专利名称：一种常温固化铝电解用硼化钛阴极涂层的制作方法
专利说明一种常温固化铝电解用硼化钛阴极涂层 本发明涉及一种铝电解槽阴极，特别是以TiB2为功能材料的阴极涂层糊料。由于TiB2能与铝液完全润湿，且具有优良的导电性，已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阴极涂层。已经公开的树脂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。固化剂的成分主要是无机酸乙脂(磷酸乙脂、硫酸乙脂等)。混有TiB2粉末的树脂在固化剂的作用下，高温固化。随着温度的升高，树脂交联、聚合成为不溶、不熔的固体，从而起到将TiB2粘接在炭素阴极表面的作用。固化的最高温度为220℃～240℃。高温固化后，TiB2阴极涂层需要从高温冷却到室温，然后利用铝电解生产工艺的焙烧过程所产生的热量炭化TiB2阴极涂层，才能使TiB2阴极涂层阴极为铝电解槽所应用，产生积极的效果。整个固化、炭化过程，TiB2涂层阴极经历一次由室温升至高温，然后降到室温再升至高温的热循环过程，TiB2涂层阴极受到较强的热震，容易导致TiB2涂层阴极炭化后开裂、分层或脱落。TiB2阴极涂层高温固化不是铝电解生产的必须工艺过程，需要额外购置加热设备，增加新的工序，费时费力，加大应用成本，阻碍TiB2阴极涂层的推广应用。为了解决上述问题，本发明提供了一种新的TiB2阴极涂层配方，在常温下固化TiB2阴极涂层，免去高温固化过程，免去高温固化所须的加热设备及人力物力，减少TiB2阴极涂层开裂、脱落的可能性，降低TiB2阴极涂层的应用成本，促进TiB2阴极涂层的推广应用。
本发明针对热固性呋喃树脂、环氧树脂的固化特性，采用平均分子量高的呋喃树脂、复合环氧树脂及固化剂为主要原料，实现TiB2阴极涂层的常温固化。TiB2阴极涂层糊料配方见表1。
表1TiB2阴极涂层糊料配方名称 规格 重量百分含量(％)TiB2粉末 3～10μm 40～60石墨粉 -149μm 3～8石油焦粉-149μm 5～10
-250μm 0～3铝电解用阴极碎 -149μm 1～5碳纤维 单根直径6～7μm长度3～5cm 0.5～1碳纤维粉-0.0740.8～1.5呋喃树脂粘均分子量6000～8000 6～12环氧树脂E-51 3～8E-44 2～5E-42 1～3煤焦油0.5～1.5氧化沥青粉 -0.1493～8乙醇化学纯2～8丙酮化学纯2～8乙酸丁脂化学纯1～5对甲苯磺酸 化学纯0.5～2硫酸乙脂化学纯0.3～0.6磷酸乙脂化学纯0.3～0.6TiB2阴极涂层糊料，在室温固化后，利用铝电解焙烧工艺过程产生的热量，一次性升温炭化TiB2阴极涂层，得到可用于铝电解生产的TiB2涂层阴极。
本发明实现了TiB2阴极涂层的常温固化，免去了高温固化TiB2阴极涂层所需的加热设备及人力物力，大大降低了应用成本，促进了TiB2阴极涂层的推广应用；减缓了TiB2阴极涂层在制备过程所受到的热震，减少了TiB2阴极涂层开裂、分层及脱落的可能性，涂层具有良好的导电性能。实例1TiB2阴极涂层糊料配方见表2。
表2糊料配方名称 规格 重量百分含量(％)TiB2粉末 3～10μm 58石墨粉 -149μm 4.3石油焦粉-149μm 5.5-250μm 1.0铝电解用阴极碎 -149μm 1.0
碳纤维 单根直径6-7μm，长度3-5cm 0.5碳纤维粉-0.0740.9呋喃树脂粘均分子量6000～8000 6.3环氧树脂E-51 3.2环氧树脂E-44 2.2环氧树脂E-42 1.1煤焦油0.5氧化沥青粉 -0.1495.5乙醇化学纯3.6丙酮化学纯3.0乙酸丁脂化学纯2.0对甲苯磺酸 化学纯0.5硫酸乙脂化学纯0.5磷酸乙脂化学纯0.4将表2中的各物料混合成糊料，涂抹于上阴极，室温固化24h后，利用铝电解焦粒焙烧工艺过程所产生的热量，高温炭化，得TiB2阴极涂层。所得TiB2阴极涂层无裂纹，不脱落，粘接强度大于铝电解用半石墨质阴极碳块的抗拉强度(＞3.0Mpa)；25℃的电导率为26.3μΩ.m；与铝液润湿性良好。
将上述配方已在75KA预焙铝电解槽上应用，常温固化，节省了11万元左右的高温固化加热设备投资及高温固化所要耗费的劳动力。TiB2阴极涂层平整，无裂纹。电解槽启动后，TiB2阴极涂层不脱落。
实例2TiB2阴极涂层糊料配方见表3。
表3糊料配方名称 规格 重量百分含量(％)TiB2粉末 3～10μm 49石墨粉 -149μm5.6石油焦粉-149μm6.2-250μm2.0铝电解用阴极碎 -149μm3.0
碳纤维 单根直径6-7μm，长度 1.03-5cm碳纤维粉-0.0740.9呋喃树脂粘均分子量6000～8000 7.8环氧树脂E-51 3.4环氧树脂E-44 2.2环氧树脂E-42 1.1煤焦油0.8氧化沥青粉 -0.1497.0乙醇化学纯3.6丙酮化学纯3.0乙酸丁脂化学纯2.0对甲苯磺酸 化学纯0.5硫酸乙脂化学纯0.5磷酸乙脂化学纯0.4施工方法同实例1。所的所得TiB2阴极涂层无裂纹，不脱落，粘接强度大于铝电解用半石墨质阴极碳块的抗拉强度(＞3.0Mpa)；25℃的电导率为28.4μΩ.m；与铝液润湿性良好。
实例3TiB2阴极涂层糊料配方见表4。
表4糊料配方名称 规格 重量百分含量(％)TiB2粉末 3～10μm 42石墨粉-149μm 6.3石油焦粉 -149μm 6.8-250μm 2.3铝电解用阴极碎-149μm 4.0碳纤维单根直径6-7μm，长度3-5cm 1.2碳纤维粉 -0.0740.9呋喃树脂 粘均分子量6000～8000 8.2环氧树脂 E-51 3.4
环氧树脂E-44 2.2环氧树脂E-42 1.1煤焦油1.5氧化沥青粉 -0.1498.0乙醇化学纯3.6丙酮化学纯3.0乙酸丁脂化学纯2.0对甲苯磺酸 化学纯0.5硫酸乙脂化学纯0.5磷酸乙脂化学纯0.4施工方法同实例1。所的所得TiB2阴极涂层无裂纹，不脱落，粘接强度大于铝电解用半石墨质阴极碳块的抗拉强度(＞3.0Mpa)；25℃的电导率为29.8μΩ.m；与铝液润湿性良好。
权利要求
1.一种常温固化铝电解用硼化钛阴极涂层，本发明针对热固性呋喃树脂、环氧树脂的固化特性，采用平均分子量高的呋喃树脂、复合环氧树脂及固化剂为主要原料，实现TiB2阴极涂层的常温固化，其特征在于TiB2阴极涂层糊料配方为名称 规格重量百分含量(％)TiB2粉末3～10μm40～60石墨粉 -149μm 3～8石油焦粉 -149μm 5～10-250μm 0～3铝电解用阴极碎 -149μm 1～5碳纤维 单根直径6～7μm长度3～5cm 0.5～1碳纤维粉 -0.074 0.8～1.5呋喃树脂 粘均分子量6000～80006～12环氧树脂 E-513～8E-442～5E-421～3煤焦油 0.5～1.5氧化沥青粉 -0.149 3～8乙醇 化学纯 2～8丙酮 化学纯 2～8乙酸丁脂 化学纯 1～5对甲苯磺酸 化学纯 0.5～2硫酸乙脂 化学纯 0.3～0.6磷酸乙脂 化学纯 0.3～0.全文摘要
一种常温固化铝电解用硼化钛阴极涂层，本发明针对热固性呋喃树脂、环氧树脂的固化特性，采用平均分子量高的呋喃树脂、复合环氧树脂及固化剂为主要原料，实现TiB
文档编号C25C3/08GK1537974SQ0311827
公开日2004年10月20日 申请日期2003年4月15日 优先权日2003年4月15日
发明者李劼, 李庆余, 赖延清, 丁凤其, 刘业翔, 李 申请人:中南大学