CN1537975A - 一种铝电解用硼化钛／氧化铝阴极涂层及制备方法 - Google Patents

一种铝电解用硼化钛／氧化铝阴极涂层及制备方法 Download PDF

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一种铝电解用硼化钛/氧化铝阴极涂层，本发明采用TiB2/Al2O3复合材料为主要原料，利用热固性呋喃树脂、环氧树脂的固化特性，采用平均分子量高的呋喃树脂、复合环氧树脂及固化剂，使TiB2/Al2O3阴极涂层在常温下固化，制备铝电解用阴极涂层。本发明采用的TiB2/Al2O3复合材料，能与铝液完全润湿，而且具有优良的导电性，成本只有TiB2粉末的1/3，大大降低了铝电解用阴极涂层的成本，促进了阴极涂层在铝电解工业中的推广应用，达到节能降耗，延长铝电解槽寿命的目的。

Description

一种铝电解用硼化钛/氧化铝阴极涂层及制备方法
[技术领域]本发明与铝电解槽阴极有关，涉及到呋喃树脂类硼化钛/氧化铝(TiB2/Al2O3)阴极涂层糊料的成分和含量，及阴极涂层的制备方法。
[背景技术]由于TiB2能与铝液完全润湿，且具有优良的导电性，以成为制造铝电解用可润湿、惰性阴极的首选材料。目前，在铝电解生产中应用的可润湿阴极主要是树脂TiB2涂层阴极。已经公开的碳胶TiB2阴极涂层主要是以粉状TiB2为功能材料，以热固性树脂添加固化剂及溶剂为粘结剂，经过固化、炭化制备而成的，TiB2涂层阴极应用在铝电解槽中，能起到节能降耗，延长槽寿命的作用。然而，TiB2材料价格昂贵，成为了TiB2涂层阴极在铝电解工业上推广使用的主要障碍之一。
[发明内容]为了解决TiB2功能材料价格昂贵的问题，特提出本发明。
本发明采用TiB2/Al2O3复合材料为主要原料，利用热固性呋喃树脂、环氧树脂的固化特性，采用平均分子量高的呋喃树脂、复合环氧树脂及固化剂，使TiB2/Al2O3阴极涂层在常温下固化，制备铝电解用阴极涂层。涂层糊料配方见表1。
表：1涂层糊料配方
名称                       规格                  重量百分含量(％)
粉状TiB2/Al2O3复合材料 3～10μm                     40～75
石墨粉                     -149μm                      3～8
石油焦粉                   -149μm                      5～10
                           -250μm                      0～3
铝电解用阴极碎             -149μm                      0～5
碳纤维                     单根直径6～7μm长度3～5cm    0.3～1
碳纤维粉                   -0.074                       0.3～1.5
呋喃树脂                   粘均分子量6000～8000         5～12
环氧树脂                   E-51                         3～8
                           E-44                         2～5
                           E-42                         1～3
煤焦油                                                  0.5～1.5
氧化沥青粉                 -0.149                       2～8
乙醇                       化学纯                       2～8
丙酮                       化学纯                       2～8
乙酸丁脂                   化学纯                       1～5
对甲苯磺酸                 化学纯                       0.5～2
硫酸乙脂                   化学纯                       0.3～0.6
磷酸乙脂                   化学纯                       0.3～0.6
TiB2/Al2O3阴极涂层糊料，在室温固化后，高温炭化制备成TiB2/Al2O3阴极涂层，涂层炭化升温制度为：25-300℃：25℃/h；300-600℃：8℃/h；600-900℃：12℃/h。
本发明采用的TiB2/Al2O3复合材料，能与铝液完全润湿，而且具有优良的导电性，成本只有TiB2粉末的1/3，大大降低了铝电解用阴极涂层的成本，促进了阴极涂层在铝电解工业中的推广应用，达到节能降耗，延长铝电解槽寿命的目的。
[具体实施方式]实施例1：TiB2/Al2O3阴极涂层糊料配方见表2。
表2：糊料配方
名称                         规格            重量百分含量(％)
粉状TiB2/Al2O3复合材料 3～10μm                63
石墨粉                     -149μm                 3.0
石油焦粉                   -149μm                 5.0
                           -250μm                 0
铝电解用阴极碎             -149μm                 0.5
碳纤维                     单根直径：6-7μm        0.5
                           长度：3-5cm
碳纤维粉                   -0.074                  0.6
呋喃树脂                   粘均分子量6000～8000    5.0
环氧树脂                   E-51                    3.0
环氧树脂                   E-44                    2.0
环氧树脂                   E-42                    1.2
煤焦油                                             0.5
氧化沥青粉                 -0.149                  5.7
乙醇                       化学纯                  3.6
丙酮                       化学纯                  3.0
乙酸丁脂                   化学纯                  2.0
对甲苯磺酸                 化学纯                  0.5
硫酸乙脂                   化学纯                  0.5
磷酸乙脂                   化学纯                  0.4
将上述各物料混合成糊料，涂抹于上阴极，室温固化24h后，遵照下述炭化升温制度加热得阴极涂层，炭化升温制度为：25-300℃：25℃/h；300-600℃：8℃/h；600-900℃：12℃/h。所得阴极涂层无裂纹，不脱落，粘接强度大于铝电解用炭素阴极的抗拉强度(＞2.7Mpa)；25℃的电导率为：28.6μΩ.m；与铝液润湿性良好。
实施例2：TiB2/Al2O3阴极涂层糊料配方见表3。
表3：糊料配方
名称                       规格              重量百分含量(％)
粉状TiB2/Al2O3复合材料3～10μm                71
石墨粉                    -149μm                 3.0
石油焦粉                  -149μm                 5.0
                          -250μm                 0
铝电解用阴极碎            -149μm                 0.5
碳纤维                    单根直径：6-7μm        0.5
                          长度：3-5cm
碳纤维粉                  -0.074                  0.6
呋喃树脂                  粘均分子量6000～8000    5.0
环氧树脂                  E-51                    3.0
环氧树脂                  E-44                    1.5
环氧树脂                  E-42                    0.2
煤焦油                                            0.5
氧化沥青粉                -0.149                  3.0
乙醇                      化学纯                   2.0
丙酮                      化学纯                   2.0
乙酸丁脂                  化学纯                   1.0
对甲苯磺酸                化学纯                   0.5
硫酸乙脂                  化学纯                   0.3
磷酸乙脂                  化学纯                   0.2
施工方法同实例1。所得阴极涂层无裂纹，不脱落，粘接强度大于铝电解用炭素阴极的抗拉强度(＞2.7Mpa)；25℃的电导率为：27.3μΩ.m；与铝液润湿性良好。
实施例3：TiB2/Al2O3阴极涂层糊料配方见表4。
表4：糊料配方
名称                        规格             重量百分含量(％)
粉状TiB2/Al2O3复合材料 3～10μm                42
石墨粉                     -149μm                 8.0
石油焦粉                   -149μm                 4.8
                           -250μm                 2.0
铝电解用阴极碎             -149μm                 2.2
碳纤维                     单根直径：6-7μm        1.0
                           长度：3-5cm
碳纤维粉                   -0.074                  1.2
呋喃树脂                   粘均分子量6000～8000    8.6
环氧树脂                   E-51                    5.4
环氧树脂                   E-44                    2.6
环氧树脂                   E-42                    2.0
煤焦油                                             1.5
氧化沥青粉                 -0.149                  7.5
乙醇                       化学纯                  3.6
丙酮                       化学纯                  3.0
乙酸丁脂                   化学纯                  2.0
对甲苯磺酸                 化学纯                   1.5
硫酸乙脂                   化学纯                   0.6
磷酸乙脂                   化学纯                   0.5
施工方法同实例1。所得阴极涂层无裂纹，不脱落，粘接强度大于铝电解用炭素阴极的抗拉强度(＞2.7Mpa)；25℃的电导率为：29.7μΩ.m；与铝液润湿性良好。

Claims (2)

1.一种铝电解用硼化钛/氧化铝阴极涂层，其特征在于：本发明采用TiB2/Al2O3复合材料为主要原料，利用热固性呋喃树脂、环氧树脂的固化特性，采用平均分子量高的呋喃树脂、复合环氧树脂及固化剂，使TiB2/Al2O3阴极涂层在常温下固化，涂层糊料配方为：
名称                          规格                       重量百分含量(％)
粉状TiB2/Al2O3复合材料  3～10μm                   40～75
石墨粉                        -149μm                    3～8
石油焦粉                      -149μm                    5～10
                              -250μm                    0～3
铝电解用阴极碎                -149μm                    0～5
碳纤维                        单根直径6～7μm长度3～5cm  0.3～1
碳纤维粉                      -0.074                     0.3～1.5
呋喃树脂                      粘均分子量6000～8000       5～12
环氧树脂                      E-51                       3～8
                              E-44                       2～5
                              E-42                       1～3
煤焦油                                                   0.5～1.5
氧化沥青粉                    -0.149                     2～8
乙醇                          化学纯                     2～8
丙酮                          化学纯                     2～8
乙酸丁脂                      化学纯                     1～5
对甲苯磺酸                    化学纯                     0.5～2
硫酸乙脂                      化学纯                     0.3～0.6
磷酸乙脂                      化学纯                     0.3～0.6
2.一种权利要求1所述阴极涂层的制备方法，其特征在于：TiB2/Al2O3阴极涂层糊料，在室温固化后，高温炭化制备成TiB2/Al2O3阴极涂层，涂层炭化升温制度为：25-300℃:25℃/h；300-600℃:8℃/h；600-900℃:12℃/h。
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