[发明专利]一种电解铝阳极钢爪用防腐防氧化涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电解铝阳极钢爪用防腐防氧化涂层材料及其制备方法，其原料按质量百分含量，包括40‑70％α‑Al₂O₃、0‑30％γ‑Al₂O₃(优选5‑30％)、2‑7％硅酸铝纤维和20‑30％水玻璃。本发明提供的电解铝阳极钢爪用防腐防氧化涂层材料的原料中最大限度地使用各种氧化铝，只少量含有其它元素，可防止其它元素进入电解液，从而避免对铝制品质量的影响。本发明涂层材料结构致密，可减少腐蚀性气体的渗透量，能明显降低电极的腐蚀速率，抗腐蚀能力强，耐磨性能好。本发明涂层材料的延展性增强，适合高温环境，且在高温环境中使用时不易开裂脱落。

技术领域

本发明涉及电解铝技术领域，特别是涉及一种电解铝阳极钢爪用防腐防氧化涂层材料及其制备方法。

背景技术

现代工业中的电解铝生产主要采用冰晶石-氧化铝融盐电解法，即：以碳素体作为阳极(由于碳素体连接在钢质爪一端,钢质爪的另一端与直流电源连接，因此俗称“阳极钢爪”)，以熔融状态的冰晶石作为电解液，以电解液中溶解的金属铝液作为阴极，向两极通直流电，在950℃-970℃下，在电解槽内两极上进行电化学反应得到金属铝产品。

阳极钢爪中仅有碳素体部分是与电解液接触的，碳素体以上的钢质爪部分直接暴露在电解液液面上方的空气中。由于冰晶石含氟，在电解槽内高达900℃的温度下，会产生以HF、CO₂、CO气体为主的高温气体。该高温气体有腐蚀性，与空气中的氧气一起，可导致阳极钢爪严重腐蚀，阳极钢爪的腐蚀产物(主要是铁的氧化物)会进入电解液中，在生产中被引入电解铝产品从而严重影响铝产品的质量。同时，阳极钢爪外表面的碳素体会发生布多尔反应，使得碳素体消耗严重，从而增加了电解铝的生产成本。

目前，电解铝行业以在阳极钢爪上涂饰防护性涂层的方法来减轻以上高温气体的不利影响。例如，现有技术1：公开号为CN106634231A的中国专利申请中公开了一种电解铝预焙阳极防氧化涂料及其制备方法，其中的防氧化涂料由陶瓷基连续相、陶瓷基连续催化相、碱及碱土金属辅助催化相、陶瓷基补强相、稳定相、成膜相、水相在500℃下烧结得到，该防氧化涂料可在阳极钢爪碳素体表面形成一层致密的陶瓷基密封层，可以隔绝二氧化碳、氧气、空气等与碳素体的接触，从而防止碳素体的氧化剥落。然而，该防氧化涂料除了陶瓷基，还需要催化相、补强相、稳定相和成膜相，组分复杂且生产成本较高。

现有技术2：公开号为CN106189600A的中国专利申请中公开了电解铝碳阳极表面抗高温抗氧化涂料及其制备方法，该抗高温抗氧化涂料的原料包括铝溶胶、丙烯酸乳液、硼酸、甘油、氧化铝和水，能够使碳阳极抗高温抗氧化，防止碳阳极的氧化剥落，从而减少碳渣。

现有技术3：公开号为CN102424730A的中国专利申请中公开了电解铝阳极炭块抗氧化涂料及其制备方法，该涂料以硼砂或硼酸，高岭土，工业磷酸，工业硫酸铝和水为原料。

现有技术4：公开号为CN104005056A的中国专利申请中公开了一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法，以CA(铝酸钙)水泥为粘结剂，以电解铝生产中产生的废电解质为耐火骨料，加入外加剂制备得到。

现有技术5：公开号为CN107057412A的中国专利申请公开了一种自固化电解铝用炭阳极高温抗氧化涂料，含羟基磷腈树脂、氧化铝、氢氧化铝、铝粉、硼砂、碳化硼、氧化钙和有机助粘剂。

以上公开的电解铝阳极用防护性涂层的配方都比较复杂，且原料中除含铝元素外，还含有大量其它元素，虽然可保护电极免受腐蚀，但会向电解液中(熔融的冰晶石溶液)引入其它元素，可能会对铝产品的质量产生不利影响(例如引入其它杂质、杂质量增加导致铝产品纯度降低)。