專利名稱：具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解陰極，特別涉及一種具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極，屬于電解技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
冰晶石一氧化鋁熔鹽電解法是當(dāng)今鋁工業(yè)唯一的冶煉方法，現(xiàn)行的炭素陰極對熔融金屬鋁不潤濕，為了保持熔融金屬鋁陰極表面的平穩(wěn)，現(xiàn)行鋁電解槽中必須存留相當(dāng)厚度的鋁液，因金屬鋁液是槽內(nèi)的導(dǎo)電流體，受強磁場的作用，導(dǎo)電流體中感應(yīng)產(chǎn)生電磁力， 使鋁液產(chǎn)生流動、波動和隆起，這不僅使得陰、陽極間必須維持較高的極距，增大鋁的二次反應(yīng)損失，使電流效率降低，增大直流電單耗。另外，炭素陰極表面易形成槽底沉淀，引起陰極電壓降增大、電流分布不均，生產(chǎn)不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致陰極的膨脹、破損等，影響了電解槽的正常壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種具有硼
化鈦-碳涂層的電解陰極及其制備方法，以實現(xiàn)鋁電解低極距操作，提高炭素陰極對熔融金屬鋁的潤濕性，達(dá)到提高電流效率、降低能耗、延長電解槽使用壽命的目的。本發(fā)明提供的是這樣一種具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極，包括陰極，其特征在于，陰極表面涂有其成分為下列質(zhì)量百分比的涂層TW2 20 22 %，環(huán)氧樹脂15 20 %， 二乙烯三胺M 27 %，碳纖維0. 3 0. 8 %，余量為石墨粉。所述涂層的厚度為3 8mm。本發(fā)明提供的鋁電解陰極經(jīng)過下列工藝步驟制備
A、按下列質(zhì)量百分比備料11 20 22 %，環(huán)氧樹脂15 20 %，二乙烯三胺M 27 %，碳纖維0. 3 0. 8 %，余量為石墨粉；
B、將步驟A的原料充分混合后，均勻涂于陰極表面，其涂層厚度為3 8mm，得表面有涂層的陰極；
C、將步驟B所得陰極按照下列方法加熱固化從常溫加熱4士0.2小時至溫度達(dá)到 100°C，在100士2°C下焙燒4小時，之后加熱到150°C，使涂層固化，即得到具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極。所述步驟C的加熱、焙燒是在常規(guī)焙燒爐中進(jìn)行的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點和有益效果
(1)在鋁電解槽溝槽、伸縮縫以及陰極表面涂覆硼化鈦-碳涂層，一方面降低鋁液從伸縮縫滲漏，另一方面充分利用鋁液與陰極的良好濕潤性，能夠減少電解質(zhì)和金屬鈉對陰極的滲透與破壞，以提高電解槽的使用壽命。(2)利用熔融鋁液與硼化鈦陰極表面能夠很好地潤濕，可有效減弱鋁液波動所致的波峰這一性質(zhì)，適當(dāng)降低鋁水平和極距，有利于降低鋁電解槽平均工作電壓及二次反應(yīng)機率，改善鋁電解生產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。(3)應(yīng)用硼化鈦-碳涂層技術(shù)能規(guī)整鋁電解槽爐膛。由于鋁液能夠良好地濕潤惰性陰極，使電解槽內(nèi)氧化鋁沉淀物不易停留在陰極表面，因而在陰極表面不易生成沉淀或結(jié)殼，能使?fàn)t膛規(guī)整，使電流分布均勻，減少磁場對鋁液的擾動，減緩二次反應(yīng)過程，提高電流效率，也能改善鋁的質(zhì)量。爐底沉淀和結(jié)殼的減少，使得爐底電壓降降低，有效降低能耗。


圖1是硼化鈦-碳涂層的固化曲線圖。
具體實施例方式下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實施例1
硼化鈦-碳涂層的具體制備步驟如下
A、按下列成分備料硼化鈦^g，環(huán)氧樹脂2kg，二乙烯三胺2. 4 kg，碳纖維0.5 kg，石墨粉3. 1 kg，得總重量為IOkg的原料，將石墨、硼化鈦、碳纖維放入容器，攪拌均勻，得固體物料；將二乙烯三胺裝入液體容器，加入環(huán)氧樹脂，攪拌均勻，得液體物料；把固體物料緩慢倒入液體物料中，邊加入邊攪拌，直至固體物料完全均勻地混合溶解在液體物料中，這樣就形成硼化鈦-碳涂料；
B、將步驟A配好的硼化鈦-碳涂料均勻的涂在整個陰極表面，厚度為3mm，蘸少許二乙烯三胺抹平表面，使整個面細(xì)膩、光滑、平整；
C、如圖1所示，將步驟B制得的陰極放入焙燒爐中，經(jīng)過4h從常溫加熱到100°C，在 100士2°C焙燒4h，然后加熱到150°C，使涂層固化，即得到具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極。實施例2
硼化鈦-碳涂層的具體制備步驟如下
A、按下列成分備料硼化鈦2.2 kg，環(huán)氧樹脂1.5 kg，二乙烯三胺2. 4 kg，碳纖維0.8 kg，石墨粉3. 1 kg，得總重量為IOkg的原料；將石墨、硼化鈦、碳纖維放入容器，攪拌均勻， 得固體物料；將二乙烯三胺裝入液體容器，加入環(huán)氧樹脂，攪拌均勻，得液體物料；把固體物料緩慢倒入液體物料中，邊加入邊攪拌，直至固體物料完全均勻地混合溶解在液體物料中，從而形成硼化鈦涂料；
B、將步驟A配好的硼化鈦-碳涂料均勻的涂在整個陰極表面，厚度為8mm，蘸少許二乙烯三胺抹平表面，使整個面細(xì)膩、光滑、平整；
C、如圖1所示，將步驟B制得的陰極放入焙燒爐中，經(jīng)過4h從常溫加熱到100°C，在 100士2°C焙燒4h，然后加熱到150°C，使涂層固化，即得到具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極。實施例3
硼化鈦-碳涂層的具體制備步驟如下
A、按下列成分備料硼化鈦2.1 kg，環(huán)氧樹脂1.7 kg，二乙烯三胺2. 5 kg，碳纖維0.3 kg，石墨粉3. 4 kg，得總重量為IOkg的原料；將石墨、硼化鈦、碳纖維放入容器，攪拌均勻， 得固體物料；將二乙烯三胺裝入液體容器，加入環(huán)氧樹脂，攪拌均勻，得液體物料；把固體物料緩慢倒入液體物料中，邊加入邊攪拌，直至固體物料完全均勻地混合溶解在液體物料中，從而形成硼化鈦涂料；
B、將步驟A配好的硼化鈦-碳涂料均勻的涂在整個陰極表面，厚度為5mm，蘸少許二乙烯三胺抹平表面，使整個面細(xì)膩、光滑、平整；
C、如圖1所示，將步驟B制得的陰極放入焙燒爐中，經(jīng)過4h從常溫加熱到100°C，在 100士2°C焙燒4h，然后加熱到150°C，使涂層固化，即得到具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極。
權(quán)利要求
1.一種具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極，包括陰極，其特征在于，陰極表面涂有其成分為下列質(zhì)量百分比的涂層20 22 %，環(huán)氧樹脂15 20 %，二乙烯三胺M 27 %，碳纖維0. 3 0. 8 %，余量為石墨粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解陰極，其特征是所述涂層的厚度為3 8mm。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的鋁電解陰極的制備方法，其特征是經(jīng)過下列工藝步驟A、按下列質(zhì)量百分比備料=TiB220 22 %，環(huán)氧樹脂15 20 %，二乙烯三胺M 27 %，碳纖維0. 3 0. 8 %，余量為石墨粉；B、將步驟A的原料充分混合后，均勻涂于陰極表面，其涂層厚度為3 8mm，得表面有涂層的陰極；C、將步驟B所得陰極按照下列方法加熱固化從常溫加熱4士0.2小時至溫度達(dá)到 100°C，在100 士 2°C下焙燒4小時，之后加熱到150°C，使涂層固化，即得到具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極。
全文摘要
本發(fā)明具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極，包括陰極，其特征在于，陰極表面涂有其成分為下列質(zhì)量百分比的涂層TiB220～22%，環(huán)氧樹脂15～20%，二乙烯三胺24～27%，碳纖維0.3～0.8%，余量為石墨粉。本發(fā)明鋁電解陰極的制備方法是將上述原料充分混合后，均勻涂于陰極表面，從常溫加熱到150℃進(jìn)行固化，即得到具有硼化鈦-碳涂層的電解陰極。本發(fā)明充分利用鋁液與陰極的良好濕潤性，使氧化鋁沉淀物不易停留在陰極表面，而生成沉淀或結(jié)殼，使電流分布均勻，減少磁場對鋁液的擾動，提高電流效率、降低能耗、延長電解槽使用壽命，同時能適當(dāng)降低鋁水平和極距，有利于降低鋁電解槽平均工作電壓及二次反應(yīng)機率，改善鋁電解生產(chǎn)，提高鋁產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號C25C3/08GK102304725SQ201110274580
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者于站良, 俞小花, 周旭, 楊萬章, 楊軍龍, 楊金星, 蘇其軍, 謝剛, 邢大慶 申請人:云南云鋁潤鑫鋁業(yè)有限公司