[发明专利]具有硼化钛-碳涂层的电解阴极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解阴极，特别涉及一种具有硼化钛-碳涂层的电解阴极，属于电解技术领域。

背景技术

    冰晶石—氧化铝熔盐电解法是当今铝工业唯一的冶炼方法，现行的炭素阴极对熔融金属铝不润湿，为了保持熔融金属铝阴极表面的平稳，现行铝电解槽中必须存留相当厚度的铝液，因金属铝液是槽内的导电流体，受强磁场的作用，导电流体中感应产生电磁力，使铝液产生流动、波动和隆起，这不仅使得阴、阳极间必须维持较高的极距，增大铝的二次反应损失，使电流效率降低，增大直流电单耗。另外，炭素阴极表面易形成槽底沉淀，引起阴极电压降增大、电流分布不均，生产不稳定，最终导致阴极的膨胀、破损等，影响了电解槽的正常寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种具有硼

化钛-碳涂层的电解阴极及其制备方法，以实现铝电解低极距操作，提高炭素阴极对熔融金属铝的润湿性，达到提高电流效率、降低能耗、延长电解槽使用寿命的目的。

本发明提供的是这样一种具有硼化钛-碳涂层的电解阴极，包括阴极，其特征在于，阴极表面涂有其成分为下列质量百分比的涂层：TiB₂ 20～22 %，环氧树脂15～20 %，二乙烯三胺24～27 %，碳纤维0.3～0.8 %，余量为石墨粉。

    所述涂层的厚度为3～8mm。

       本发明提供的铝电解阴极经过下列工艺步骤制备：

    A、按下列质量百分比备料：TiB₂ 20～22 %，环氧树脂15～20 %，二乙烯三胺24～27 %，碳纤维0.3～0.8 %，余量为石墨粉；

    B、将步骤A的原料充分混合后，均匀涂于阴极表面，其涂层厚度为3～8mm，得表面有涂层的阴极；

C、将步骤B所得阴极按照下列方法加热固化：从常温加热4±0.2小时至温度达到100℃，在100±2℃下焙烧4小时，之后加热到150℃，使涂层固化，即得到具有硼化钛-碳涂层的电解阴极。

    所述步骤C的加热、焙烧是在常规焙烧炉中进行的。

本发明与现有技术相比，具有下列优点和有益效果： 

（1）在铝电解槽沟槽、伸缩缝以及阴极表面涂覆硼化钛-碳涂层，一方面降低铝液从伸缩缝渗漏，另一方面充分利用铝液与阴极的良好湿润性，能够减少电解质和金属钠对阴极的渗透与破坏，以提高电解槽的使用寿命。

（2）利用熔融铝液与硼化钛阴极表面能够很好地润湿，可有效减弱铝液波动所致的波峰这一性质，适当降低铝水平和极距，有利于降低铝电解槽平均工作电压及二次反应机率，改善铝电解生产经济技术指标。

（3）应用硼化钛-碳涂层技术能规整铝电解槽炉膛。由于铝液能够良好地湿润惰性阴极，使电解槽内氧化铝沉淀物不易停留在阴极表面，因而在阴极表面不易生成沉淀或结壳，能使炉膛规整，使电流分布均匀，减少磁场对铝液的扰动，减缓二次反应过程，提高电流效率，也能改善铝的质量。炉底沉淀和结壳的减少，使得炉底电压降降低，有效降低能耗。

附图说明

图1是硼化钛-碳涂层的固化曲线图。   

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

硼化钛-碳涂层的具体制备步骤如下：

    A、按下列成分备料：硼化钛2kg，环氧树脂2 kg，二乙烯三胺2.4 kg，碳纤维0.5 kg，石墨粉3.1 kg，得总重量为10kg的原料，将石墨、硼化钛、碳纤维放入容器，搅拌均匀，得固体物料；将二乙烯三胺装入液体容器，加入环氧树脂，搅拌均匀，得液体物料；把固体物料缓慢倒入液体物料中，边加入边搅拌，直至固体物料完全均匀地混合溶解在液体物料中，这样就形成硼化钛-碳涂料；

B、将步骤A配好的硼化钛-碳涂料均匀的涂在整个阴极表面，厚度为3mm,蘸少许二乙烯三胺抹平表面，使整个面细腻、光滑、平整；

    C、如图1所示，将步骤B制得的阴极放入焙烧炉中，经过4h从常温加热到100℃，在100±2℃焙烧4h，然后加热到150℃，使涂层固化，即得到具有硼化钛-碳涂层的电解阴极。

实施例2

硼化钛-碳涂层的具体制备步骤如下：