專利名稱：導流型鋁電解槽用復合硼化鈦陰極制備方法
專利說明導流型鋁電解槽用復合硼化鈦陰極制備方法 本發明與導流型鋁電解槽陰極有關，尤其涉及到梯度功能復合硼化鈦陰極的制備方法。導流型鋁電解槽是鋁電解槽的發展方向，其能量消耗遠遠低于現行的Hall-Heroult鋁電解槽而受到人們的重視。目前，已有的導流鋁電解槽的陰極，是采用將單一均質的碳膠TiB2涂層涂覆在碳素陰極材料上形成的涂層陰極。單一均質碳膠TiB2涂層與碳素陰極基體材料的結構有所不同，性質上存在差異，在界面上發生突變，過厚的涂層難以形成形穩陰極；由于存在磨損的問題，而過薄的涂層，金屬鋁液可潤濕的TiB2陰極材料壽命太短，不能與電解槽同壽，難于達到槽壽命指標的要求，使得導流型鋁電解槽用碳膠TiB2涂層陰極在實際使用上存在問題，障礙導流型鋁電解槽達到節能的目的。為了解決已有的導流型鋁電解槽用碳膠TiB2涂層陰極所存在的問題，本發明提供一種導流型鋁電解槽用TiB2陰極的制備方法。
本發明在用振動成型TiB2陰極碳塊砌筑好的導流型鋁電解槽的陰極內襯上，涂覆多層不同TiB2含量的碳膠TiB2涂層漿料，利用鋁電解焦粉焙燒工藝產生的熱量炭化涂層，在線制備導流型鋁電解槽用金屬鋁液可潤濕性TiB2陰極。
第一層涂層漿料的硼化鈦含量不小于陰極內襯表面硼化鈦含量，每層涂層漿料的硼化鈦含量變化不大于12％(質量百分數)，每層硼化鈦涂層厚度為3～5mm。
本發明適應于導流型鋁電解槽。
本發明所用涂層漿料中TiB2的含量最好為30～65％(質量百分數)。
復合材料中TiB2的含量在30～65％(質量百分數)之間，復合材料與金屬鋁液具有良好的潤濕性，含量達到65％以上(質量分數)，與金屬鋁液完全潤濕。陰極材料與金屬鋁液潤濕，能在陰極材料表面形成一層鋁膜，起到保護陰極材料免遭冰晶石熔鹽和鈉的侵蝕，潤濕性越好，這種保護作用就越充分。陰極材料與金屬鋁液潤濕也是筑造導流型鋁電解槽的必須條件。
由于TiB2價格昂貴，振動成型TiB2陰極碳塊的TiB2含量不能太高，只能在30％(質量分數)左右，僅用振動成型含TiB2陰極碳塊為導流型鋁電解槽的陰極材料，難以達到導流型鋁電解槽對陰極與金屬鋁液潤濕性的要求，但是，振動成型TiB2陰極碳塊含有一定量的TiB2，為在表面層上涂覆較厚的含TiB2量高的涂層提供了相似的結構基礎。在振動成型硼化鈦陰極碳塊內襯上涂覆TiB2含量高的涂層，并利用鋁電解槽焦粒焙燒工藝過程產生的熱量炭化涂層，可以在線獲得與金屬鋁液完全潤濕的長壽梯度功能復合TiB2陰極。
本發明提高了導流型鋁電解槽用可潤濕性陰極的服務壽命，所生產的產品成本較低，并能完全與金屬鋁液潤濕，符合導流型鋁電解槽的要求，可以達到節能的目的。在線制備可潤濕性梯度功能復合TiB2陰極，不需另外添加設備，施工費用低，應用方便。
改變陰極的結構，避免可潤濕性陰極在制備過程中發生形變，延長可潤濕性陰極的使用壽命，使導流型鋁電解槽真正發揮節能效果[


]圖1制備導流型鋁電解槽用梯度功能功能復合硼化鈦陰極工藝流程；圖2導流型鋁電解槽用可潤濕性梯度功能復合TiB2陰極材料示意，1振動成型硼化鈦陰極碳塊；2陽極；3金屬鋁；4硼化鈦涂層；5熔融鋁膜。實施例1在振動成型TiB2陰極碳塊內襯表面，分3次涂抹3種不同TiB2含量的涂層漿料(TiB2的質量分數分別為36％，48％，52％)，每一層的涂抹時間間隔為1h，漿料總量為5kg/m2；室溫放置24h后，依常規鋁電解焦粒焙燒工藝，鋪設好焦粒，安裝好焙燒裝置，焙燒72小時，使鋁電解槽溫度從室溫升高950℃，炭化涂層。所得梯度功能復合TiB2陰極的涂層厚度為9mm，不開裂、不脫落，與金屬鋁液完全潤濕。
實施例2在振動成型硼化鈦陰極碳塊內襯表面，分2次涂抹2種不同TiB2含量的涂層漿料(TiB2的質量分數分別為38％、49％)，每一層的涂抹時間間隔為1h，漿料總量為3.6kg/m2；室溫放置24h后，依常規鋁電解焦粒焙燒工藝，鋪設好焦粒，安裝好焙燒裝置，焙燒72小時，使鋁電解槽溫度從室溫升高950℃，炭化涂層。所得梯度功能復合TiB2陰極的涂層厚度為10mm，不開裂、不脫落，與金屬鋁液完全潤濕。
權利要求
1.一種導流型鋁電解槽用復合硼化鈦陰極制備方法，其特征在于本發明在用振動成型TiB2陰極碳塊砌筑好的導流型鋁電解槽的陰極內襯上，涂覆多層不同TiB2含量的碳膠TiB2涂層漿料，利用鋁電解焦粉焙燒工藝產生的熱量炭化涂層，在線制備導流型鋁電解槽用金屬鋁液可潤濕性TiB2陰極。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述涂層的第一層的硼化鈦含量不小于陰極內襯表面硼化鈦含量，每層涂層漿料的硼化鈦質量百分含量變化不大于12％，每層硼化鈦涂層厚度為3～5mm。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于本發明所用涂層漿料中TiB2的質量百分含量最好為30～65％。
全文摘要
導流型鋁電解槽用復合硼化鈦陰極制備方法。本發明在用振動成型TiB
文檔編號C25C3/08GK1552948SQ0312443
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月28日 優先權日2003年5月28日
發明者李劼, 劉鳳琴, 李慶余, 李旺興, 賴延清, 李 申請人:中南大學, 中國鋁業股份有限公司鄭州研究院