专利名称：硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铝电解工业用阴极材料及其制备方法。特别涉及铝用电解槽的硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块的制备方法。
一种硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块，在普通阴极碳块、半石墨阴极碳块和高石墨阴极碳块上用大气常压气氛下等离子喷涂方法制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层，该层与碳块基体紧密结合在一起，硼化钛金属陶瓷复合材料涂层作为电解槽的工作面，其特征在于制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层的硼化钛金属陶瓷复合材料粉末配方重量百分组成是Ti60-80％，C6-9％，Zr1-3％，B15-30％，最佳组成为Ti65.5-75％，C7-8％，Zr1.5-2.5％，B18-22％。
制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层的制备步骤如下1、制备喷涂用粉末，粒度在-80～+300目；2、碳块表面予处理包括粗糙化、予热200℃；3、在大气常压气氛下等离子喷涂，使用氩气、氮气和氢气混合气体送粉，其中氩气为10～20％，氢气为5～15％，余量为氮气，混合气体的总流量保持在30～80升/分，涂层厚度为0.5～1.2mm，最佳涂层厚度为0.8～1.0mm；4、冷却后进行机加工为产品。
与已有技术相比，本发明有以下特点1.制备出用于大气常压气氛下等离子喷涂碳材料的专用硼化钛金属陶瓷复合材料粉末；在20～1000℃的温度范围内，涂层的热膨胀系数约为5.7×10-6/℃，和碳阴极的热膨胀系数4×10-6/℃相近；涂层电阻率在900℃时为7.5μΩm；涂层厚度为0.5～1mm；涂层与碳基材料的结合力约为5.2MPa，结合牢固；涂层有良好的抗钠蚀性能，并且溶解损失速度较慢，适合于进行工业规模的推广应用。
2.与真空等离子喷涂方法相比，由于不需要真空系统，设备投资小，成本低。
制备步骤如下1.碳块表面予处理包括粗糙化、予热200℃；2.在大气常压气氛下等离子喷涂，使用氩气、氮气和氢气混合气体送粉，其中氩气为10～20％，氢气为5～15％，其余为氮气，混合气体的总流量保持在30～80升/分，涂层厚度为0.7mm；3.冷却后进行机加工为产品。
实施例2在半石墨阴极碳块表面喷涂制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层硼化钛金属陶瓷复合材料粉末配方重量百分组成是Ti71.4％，C7.6％，Zr2％，B19％，粒度在-80～+300目。
制备步骤如下1.碳块表面予处理包括粗糙化、予热200℃；2.在大气常压气氛下等离子喷涂，使用氩气、氮气和氢气混合气体送粉，其中氩气为10～20％，氢气为5～15％，其余为氮气，混合气体的总流量保持在30～80升/分，涂层厚度为0.9mm；3.冷却后进行机加工为产品。实施例3在高石墨阴极碳块表面喷涂制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层硼化钛金属陶瓷复合材料粉末配方重量百分组成是Ti76.5％，C6.2％，Zr1.3％，B16％，粒度在-80～+300目。制备步骤如下1.碳块表面予处理包括粗糙化、予热200℃；2.大气常压气氛下等离子喷涂，使用氩气、氮气和氢气混合气体送粉，其中氩气为10～20％，氢气为5～15％，其余为氮气，混合气体的总流量保持在30～80升/分，涂层厚度为1.1mm；3.冷却后进行机加工为产品。
权利要求
1.一种硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块，在普通阴极碳块、半石墨阴极碳块和高石墨阴极碳块上用等离子喷涂方法在大气常压气氛下制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层，该层与碳块基体紧密结合在一起，硼化钛金属陶瓷复合材料涂层作为电解槽的工作面，其特征在于制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层的硼化钛金属陶瓷复合材料粉末配方重量百分组成是Ti60-80％，C6-9％，Zr1-3％，B15-30％，最佳组成为Ti65.5-75％，C7-8％，Zr1.5-2.5％，B18-22％。
2.如权利要求1所述的一种硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块，其特征在于制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层的制备步骤如下(1)制备喷涂用粉末，粒度在-80～+300目；(2)碳块表面予处理包括粗糙化、予热200℃；(3)在大气常压气氛下等离子喷涂，使用氩气、氮气和氢气混合气体送粉，其中氩气为10～20％，氢气为5～15％，其余为氮气，混合气体的总流量保持在30～80升/分，涂层厚度为0.5～1.2mm；(4)冷却后进行机加工为产品。
3.如权利要求2所述的一种硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块，其特征在于硼化钛金属陶瓷复合材料涂层最佳厚度为0.8～1.0mm。
全文摘要
一种铝电解槽用的硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块，硼化钛金属陶瓷复合材料涂层作为电解槽的工作面，其特征在于制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层的硼化钛金属陶瓷复合材料粉末配方重量百分组成是Ti60－80％，C6－9％，Zr1－3％，B15－30％，制备硼化钛金属陶瓷复合材料涂层的制备步骤包括制备喷涂用粉末，粒度在－80～+300目；碳块表面预处理包括粗糙化、预热；在大气常压气氛下等离子喷涂，使用氩气、氮气和氢气混合气体送粉，涂层厚度为0.5～1.2mm；冷却后进行机加工为产品。该硼化钛金属陶瓷复合材料涂层阴极碳块具有导电性良好，热稳定性高，抗电解质浸蚀性强，对铝液的湿润性好等特点，能有效延长铝电解槽的使用寿命，提高电流效率，节能降耗。
文档编号C25C3/08GK1405358SQ02131179
公开日2003年3月26日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者卢惠民 申请人:北京科技大学