铝电解炭素阳极用防氧化保护涂层的试验研究

铝电解炭素阳极用防氧化保护涂层的试验研究

王桂琴

中国铝业青海分公司  青海省西宁市  810100

摘要：随着工业化的快速发展，铝电解行业在全球经济中占据了举足轻重的地位。阳极，作为铝电解槽的核心部分，其性能直接影响着原铝的质量和生产效率。然而，面对日益严格的产品质量要求和激烈的市场竞争，如何提升阳极的抗氧化性，减少铁等杂质含量，成为了当地炭素企业亟待解决的问题。基于此，本研究针对铝电解炭素阳极的防氧化保护涂层进行了系统的试验研究，以供参考。

关键词：铝电解；炭素阳极；防氧化涂层；防腐蚀

前言：在铝电解工业中，阳极作为电解槽的重要组成部分，其性能和质量对原铝的纯度及生产效率具有决定性的影响。随着市场对原铝质量要求的不断提升，如何改进阳极材料，降低其杂质含量，提高抗氧化性能，已成为当前铝电解工业面临的关键挑战。

1试验材料和方法

1.1试验材料

此试验选用多种关键原材料以制备防氧化保护涂层。其中包括作为主要黏结剂的钠水玻璃和钾水玻璃，它们在高温下具有良好的稳定性和黏附性。为了增强涂层的防氧化和耐腐蚀性能，还可以引入氧化铝粉、非晶石英粉以及铝粉作为填料成分[1]。此外，为进一步提升涂层的防腐蚀性能，可选用氟化钠和氟化铝作为防腐蚀试剂。合适的试验材料为后续涂层的制备和性能测试可以奠定坚实的基础。

1.2涂层的制备

本阶段集中于防氧化保护涂层的制备过程。在精确控制的环境条件下，按照预设的配方比例，将选定的黏结剂、填料及防腐蚀试剂逐步混合。为确保涂层的均匀性和一致性，应采用专业的搅拌设备，对混合物进行充分且均匀的搅拌。随后，采用适宜的涂覆技术，将制备好的涂层材料均匀涂覆在铝电解炭素阳极的表面[2]。整个制备过程严格遵循工艺要求，以确保涂层的质量满足后续性能测试的标准。

1.3试验方法

在完成涂层的制备后，试验可以采用一系列严格的方法来评估涂层的性能。包括高温氧化试验，以检测涂层在高温环境下的防氧化能力；附着率测试，用以衡量涂层与阳极表面的黏附强度；耐腐蚀试验，用以评估涂层在腐蚀性环境中的耐久性。所有试验均在标准条件下进行，并遵循行业认可的测试方法，以确保结果的准确性和可靠性。通过这些试验方法，旨在全面而深入地了解涂层的性能表现，为后续的优化和应用提供坚实的数据支持。

2试验结果及分析

2.1不同黏结剂及加入量对涂层高温防氧化性的影响

表1不同黏接剂及加入量脱落度及经济性分析

不同黏接剂及加入量的脱落度和经济性分析数据不同。从表中可以看出，随着钠水玻璃和钾水玻璃加入量的增加，涂层的附着率逐渐提高，但同时成本也随之增加。因此在实际应用中需要权衡涂层的性能和成本，选择最合适的黏结剂及其加入量[3]。本研究探讨了不同黏结剂及其加入量对涂层高温防氧化性能的影响。试验中选用钠水玻璃和钾水玻璃作为黏结剂，并设置不同的加入量梯度。结果表明，随着黏结剂加入量的增加，涂层的附着率呈现出显著的提升趋势。然而，需要注意的是，钾水玻璃的成本较高，因此在选择黏结剂时需要综合考虑性能和经济性。总体来看，不同黏结剂及其加入量对涂层的高温防氧化性能具有显著影响，这为涂层的优化设计提供了重要参考。

2.2填料成分及加入量对涂层高温防氧化性的影响

表2不同填料及加入量配比的附着力实验结果%

为分析和比较各组涂层样品的性能提供了直观的数据支持。可进一步探究不同填料成分及其加入量对涂层高温防氧化性能的影响。试验中，可选用氧化铝粉、非晶石英粉和铝粉作为填料，并通过调整其配比和加入量，制备多组涂层样品。在常温条件下，各组涂层的附着率均保持在较高水平，但随着填料成分和加入量的变化，高温附着率呈现出显著差异[4]。当氧化铝粉占比逐渐降低，非晶石英粉和铝粉的加入量逐渐增加时，涂层的高温附着率先是呈现出上升趋势，达到峰值后又逐渐下降。这表明，填料的成分和加入量对涂层的高温防氧化性能具有显著影响，且存在最优配比范围。综合试验结果可见，填料的合理选择及其加入量的精确控制对于提升涂层的高温防氧化性能至关重要。未来在实际应用中，可根据具体需求调整填料配比和加入量，以期获得最佳的防氧化效果。

2.3防腐蚀试剂的选择及加入量对涂层高温防腐蚀性能的影响

表3不同加入量试剂耐腐蚀实验数据

为分析和比较各组涂层样品的性能提供了直观的数据支持。在涂层制备过程中，防腐蚀试剂的选择及其加入量对涂层的高温防腐蚀性能具有显著影响。试验可选用氟化钠和氟化铝作为防腐蚀试剂，并设置不同的加入量梯度以探究其最佳配比。随着防腐蚀试剂加入量的增加，涂层的质量比（实验后/实验前）逐渐提高，表明涂层的防腐蚀性能得到增强。这说明两种防腐蚀试剂均能有效提升涂层的高温防腐蚀性能，但氟化铝的效果更为显著。然而，需要注意的是，随着防腐蚀试剂加入量的增加，涂层的成本也随之上升。因此，在实际应用中，需要综合考虑涂层的性能和成本，选择最合适的防腐蚀试剂及其加入量。

2.4试样检测

为了验证防氧化保护涂层的实际效果，确定最佳配方，可将涂层涂刷在阳极炭块上，并与未涂刷涂层的阳极炭块进行对比高温氧化烧损试验。涂刷防氧化保护涂层的阳极炭块在高温下的氧化烧损率会显著降低，能够有效地保护铝电解炭素阳极炭块的规整性，延长其使用时间。这一结果为涂层的实际应用可提供有力的支持，有望为铝电解工业带来显著的经济效益。

3结语

经过一系列分析，本研究可成功研制出一种新型的防氧化保护涂层。该涂层能够显著提升炭素阳极的耐高温氧化性，从而满足市场对原铝质量的严格要求。这一创新成果为铝电解工业的技术进步和产品质量提升提供了新的路径。

参考文献

[1]李乐,程久元.铝电解炭素阳极用防氧化保护涂料工业化应用研究[J].甘肃冶金,2023,45(03):74-77.

[2]李龙.铝电解炭素阳极用防氧化保护涂层的试验研究[J].山西冶金,2022,45(01):84-85+88.

[3]金岭.铝用炭素阳极焙烧炉破损分析[J].世界有色金属,2021,(22):17-20.

[4]李贺松,孙盛林,朱晓伟.铝电解中阳极涂层与磷生铁改性剂的综合优化实验[J].资源信息与工程,2021,36(02):127-130+135.