预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法
【专利摘要】本发明提供了一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层，按重量百分比计，由以下组分构成：Al2O3粉10～70％；SiC粉5～20％；ZrO2粉1～10％；Al2O3晶型转变催化剂1～10％；石墨粉1～5％；高含氢硅油胶黏剂22～60％，其中，所述Al2O3粉、SiC粉、ZrO2粉、Al2O3晶型转变催化剂、石墨粉的粒度均小于25μm，所述Al2O3晶型转变催化剂为BaF2、CaF2、NaCl、KCl、AlF3、NaF、MgCl2、Na2CO3、CaCO3中的至少一种。与相关技术相比，本发明有益效果在于，涂层与碳基体粘结性较强，抗氧化性能较高，原铝质量较好，进而减小了碳消耗，降低了CO2排放量。
【专利说明】预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉及铝电解【技术领域】，尤其涉及一种用于提高预焙阳极抗氧化性能的预焙 阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法。 【【背景技术】】
[0002] 目前主要应用Hall-Heroult熔盐电解法来生产原铝。在生产过程中，预焙阳极参 与电化学反应并不断被消耗，且根据反应式2AL 203+3C = 4AL+3C02可以计算出理论上生产 It金属铝的碳消耗量为334kg。但实际上，生产It金属铝的碳消耗量高达430kg。造成这 种现象的主要原因在于，预焙阳极的工作环境为高温铝电解槽，预焙阳极在电解槽中的温 度高达450°C?900°C，在此高温环境下，预焙阳极与空气接触的部分会发生氧化反应并生 成C0 2，氧化反应造成大量的阳极并未参与电化学反应就被额外消耗掉，也就导致了预焙阳 极的实际消耗量远远大于理论消耗量，与此同时，C0 2的排放量也随之增加。为了减小碳消 耗，降低C02排放量，节约原铝生产成本，保护环境，比较经济有效的方式是在预焙阳极表面 涂覆抗氧化性的涂层。
[0003] 相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层的主要成分为5?60份以固含量计的氧化铝 溶胶，粒径小于165 μ m的AL203粉末16?35份，粒径小于165 μ m的氧化硼粉末1?3份。 该抗氧化性涂层由于涂层与预焙阳极的碳基体的热膨胀系数不匹配，高温下涂层易开裂脱 落，导致涂层失去对预焙阳极的保护作用。
[0004] 相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层的主要成分为硼砂或硼酸35?40%，高岭土 10?15%，工业磷酸30?35%，工业硫酸铝0?5%，水10?15%。该抗氧化性涂层由于 将大量变价的磷元素和硅元素引入了电解质，污染了铝液，导致铝液中杂质增多，降低了原 错的质量。
[0005] 相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层的的主要成分引入了如氧化硅一类能与HF反 应的物质，在电解槽的高温环境下，该类物质与电解烟气中的HF强烈反应，降低了该涂层 的稳定性，削弱了该抗氧化性涂层的抗氧化性能。
[0006] 从而，相关技术的预焙阳极抗氧化性涂层存在涂层与碳基体粘结性较弱，原铝质 量较差，抗氧化性能较低的不足。
[0007] 因此，实有必要提供一种新的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层及其涂覆方法来克服 上述技术问题。 【
【发明内容】
】
[0008] 本发明需要解决的技术问题是提供一种涂层与碳基体粘结性较强，抗氧化性能较 高，原铝质量较好的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层。
[0009] 本发明一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层，按重量百分比计，由以下组分构成： AL203粉10?70% ;SiC粉5?20% ;Zr02粉1?10% ;AL203晶型转变催化剂1?10% ;石 墨粉1?5% ;高含氢硅油胶黏剂22?60%，其中，所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL 203晶 型转变催化剂、石墨粉的粒度均小于25 μ m，所述AL203晶型转变催化剂为BaF2、CaF2、NaCl、 KC1、A1F3、NaF、MgCl2、Na2C03、CaC0 3 中的至少一种。
[0010] 本发明还提供一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法，该方法包括如下步 骤：步骤一，将所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL20 3晶型转变催化剂、石墨粉、高含氢硅油胶 黏剂分别按所述比例调配，混合并搅拌均匀后形成浆料；步骤二，将所述浆料均匀涂覆于所 述预焙阳极的表面，涂覆的厚度为〇. 3?0. 5mm ;步骤三，常温下干燥12小时后，制得所述 预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层。
[0011] 优选的，所述步骤二中的所述浆料通过毛刷涂覆于所述预焙阳极的表面。
[0012] 优选的，所述步骤二中的所述浆料通过喷涂涂覆于所述预焙阳极的表面。
[0013] 与相关技术相比，本发明的有益效果在于，涂层与碳基体粘结性较强，抗氧化性能 较高，原铝质量较好，进而减小了碳消耗，降低了 co2排放量。 【【具体实施方式】】
[0014] 下面结合实施方式对本发明作进一步说明。
[0015] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层，按重量 百分比计，由以下组分构成：AL 203粉10?70% ;SiC粉5?20% ;Zr02粉1?10% ;AL203 晶型转变催化剂1?10%;石墨粉1?5%;高含氢硅油胶黏剂22?60%，其中，所述AL203 粉、SiC粉、Zr02粉、AL203晶型转变催化剂、石墨粉的粒度均小于25 μ m，所述AL203晶型转 变催化剂为 BaF2、CaF2、NaCl、KC1、A1F3、NaF、MgCl 2、Na2C03、CaC03 中的至少一种。
[0016] 本发明该预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层在电解槽内的高温环境下，涂层中的AL20 3 在AL203晶型转变催化剂的作用下迅速硬化，并与SiC、Zr02烧结陶瓷化，高含氢硅油胶黏剂 与石墨粉及预焙阳极的碳素反应生成SiC晶须，SiC晶须能填充涂层中残留的少量微孔，提 高涂层的致密性，有效隔绝预焙阳极与空气的接触，且该涂层在使用过程中与预焙阳极的 炭基体紧密结合，不易开裂脱落，与预焙阳极的炭基体粘结性较强，有效保护了预焙阳极； 该涂层未引入变价的磷元素及硅元素，对铝液的污染少，铝液中杂质含量较低，原铝质量较 好；该涂层未引入如氧化硅一类能与电解烟气中的HF在高温环境中产生强烈反应的物质， 抗氧化性能较强。
[0017] 该预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的性能指标如下表所示：
【权利要求】
1. 一种预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层，其特征在于，按重量百分比计，由以下组分构 成： AL20?粉 10~70%; SiC 粉 5-20%; ZrOrjj^ 1~10%; AL203晶型转变催化剂 1 ~ 10%; 石墨粉 1~5%; 高含氢硅油胶黏剂 22 ~ 60%, 其中，所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL20 3晶型转变催化剂、石墨粉的粒度均小于25 μ m， 所述 AL203 晶型转变催化剂为 BaF2、CaF2、NaCl、KC1、A1F3、NaF、MgCl 2、Na2C03、CaC03 中的至 少一种。
2. -种如权利要求1所述的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法，其特征在于， 该方法包括如下步骤： 步骤一，将所述AL203粉、SiC粉、Zr02粉、AL20 3晶型转变催化剂、石墨粉、高含氢硅油胶 黏剂分别按所述比例调配，混合并搅拌均匀后形成浆料； 步骤二，将所述浆料均匀涂覆于所述预焙阳极的表面，涂覆的厚度为〇. 3?0. 5mm ; 步骤三，常温下干燥12小时后，制得所述预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层。
3. 根据权利要求2所述的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法，其特征在于：所 述步骤二中的所述浆料通过毛刷涂覆于所述预焙阳极的表面。
4. 根据权利要求2所述的预焙阳极抗氧化性陶瓷基涂层的涂覆方法，其特征在于：所 述步骤二中的所述浆料通过喷涂涂覆于所述预焙阳极的表面。
【文档编号】C25C3/12GK104120454SQ201410308717
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】胡国静, 刘宇, 洪波 申请人:湖南创元铝业有限公司