铝电解槽用阴极的硼化钛涂层配方

1.铝电解槽用阴极硼化钛涂层配方，其特征在于涂层糊料配 方A：
①TiB2粉末，粒径为3-10μm，重量百分含量为40-60％；
②呋喃树脂，粘均分子量4000-6000，重量百分含量为10- 18％；
③环氧树脂E-44，重量百分含量为5-10％；
④氧化沥青粉，粒径小于246μm，重量百分含量为5-12％；
⑤石油焦粉，粒径小于246μm，重量百分含量为5-12％；
⑥石油焦粉，粒径为147-246μm，重量百分含量为3-10％；
⑦铝电解用半石墨阴极碎，粒径小于246μm，重量百分含量为 3-8％；
⑧炭素纤维，单根直径6-7μm，长度3-5cm，重量百分含量 为0.5-1％；
⑨炭素纤维粉，粒径小于74μm，重量百分含量为1-2％；
⑩化学纯乙醇，重量百分含量为2-8％；
化学纯丙酮，重量百分含量为2-8％；
化学纯乙酸丁脂，重量百分含量为1-5％；
化学纯对甲苯磺酸，重量百分含量为0.5-2％；
化学纯硫酸乙酯，重量百分含量为0.3-0.6％；
化学纯磷酸乙脂，重量百分含量为0.3-0.6％。

技术领域：\n本发明与铝电解槽阴极有关，涉及到呋喃树脂类TiB2阴极涂 层糊料的成分和含量。\n背景技术：\n由于TiB2能与铝液完全润湿，且具有优良的导电性，而成为制 造铝电解槽用可润湿性惰性阴极的首选材料。已有的TiB2阴极涂 层糊料配方主要包括粉状TiB2、热固性树脂、固化剂及溶剂等。固 化剂的成分主要是无机酸乙脂(磷酸乙脂、硫酸乙脂等)。混有TiB2 粉末的树脂在固化剂的作用下，高温固化。随着温度的升高，树脂 交联、聚合成为不溶、不熔的固体，从而起到将TiB2粘接在炭素阴 极表面的作用。固化速度及固化反应的剧烈程度会对涂层形貌的稳 定性产生影响。固化速度越快，反应越剧烈，涂层的裂纹和孔隙就 越大。以无机酸乙脂为固化剂的TiB2阴极涂层，固化反应主要集中 在160℃-240℃温度段进行剧烈反应。为了减缓固化反应的剧烈 程度，减少涂层的形变，现行的措施是降低固化升温速度，延长加 热时间达35小时以上。这种办法的直接后果就是增加能耗，浪费 时间。因此，已有的TiB2涂层与阴极炭素基体的热膨胀率存在较大 的差异，热应力大，涂层容易块状脱落。\n发明内容：\n为了克服上述铝电解槽用阴极硼化钛的缺陷，而改进一种涂层 形变小，粘接强度大，不脱落，固化反应温度范围宽的硼化钛涂层。\n本发明采用的技术方案是：提供一种改进的TiB2涂层配方及 其固化、炭化升温制度，其特征在于：\n涂层糊料配方A：\n①TiB2粉末，粒径为3-10μm，重量百分含量为40-60％；\n②呋喃树脂，粘均分子量4000-6000，重量百分含量为10- 18％；\n③环氧树脂E-44，重量百分含量为5-10％；\n④氧化沥青粉，粒径小于246μm，重量百分含量为5-12％；\n⑤石油焦粉，粒径小于246μm，重量百分含量为5-12％；\n⑥石油焦粉，粒径为147-246μm，重量百分含量为3-10％；\n⑦铝电解用半石墨阴极碎，粒径小于246μm，重量百分含量为 3-8％；\n⑧炭素纤维，单根直径6-7μm，长度3-5cm，重量百分含量 为0.5-1％；\n⑨炭素纤维粉，粒径小于74μm，重量百分含量为1-2％；\n⑩化学纯乙醇，重量百分含量为2-8％；\n化学纯丙酮，重量百分含量为2-8％；\n化学纯乙酸丁脂，重量百分含量为1-5％；\n化学纯对甲苯磺酸，重量百分含量为0.5-2％；\n化学纯硫酸乙酯，重量百分含量为0.3-0.6％；\n化学纯磷酸乙脂，重量百分含量为0.3-0.6％。\n控制如下工艺参数，可获得固化反应温度范围宽，形变小，粘 接强度大，不脱落的硼化钛涂层。\n固化升温制度如下：\n25-60℃：13℃/h；\n60-120℃：6℃/h；\n120-180℃：10℃/h；\n180-220℃：7℃/h；\n涂层炭化升温制度：\n25-300℃：25℃/h；\n300-600℃：8℃/h；\n600-900℃：12℃/h；\n本发明具有以下优点：\n①功能材料TiB2的粒度小，只有3～10μm有利于提高涂层的 耐磨性；\n②在阴极涂层中添加电解铝用半石墨质阴极碎，其结构和组成 与基本炭块一致，缩小了涂层与阴极炭块热膨胀率的差异；\n③在阴极涂层添加对甲苯磺酸的固化剂，扩大固化反应温度范 围，从原来的160℃-240℃变为80℃-220℃，使固化变为一个逐 步反应过程，降低反应剧烈程度，减少涂层的形变；\n④缩短了固化时间，将35小时以上的固化时间缩短至24小 时，达到了节能增效的目的；\n⑤使用本发明得到了铝电解槽用形变小、粘接强度大(参照 GB-8721-88测定阴极涂层的抗拉强度)，不脱落的TiB2阴极涂 层。\n具体实施方式：\n下面结合实施例作进一步的说明：\n实例1：TiB2阴极涂层糊料配方B：\n①TiB2粉末，粒径为3-10μm，重量百分含量为52％；\n②呋喃树脂，粘均分子量4000-6000，重量百分含量为 10.5％；\n③环氧树脂E-44，重量百分含量为6％；\n④氧化沥青粉，粒径小于147μm，重量百分含量为8％；\n⑤石油焦粉，粒径小于147μm，重量百分含量为5.5％；\n⑥石油焦粉，粒径为147-246μm，重量百分含量为3.5％；\n⑦电解铝用阴极碎，粒径小于147μm，重量百分含量为4.5％；\n⑧炭素纤维，单根直径6-7μm，长度3-5cm，重量百分含量 为1.2％；\n⑨炭素纤维粉，粒径小于74μm，重量百分含量为1％；\n⑩工业纯乙醇，重量百分含量为4％；\n工业纯丙酮，重量百分含量为3％；\n工业纯乙酸丁脂，重量百分含量为1％；\n化学纯对甲苯磺酸，重量百分含量为0.8％；\n工业纯硫酸乙脂，重量百分含量为0.3％；\n工业纯磷酸乙脂，重量百分含量为0.3％。\n将配方B中的各物料混合成糊料，涂抹于炭素阴极上，按上节 所述的固化、炭化升温制度加热得阴极涂层。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。