燒結(jié)的工藝制度為25-180°C :升溫速度為5°C /h ； 180-580°C :升溫速度為10°C /h ；580-950°C :升溫速度為 60°C /h ;950°C保溫 2h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，其特征在于進行燒結(jié)的保護氣氛為高純Ar或高純N2，燒結(jié)過程 采用碳粉填埋。
全文摘要
一種鋁電解槽用陰極的TiB2層的制備方法，涉及一種適用于惰性電極鋁電解槽用陰極TiB2梯度功能層的制備方法。其特征在于其制備過程是將含有TiB2粉末、瀝青粉末、石墨粉末和鋁溶膠噴涂漿料，采用噴槍噴涂的方法，對陰極表面進行噴涂覆層，然后進行燒結(jié)。本發(fā)明的方法采用溶膠-凝膠法制備納米級氧化鋁溶膠，然后按不同配比與TiB2粉末均勻混合，調(diào)制成漿料后采用空氣噴槍噴涂法進行布料成型，實現(xiàn)TiB2功能涂層的梯度分布，其制備工藝簡單，功能涂層的梯度設(shè)計不僅可以緩解涂層與基體間的熱膨脹匹配，而且提高了TiB2涂層與基體間的粘結(jié)強度，制造成本遠低于熱壓工藝，適合于工業(yè)大批量生產(chǎn)。
文檔編號C25C3/08GK102744410SQ20121012725
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者喬佳, 張剛, 李興彥, 李旺興, 楊建紅 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司