CN102912280A

CN102912280A - 一种铝电解用耐腐蚀型阳极钢爪的生产方法

Info

Publication number: CN102912280A
Application number: CN2012104246707A
Authority: CN
Inventors: 谢刚; 于站良; 李怀仁; 陈家辉; 许娜; 田林; 彭如振; 谢天鉴
Original assignee: Kunming Metallurgical Research Institute
Current assignee: Kunming Metallurgical Research Institute
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-02-06

Abstract

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。

Description

一种铝电解用耐腐蚀型阳极钢爪的生产方法

技术领域

本发明涉及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

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。

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

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。

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。

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%。

所述Al₂O₃粉的粒度为-200～+325目。

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。

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10～15cm，制备Al₂O₃防护涂层时喷嘴距钢爪基体距离是5～10cm。

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。

（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。

（3）涂层具有良好的耐侵蚀耐高温能力。

（4）在Al₂O₃防护涂层制作过程中不污染环境。

（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。

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，有效解决了钢爪被侵蚀的问题。

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。

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。

实施例1

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

实施例2

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。

（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%，Mo10%，Cr 18%，Al 7%；Al₂O₃粒度D₅₀是300目。

（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。

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。

实施例3

（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。

（3）用喷砂机将钢爪基体表面进行粗糙化处理，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。

（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。

Claims

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；

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0.2～1.0mm。

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。