[发明专利]铝电解用硼化钛阴极涂层浆料、其制备方法及其涂覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解用阴极涂层浆料，特别涉及铝电解用硼化钛阴极涂层浆料；本发明还涉及这种阴极涂层浆料的制备方法及其涂覆方法。

背景技术

TiB₂(硼化钛，下同)由于能与铝液完全润湿，且具有优良的导电性而成为制造铝电解用可润湿、惰性阴极的首选材料。目前，在铝电解生产中应用的可润湿阴极主要是树脂TiB₂涂层阴极。已知的树脂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。如公开号为CN1443875的中国发明专利，公开了一种铝电解槽用阴极硼化钛涂层配方，通过在阴极涂层中添加电解铝用半石墨质阴极碎，以缩小涂层与阴极炭块热膨胀率的差异；在阴极涂层添加对甲苯磺酸复合固化剂，扩大固化反应温度范围，使固化时间缩短至24小时，降低反应剧烈程度，相应减少了涂层的形变。但由于该发明涂层为高粘稠状糊料，因而采用涮涂得到的阴极涂层较厚，在电解槽通电焙烧、启动时受热冲击影响大，导致涂层早期的脱落的现象仍然较常见。目前还未见有溶液形态的阴极涂层浆料的相关报道。

目前，常用铝电解用阴极硼化钛阴极涂层技术是将热固型树脂等与粉状TiB₂混合制备成高粘稠状糊料，涂刷于铝电解槽炭素阴极上面。然而，采用刷涂法进行施工存在一定的不足，如：(1)生产率低、劳动强度大；(2)涂层厚度不均一，表面粗糙，不平整；(3)刷涂层较厚，使得在电解槽通电焙烧、启动时受热冲击影响大，热应力不均，最终导致涂层早期的脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铝电解用硼化钛阴极涂层浆料的配方。采用该配方配制得到的涂层浆料固液分散均匀，与铝液的润湿性好，其黏度16-35s。

本发明另一个要解决的技术问题是提供上述硼化钛阴极涂层浆料的制备方法。

本发明还有一个要解决的技术问题是提供上述硼化钛阴极涂层浆料的涂覆方法。

本发明所述的铝电解用硼化钛阴极涂层浆料，按质量百分比该阴极涂层浆料含有以下组分：

粒径为3～10μm的硼化钛粉末                 15～30％；

粒径为10～150μm的人造石墨                 1.0～12％；

粒径为10～15μm的石墨化中间相碳微球        1.0～7％；

粒径为45～150μm的铝电解用阴极碎           1.5～4％；

粒径为50～150μm的碳纤维粉                 0.5～1％；

粘均分子量为4000～6000的呋喃树脂           4～7％；

环氧树脂E-44                               2.5～5％；

煤焦油                                     0.5～2％；

粒径为75～150μm的高温沥青                 2.5～6％；

混合溶剂                                   40～60％；

对甲苯磺酸                                 0.25～1％；

液体固化剂                                 0.15～1％；

功能助剂                                   0.25～1％；

其中，

所述混合溶剂由乙酸丁酯、无水乙醇和丙酮按体积比＝44∶30∶20配制而得；

所述液体固化剂由硫酸、磷酸和乙醇按体积比＝10∶3∶25配制得到；

所述功能助剂为选自偶联剂、触变剂和防尘剂中的任意一种或两种以上。当功能助剂为上述物质中的两种以上的组合物时，它们之间的配比可为任意配比。具体当功能助剂为两种上述物质的组合物时，它们的配比优选1∶1；当功能助剂为三种上述物质的组合物时，它们的配比优选1∶1∶1。

所述偶联剂可为铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。其中，铝酸酯偶联剂的型号优选采用DYL-3、F-1或OLG型等；钛酸酯偶联剂优选采用L-4或105型等。

所述触变剂可为有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡类防沉抗流挂剂等。其中，聚酰胺蜡类防沉抗流挂剂优选采用MONORAL ED聚酰胺蜡、MT6900-20X聚酰胺蜡或PW08-20聚酰胺蜡类防沉抗流挂剂。

所述防沉剂可为JN-118型或HY-260分散防沉剂。