[发明专利]铝电解槽用阳极钢爪及其制备方法

权利要求书

1.一种铝电解槽用阳极钢爪，其特征在于，包括钢爪坯件，所述钢爪坯件包括钢爪横梁和焊接在所述钢爪横梁下部的钢爪支腿；在所述钢爪坯件的表面覆有金属复合层，所述金属复合层由Fe、Al、Cu、Ni和Cr复合而成，其中各组分的质量百分比为：Al：0.1～15%、Cu：0.1～2%、Ni：0.1～1.5%、Cr：0.1～8%、余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽用阳极钢爪，其特征在于，所述金属复合层的厚度为0.01～5mm。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽用阳极钢爪，其特征在于，所述金属复合层的孔隙率≤5%。

4.根据权利要求1所述的铝电解槽用阳极钢爪，其特征在于，所述金属复合层与所述钢爪坯件之间的结合强度＞50MPa。

5.根据权利要求1所述的铝电解槽用阳极钢爪，其特征在于，所述金属复合层在800℃～1000℃的高温电解质熔融液体中，腐蚀速率≤0.01mm/d。

6.根据权利要求1所述的铝电解槽用阳极钢爪，其特征在于，所述钢爪横梁与钢爪支腿之间的焊缝为立缝焊接的焊缝。

7.一种权利要求1所述铝电解槽用阳极钢爪的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）型钢加工：将型钢材料按照钢爪横梁和钢爪支腿的尺寸进行切割，切割面平行度小于等于5°，得到制备钢爪坯件所需的钢爪横梁和钢爪支腿；

（2）全截面熔焊：将步骤（1）所得的钢爪支腿焊接于所述钢爪横梁上，首先使焊接面的平面度小于等于5°，打磨清理焊缝两侧的氧化皮；固定工件和夹具，使两个焊接面的距离5～40mm，焊缝为立缝焊接；采用熔焊设备进行5～30min的焊接，待焊缝冷却后去除夹具；将全部钢爪支腿焊接于所述钢爪横梁上之后，即制得所述钢爪坯件；

（3）表面处理：将步骤（2）所得的钢爪坯件进行酸洗、除锈，所用酸洗液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，其中，硝酸所占体积百分比为15～25%，氢氟酸所占百分比为2～8%，余量为水；将所述钢爪坯件浸入所述酸洗液中，浸泡8～12小时后取出，用清水对所述钢爪坯件表面进行清洗，然后将该钢爪坯件放入烘干炉进行烘干；

（4）覆设金属复合层：采用金属渗层技术或超音速电弧喷涂技术，在所述钢爪坯件的表面覆设金属复合层；

所述金属渗层技术为①或②，其中①为

A.在铝液中按下列质量百分比添加金属元素：Cu：0.1～2%、Ni：0.1～1.5%、Cr：0.1～8%；

B.将所述钢爪坯件浸入到步骤A所得铝液中，并在渗铝炉内加热到730℃～880℃，保温10～60min；

C.将步骤B所得的铝液和钢爪坯件放入扩散炉，温度维持在820～880℃，使表面金属渗层向钢爪坯件内部扩散0.15～90min，即在所述钢爪坯件形成金属复合层；

②为

a.在固体粉末渗铝剂中按下列质量百分比加入添加金属元素：Cu：0.1～2%、Ni：0.1～1.5%、Cr：0.1～8%；

b.将所述钢爪坯件埋入步骤a所得固体粉末渗铝剂中，并置于密封的渗铝箱内，使渗铝箱在3～6h内升温到700～850℃，保温3～6h；然后将渗铝箱冷却1～2h，温度降至400～600℃，即在所述钢爪坯件表面形成金属复合层。

8.根据权利要求7所述的铝电解槽用阳极钢爪制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述采用超音速电弧喷涂技术覆设金属复合层的方法为：将所述钢爪坯件置于喷涂房内，通过超音速电弧喷涂设备，将喷涂丝熔化后喷涂在所述钢爪坯件的表面，形成金属复合层；所述喷涂丝为Fe、Al、Cu、Ni、Cr复合金属丝，其中各金属元素所占质量百分比为：Al：0.1～15%、Cu：0.1～2%、Ni：0.1～1.5%、Cr：0.1～8%、余量为Fe。