CN111646818A

CN111646818A - 一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料

Info

Publication number: CN111646818A
Application number: CN202010646393.9A
Authority: CN
Inventors: 钱凡; 刘国齐; 王龙光; 李红霞; 杨文刚; 于建宾; 马渭奎
Original assignee: Sinosteel Nanjing Environmental Engineering Technology Research Institute Co ltd; Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2020-09-11

Abstract

本发明属于锂电正极材料合成用匣钵技术领域，提出一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料。提出的一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料用以对铝镁硅质匣钵的表层直接进行改性，使其具备抗侵蚀优异的组织结构和化学组成；所述防腐蚀涂料的固体原料组成为：碱土金属盐 30%～70%；TiO₂20%～40%；SiO₂2%～10%；Al₂O₃5%～10%；硼砂1%～5%；分散剂0.1%～0.3%；结合剂0.3%～10%；所述防腐蚀涂料还包括有水，水的加入量为上述固体原料总重量的10%～40%。该涂层实现了对铝镁硅质匣钵表面改性，使其具有优异的抗锂侵蚀化学组成以及组织结构，同时制备工艺简单，可实现低成本制备，具有实用价值。

Description

一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料

技术领域

本发明属于锂电正极材料合成用匣钵技术领域，具体涉及一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料。

背景技术

匣钵作为粉体煅烧或是反应的合成器皿有着广泛的应用，其应用场景通常为推板窑或是辊道窑，并经多次使用直到开裂或是严重侵蚀。铝镁硅质匣钵通常具有较好的抗热震性，能够较好的满足循环使用不开裂，在锂电池正极材料合成领域中用途极其广泛，其缺点是抗侵蚀较差。因而匣钵的使用寿命已至瓶颈。带来的一个突出问题是对合成的正极材料的污染日趋严重，这极大了制约了正极材料技术的快速发展，同时增加了生产厂家的成本；另外，用后的耐火材料含有锂、锰等，不能直接废弃处理，由于国家环保政策的逐渐收紧，用后耐火材料的再处理是生产厂家的遇到的另外一个难题，合成能量密度更高的锂离子所需要的正极材料时，匣钵的侵蚀性愈加严重。

显然，通过复合的方式是可以保证匣体抗热震性能的前提下同步提高其抗侵蚀性。通过在匣壁内壁复合一层抗侵蚀层材料，由于该层材料结构与基本一样并不致密，而在存在侵蚀介质为液相或是气相时依然能够与基体反应导致复合层的剥落，对匣体的使用寿命提高是有限的，并且制备工艺复杂，成本较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料，防腐蚀涂料用以对铝镁硅质匣钵的表层直接进行改性，使其具备抗侵蚀优异的组织结构和化学组成；所述防腐蚀涂料的固体原料组成为：碱土金属盐 30%～70%；TiO₂20%～40%；SiO₂2%～10%；Al₂O₃5%～10%；硼砂1%～5%；分散剂0.1%～0.3%；结合剂0.3%～10%；所述防腐蚀涂料还包括有水，水的加入量为上述固体原料总重量的10%～40%。

所述的碱土金属盐为镁盐、钙盐、钡盐的一种或多种。

所述的镁盐为MgCO₃或MgCl₂或MgSO₄，所述的钙盐为CaCO₃或CaCl₂或CaSO₄，所述的钡盐为BaCO₃或BaCl₂或BaSO₄。

所述的分散剂为巴斯夫FS系列，T系列。

所述的结合剂为无机结合剂，如铝酸盐水泥或铝溶胶，或，所述的结合剂为有机结合剂，如羧甲基纤维素或水溶性树脂。

一种匣体防腐蚀涂料的制备方法为，先将上述固态原料上述配比在振动球磨罐中进行预混，然后再将混合混料加入行星球磨罐中，再加入结合剂溶液以及水进行湿混，混炼时间60～240min，获得的料浆即为本发明所述的防腐蚀涂料。

所述的防腐蚀涂料既可以直接在干燥后的匣钵生坯或是烧后的熟坯内壁上进行，施工工艺可以为涮涂，喷涂，浸渍等；匣钵内壁涂料施工后，经干燥再进行热处理，热处理温度范围为1200～1400℃。

本发明提出的一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料，该防腐蚀涂料作用于生坯或是熟坯表面后，因其热处理温度范围与传统的铝镁硅质匣钵的烧成温度保持一致，可以实现一次烧成；在热处理过程中能够渗入基体与之反应，实现致密化，如图1所示，在煅烧正极材料时，可以有效降低或是抑制锂化物的渗透；同时由于匣钵表层与基体没有明显的界面，并实现紧密结合，不会出热震剥落的现象；反应形成的新材质因为含有大量的碱性耐火氧化物（CaO、MgO、BaO）均不与锂反应，因此具较好的抗侵蚀性；综上所述，该涂层实现了对铝镁硅质匣钵表面改性，使其具有优异的抗锂侵蚀化学组成以及组织结构，同时制备工艺简单，可实现低成本制备，具有实用价值。

附图说明

图1为表层改性后的匣钵SEM。

具体实施方式

结合具体实施例对本发明加以说明：

实施例1：

匣钵防腐蚀涂料固体组分及质量百分比为：CaCO₃，60.4%，TiO₂，20%；SiO₂，2%；Al₂O₃，10%；硼砂，2.5%；FS10，0.1%；铝酸钙水泥，5%。先将上述固态粉料在振动球磨罐中进行预混，然后再将混合混料加入行星球磨罐中，再加入上述原料总重量的40%水进行湿混，混炼时间120min，获得的料浆即为本发明所述的涂料，施工方式可以适用刷涂、喷涂、浸渍等方式作用于铝镁硅质生坯匣钵内壁，烧成温度范围1200～1300。

实施例2：

匣钵防腐蚀涂料固体组分及质量百分比为：MgCl₂，38.7%，TiO₂，40%；SiO₂，10%；Al₂O₃，5%；硼砂，1%；FS20，0.3%；铝溶胶溶液，9%。先将上述固态粉料在振动球磨罐中进行预混，然后再将混合混料加入行星球磨罐中，再加入上述原料总重量的10%水进行湿混，混炼时间240min，获得的料浆即为本发明所述的涂料，施工方式可以适用刷涂、喷涂、浸渍等方式作用于铝镁硅质生坯匣钵内壁，烧成温度范围1250～1350。

实施例3：

匣钵防腐蚀涂料固体组分及质量百分比为：BaSO₄，70%，TiO₂，20.2%；SiO₂，2.2%；Al₂O₃，5.3%；硼砂，1.3%；T85，0.2%；羧甲基纤维素，0.3%。先将上述固态粉料在振动球磨罐中进行预混，然后再将混合混料加入行星球磨罐中，再加入上述原料总重量的30%水进行湿混，混炼时间60min，获得的料浆即为本发明所述的涂料，施工方式可以适用刷涂、喷涂、浸渍等方式作用于铝镁硅质熟坯匣钵内壁，烧成温度范围1300～1400。

实施例4：

匣钵防腐蚀涂料固体组分及质量百分比为：BaCO₄，30%，TiO₂，38%；SiO₂，9%；Al₂O₃，9%；硼砂，5%；T80，0.2%；水溶液树脂，8.8%。先将上述固态粉料在振动球磨罐中进行预混，然后再将混合混料加入行星球磨罐中，再加入上述原料总重量的40%水进行湿混，混炼时间180min，获得的料浆即为本发明所述的涂料，施工方式可以适用刷涂、喷涂、浸渍等方式作用于铝镁硅质熟坯匣钵内壁，烧成温度范围1300～1380。

Claims

1.一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料，其特征在于：防腐蚀涂料用以对铝镁硅质匣钵的表层直接进行改性，使其具备抗侵蚀优异的组织结构和化学组成；所述防腐蚀涂料的固体原料组成为：碱土金属盐 30%～70%；TiO₂20%～40%；SiO₂2%～10%；Al₂O₃5%～10%；硼砂1%～5%；分散剂0.1%～0.3%；结合剂0.3%～10%；所述防腐蚀涂料还包括有水，水的加入量为上述固体原料总重量的10%～40%。

2.如权利要求1所述的一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料，其特征在于：所述的碱土金属盐为镁盐、钙盐、钡盐的一种或多种。

3.如权利要求2所述的一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料，其特征在于：所述的镁盐为MgCO₃或MgCl₂或MgSO₄，所述的钙盐为CaCO₃或CaCl₂或CaSO₄，所述的钡盐为BaCO₃或BaCl₂或BaSO₄。

4.如权利要求1所述的一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料，其特征在于：所述的分散剂为巴斯夫FS系列，T系列。

5.如权利要求1所述的一种铝镁硅质匣钵用防腐蚀涂料，其特征在于：所述的结合剂为无机结合剂，如铝酸盐水泥或铝溶胶，或，所述的结合剂为有机结合剂，如羧甲基纤维素或水溶性树脂。