CN103305784A

CN103305784A - 一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法

Info

Publication number: CN103305784A
Application number: CN2013102616691A
Authority: CN
Inventors: 张刚; 温合静; 杨建红; 杨文杰; 贺柳青
Original assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Current assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-09-18

Abstract

一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，涉及一种用于提高材料的耐氟化盐高温腐蚀性能的热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法。其特征在于其制备过程以尖晶石型AB₂O₄复合氧化物为原料，通过喷雾造粒制得到热喷涂用球形粉体。本发明的方法，简单易行，可以规模化生产，所得热喷涂粉体可以用来制备熔盐冶金用合金惰性阳极的耐腐蚀涂层，提高基体的耐熔盐腐蚀性。

Description

一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法

技术领域

一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，涉及一种用于提高材料的耐氟化盐高温腐蚀性能的热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法。

背景技术

现行铝行业生产铝的方法都是采用Hall- Herout电解槽方法，使用自耗碳阳极，除了产生大量的CO₂温室气体外，往往还伴随有致癌物质CF_n以及沥青烟气的排放。另外，因为是自消耗阳极，生产单位吨铝消耗优质碳素材料达600kg，碳阳极的导电性能差，电能效率低，电能消耗特别大，目前的铝工业吨铝平均电耗高达13200kWh，巨大的能源消耗、资源消耗和环境负荷等正严重制约着铝电解工业的发展。

基于惰性材料与低温电解质的高效绿色铝电解工艺将彻底变革铝电解工业，实现铝电解过程温室气体（CO₂和PFC）零排放、大幅度节能、显著降低成本并产生增值副产品氧气。随着绿色铝电解新工艺技术研发的深入，我们发现电解槽预热组件、电极导杆以及惰性阳极在腐蚀性和渗透性更强的氟化盐电解质体系服役过程中，极易发生由于氧化和电化学腐蚀而发生脱皮、肿胀的现象，严重的直接发生断裂，最终导致材料失效，因此，为了保护电解槽预热组件、电极连接导杆以及惰性阳极不受新生态氧氧化和电解质腐蚀，亟需开发耐蚀性和抗氧化性能更好的耐蚀材料，才能保证高效绿色铝电解新工艺技术最终得以实现，实现铝工业的彻底创新与变革。

目前尖晶石型复合氧化物陶瓷由于具有良好的热稳定性和对析氧反应有利的电催化活性（过电位低），所以被作为熔盐电解（如铝电解）的惰性阳极的备选材料得到大量研究，结果证实了尖晶石型氧化物陶瓷在氟化盐电解质中具有良好的耐腐蚀性能。

热喷涂作为一种表面改性技术，在航空航天、冶金、电力、机械等众多领域广泛应用。在电解槽预热组件、电极导杆以及惰性阳极表面热喷涂尖晶石型复合氧化物涂层，提高其耐氟化盐电解质腐蚀性能。

传统的热喷涂用粉体一般采用机械混合法和烧结破碎法生产，存在形状不规则、流动性差等缺点。

专利CN200510019371.5公开了一种热喷涂用镍铬尖晶石型红外辐射陶瓷粉末材料及其制备方法，该方法选用Cr₂O₃和NiO为主要成分，掺杂TiO₂，Nb₂O₅，TiN和TiB或Fe₂O₃和MnO₂，或者还掺杂SiO₂和ZrO₂成分配比混合固体粉末，将混合固体粉末与粘结剂混合并调成浆料，然后采用喷雾干燥工艺制成团聚体粉末，再将团聚体粉末采用等离子球化或烧结致密化处理，制成镍铬尖晶石型红外辐射粉末材料。该方法采用氧化物为原料，喷雾干燥制成团聚体粉末后还要经过等离子球化或烧结致密化处理才能用于热喷涂，工艺过于复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单，可以批量生产的，可应用于铝电解电极的热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于其制备过程以尖晶石型AB₂O₄复合氧化物为原料，通过喷雾造粒制得到热喷涂用球形粉体。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的喷雾造粒过程是将尖晶石型AB₂O₄复合氧化物与分散剂、粘结剂、消泡剂及溶剂混合均匀，配置成悬浮稳定浆料后，进行通过喷雾造粒的。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的尖晶石型AB₂O₄复合氧化物中A为Ni、Mg、Co、Zn、Sn、Fe、Cu、Mn中的一种或几种组合，B为Fe、Al、Cr、Co中的一种或几种组合。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的分散剂添加量为尖晶石型AB₂O₄复合氧化物粉体质量的0.2%~1%；粘结剂添加量为尖晶石型AB₂O₄复合氧化物粉体质量的0.5~2 %；溶剂添加量为尖晶石型AB₂O₄复合氧化物粉体质量的40% ~150%。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的分散剂为硅酸钠、偏硅酸钠、柠檬酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠中的一种或几种组合；粘结剂为聚丙烯酰胺、石蜡、甘油、聚乙烯醇、木质素磺酸钠中的一种或几种组合；溶剂为去离子水、乙醇中的一种或两者组合。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的喷雾造粒选用压力式喷雾造粒或离心式喷雾造粒。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的压力式喷雾造粒选用压力为0.5~2.0 Mpa，进风温度为180~400℃，出风温度为80~150℃。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的离心式喷雾造粒选用雾化器转速为8000~30000 r/min，蠕动泵转速为20~100 r/min，进风温度为150~300℃，出风温度为70~120℃。

本发明的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，简单易行，可以规模化生产，所得热喷涂粉体可以用来制备熔盐冶金用合金惰性阳极的耐腐蚀涂层，提高基体的耐熔盐腐蚀性。

附图说明

图1为实施例1所得球形NiFe₂O₄粉体的SEM图；

图2为实施例2所得球形NiAl₂O₄粉体SEM图；

图3为实施例3所得球形NiFe₂O₄、ZnAl₂O₄复合粉体SEM图。

具体实施方式

一种铝电解用球形尖晶石热喷涂粉体的制备方法，以尖晶石型（AB₂O₄）复合氧化物为原料，通过喷雾造粒所得到热喷涂球形粉体。

将尖晶石型（AB₂O₄）复合氧化物粉体与分散剂、粘结剂等添加剂以及溶剂混合均匀，配置成悬浮稳定性良好的浆料，通过喷雾造粒得到热喷涂球形粉体。

所述尖晶石型（AB₂O₄）复合氧化物中A为Ni、Mg、Co、Zn、Sn、Fe、Cu、Mn中的一种或几种，B为Fe、Al、Cr、Co中的一种或几种。

所用分散剂为硅酸钠、偏硅酸那、柠檬酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠中的一种或几种组合，添加量为尖晶石型（AB₂O₄）复合氧化物粉体质量的0.2~1wt%；所用粘结剂为聚丙烯酰胺、石蜡、甘油、聚乙烯醇、木质素磺酸钠中的一种或几种组合，添加量为粉体质量的0.5%~2wt%；溶剂为去离子水、乙醇中的一种或两者组合，溶剂添加量为尖晶石型（AB₂O₄）复合氧化物粉体质量的40 ~150 wt%。

所述喷雾造粒选用压力式喷雾造粒或离心式喷雾造粒，压力式喷雾造粒选用压力为0.5~2.0 Mpa，进风温度为180~400℃，出风温度为80~150℃；离心式喷雾造粒选用雾化器转速为8000~30000 r/min，蠕动泵转速为20~100 r/min，进风温度为150~300℃，出风温度为70~120℃。

所述热喷涂粉体为球形或类球形，流动性良好，颗粒尺寸为10~200微米，松装密度为0.8~2.5 g/cm3。

本发明的方法，简单易行，可以规模化生产，所得热喷涂粉体可以用来制备熔盐冶金用合金惰性阳极的耐腐蚀涂层，提高基体的耐熔盐腐蚀性。

实施例1

称取20 kg NiFe₂O₄粉体，200 g甘油，100 g柠檬酸钠，30 kg去离子水，置于立式搅拌磨中以200 r/min搅拌2 h，得到固含量40%，悬浮稳定的浆料。浆料制备好之后进行压力式喷雾造粒，进风温度为400℃，出风温度为150℃，喷雾压力为0.5 Mpa，产率大于80%。所得造粒粉的扫描照片如图1所示，从图中可以看出产品形貌为球形，颗粒尺寸在10~150 μm之间，产品的D50为41.97 μm，D90为129.60 μm，松装密度为0.8 g/cm³。

实施例2

称取20 kg NiAl₂O₄粉体，100 g石蜡，40 g聚丙烯酰胺，13.33 kg去离子水，置于立式搅拌磨中以200 r/min搅拌2 h，得到固含量60%，悬浮稳定的浆料。浆料制备好之后进行压力式喷雾造粒，进风温度为180℃，出风温度为80℃，喷雾压力为2.0 Mpa，产率大于78%。所得造粒粉的扫描照片如图2所示，从图中可以看出产品形貌为球形，颗粒尺寸在20~120 μm之间，所得产品的D50为53.76 μm，D90为114.34 μm，产品松装密度为1.49 g/cm³。

实施例3

称取10 kg ZnAl₂O₄粉体，10 kg NiFe₂O₄，400 g聚乙烯醇，200 g羧甲基纤维素，8 kg乙醇，置于立式搅拌磨中以200 r/min搅拌2 h，得到固含量70%，悬浮稳定的浆料。浆料制备好之后进行离心式喷雾造粒，进风温度为300℃，出风温度为120℃，雾化器转速30000 r/min，蠕动泵转速100 r/min，产率大于90%。所得造粒粉的扫描照片如图3所示，从图中可以看出产品形貌为类球形，颗粒尺寸在10~50 μm之间，产品的D50为37.82 μm，D90为46.50 μm，产品松装密度为2.5 g/cm³。

Claims

1.一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于其制备过程以尖晶石型AB₂O₄复合氧化物为原料，通过喷雾造粒制得到热喷涂用球形粉体。

2.根据权利要求1所述的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的喷雾造粒过程是将尖晶石型AB₂O₄复合氧化物与分散剂、粘结剂、消泡剂及溶剂混合均匀，配置成悬浮稳定浆料后，进行通过喷雾造粒的。

3.根据权利要求1所述的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的尖晶石型AB₂O₄复合氧化物中A为Ni、Mg、Co、Zn、Sn、Fe、Cu、Mn中的一种或几种组合，B为Fe、Al、Cr、Co中的一种或几种组合。

4.根据权利要求2所述的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的分散剂添加量为尖晶石型AB₂O₄复合氧化物粉体质量的0.2%~1%；粘结剂添加量为尖晶石型AB₂O₄复合氧化物粉体质量的0.5~2 %；溶剂添加量为尖晶石型AB₂O₄复合氧化物粉体质量的40% ~150%。

5.根据权利要求2所述的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的分散剂为硅酸钠、偏硅酸钠、柠檬酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠中的一种或几种组合；粘结剂为聚丙烯酰胺、石蜡、甘油、聚乙烯醇、木质素磺酸钠中的一种或几种组合；溶剂为去离子水、乙醇中的一种或两者组合。

6.根据权利要求1所述的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的喷雾造粒选用压力式喷雾造粒或离心式喷雾造粒。

7.根据权利要求6所述的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的压力式喷雾造粒选用压力为0.5~2.0 Mpa，进风温度为180~400℃，出风温度为80~150℃。

8.根据权利要求7所述的一种热喷涂用球形尖晶石粉体的制备方法，其特征在于所述的离心式喷雾造粒选用雾化器转速为8000~30000 r/min，蠕动泵转速为20~100 r/min，进风温度为150~300℃，出风温度为70~120℃。