UA116743U - Електроліт для одержання захисного покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера - Google Patents
Електроліт для одержання захисного покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера Download PDFInfo
- Publication number
- UA116743U UA116743U UAU201608886U UAU201608886U UA116743U UA 116743 U UA116743 U UA 116743U UA U201608886 U UAU201608886 U UA U201608886U UA U201608886 U UAU201608886 U UA U201608886U UA 116743 U UA116743 U UA 116743U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- aluminum
- coating
- titanium diboride
- protective coating
- electrolyt
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N B#[Ti]#B Chemical compound B#[Ti]#B QYEXBYZXHDUPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 title description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- QDMRQDKMCNPQQH-UHFFFAOYSA-N boranylidynetitanium Chemical compound [B].[Ti] QDMRQDKMCNPQQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001515 alkali metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 150000001638 boron Chemical class 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical group 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000013521 mastic Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 229950001870 spizofurone Drugs 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Електроліт для електрохімічного осадження покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера, причому до складу розплаву входять оксиди бору і алюмінію (Al2O3 або Al4В2О9) та СаТiО3 .
Description
Корисна модель належить до області кольорової металургії, зокрема до виробництва алюмінію електролізом кріоліт--слиноземних розплавів в електролізерах, де днище (подина) служить катодом, який виготовляється із вуглеграфітових блоків. Поверхня вуглеграфітових блоків погано змочується розплавленим алюмінієм. Це призводить до значних затрат електроенергії. Введення металевого натрію в вуглеграфітні матеріали приводить до руйнування катодного блока.
Одним із ефективних методів ліквідації вказаних недоліків є одержання захисного покриття на подині електролізера із стійких до розплавів алюмінію та електроліту матеріалів.
Перспективним захисним матеріалом є діборид титану. Він стійкий в контакті з розплавленими металами, характеризується високою електропровідністю і добре змочується рідким алюмінієм.
Якщо відразу нанести захисне покриття на вуглеграфітовий блок воно зруйнується за рахунок високих напруг при підігріві до температури електролізу алюмінію - 100070. Тому перспективним є метод нанесення захисного покриття в робочому режимі електролізу. Відомо багато способів та електролітів для одержання захисних покриттів подини алюмінієвого електролізера методом нанесення шару краски або мастики на основі дібориду титану (11.
Запропоновані також способи одержання боридних покриттів на звичайних і "сухих" катодах 2, З| методом введення до складу електроліту титан- і боровмісних компонентів. Заявлені також способи з пропозиціями синтезувати боридні покриття із боратних розплавів (4, 5) та розплавів фторидів лужних металів, в які додають титан- і боровмісні компоненти у вигляді складних фтористих солей (фторборатів і гексафтортитанатів) |6). Всі вищеперечислені електроліти-аналоги мають цілий ряд недоліків.
Технологічне використання електроліту |1| є неможливим через високу вартість і складність синтезу боридів металів. Крім того, коефіцієнти термічного розширення відрізняються від відповідних величин для вуглецевих матеріалів, що призводить до розтріскування і відшарування покриття одержаного на поверхні вуглецевих блоків. У випадку використання таких способів (2, 3| шар бориду металу росте зі швидкістю порядку десятих часток міліметра за рік.
Способи осадження покриттів з розплавів (4-6| мають свої недоліки: введення реактивів, що містять кисень, до складу фторидних розплавів робить одержання боридів неможливим, крім
Зо того, ці методики осадження покриттів ефективні при використанні металевих основ, а на вуглецевих матеріалах здебільшого одержують карбіди. Всі відомі способи (|1-6Ї, що дозволяють здійснити електрохімічне нанесення боридного покриття мають суттєві недоліки: покриття наносять на катодні блоки тільки не в алюмінієвому електролізері до його монтажу і випалу.
Після монтажу ванни необхідно додатково покривати міжблочні шви, а також захищати покриття від окислення при подальшому випалу. Економічно і технологічно ціленаправленим є спосіб нанесення покриття в процесі пуску електролізера після його обжигу.
Найбільш подібним по сукупності суттєвих ознак способом нанесення покриття є спосіб (7) покриття подини електролізера, який вибрано за прототип.
Нанесення покриття проводять в період пуску ванни після випалу електролізера із промислового кріоліт-л'линоземного електроліту, що містить боровмісні домішки, тугоплавкі метали при відсутності осадження металевого алюмінію, яке забезпечують зміною параметрів способу, таких як тип і концентрація домішок в електроліт, величини щільності струму, кріолітового відношення, температури та часу осадження. Як домішки бору використовують кисневі - і л"або фторовмісні солі бору (оксид бору), тетраборати лужних і лужно-земельних металів в кількості 0,5-2 мас 95 в перерахунку на оксид бору, кисневі - або фторовмісні сполуки з катіонами лужних або лужно-земельних металів в кількості 0,5-4 мас 95 в перерахунку на оксид металу, осадження проводять при кріолітному співвідношенні 2,3-2,9, щільність струму 0,1-0,9
А/сме, температурі 950-970 "С, при осадженні покриття, що змочується, в електроліт вводять додатково бор-, металовмісні компоненти для забезпечення покриття необхідної товщини.
В електроліт (прототип) рекомендують вводити ТіО?: і Тіг2Оз, але при температурах близько 1000 "С оксиди титану взаємодіють з вуглецем з утворенням нерозчинного в розплавленому кріоліті ТІО, добавка в розплав Вг2Оз приводить до втрат бору за рахунок обмінної реакції з кріолітом і утворенням газоподібного ВЕЗ. Ці недоліки ставлять під сумнів використання даного електроліту в промислових умовах.
В нашому випадку введення в розплав заздалегідь синтезованих комплексів оксидів бору і алюмінію (АІВОз або АІ«ВгО») знижує до мінімуму вірогідність утворення газоподібного ВЕз, крім того, в електроліт вводиться менше реактивів ніж в прототипі.
Заявлений спосіб нанесення захисного покриття подини алюмінієвого електролізера здійснюється таким чином, що процес проводять в період пуску ванни після випалу.
електролізера із промислового електроліту, змішаного з комплексами оксидів бору і алюмінію (АІВОз або АІ«В2Оз).
Комплекс оксидів титану та кальцію (СатіОз), введений в розплавлений кріоліт, забезпечує стабільність концентрацій титану в розплаві.
Синтез дібориду титану протікає в одну стадію в системі МазАІЕв-АЇ25Оз АІ«ВгО»-Сатіоз. В цій системі при температурі 1000 "С, щільності струму 0.4-0.5 А/см? одержані покриття дібориду титану на вуглецевих матеріалах. Умови осадження покриття діборидом титану були такими, які можуть бути реалізовані при промисловому електролізі. Якісний та кількісний склад покриття відображено в таблиці 1.
Таблиця 1
Одержання покриття дібориду титану при температурі 1000 "С на вуглецеві підкладки
Мо Склад електроліту в Щільність Час . Вид Вихід по . п/п (ваг. 95) з домішками струму електролізу покриття | струму (95) Примітка
І (А/сме (хвилини)
МазАїРе-АІ2О3(10 9) - 94 1. ТАВО»-5 0.03 Немає сатіОз-ї покриття
МазАїРе-АІ2О3(10 9) - 94 сатіоз-1 7
МазАїРе-АІ2О3(10 9) - 93
СатіОз-2 7 Змочується
МазАїРе-АІ2О3(10 9) - 93 алюмінієм сатіоз-2 й
МазАїРе-АІ2О3(10 9) - 93 Мікронне 5 |А«В2О5-5 120 покриття 10
Сатіоз-2 ТІВ
Примітка: 1) аналогічні дані одержані при використанні замість АІ«В2О»о оксидного комплексу АІВОз. 2) вихід по струму становить 20-30 95, тому що катодний осад добре скріплений з кріолітом.
Відмити катодний осад можна тільки в розплаві Маг2СОз-Маон при температурі 650 "С, оскільки в воді кріоліт нерозчинений, а в лугах діборид титану розчиняється добре, при відмивці відбуваються втрати катодного осаду.
Із даних таблиці видно, що електролізом в системі МазАІРв-Аї2Оз АІ«ВгО«-СатТіОз при температурі 1000 "С, щільності струму 0,4-0,5 А/сме були одержані щільні покриття на основі дібориду титану на вуглецевих матеріалах, що добре змочуються рідким алюмінієм.
Джерела інформації: 1. Секхар Д.А., де Нора В. Суспензия, углеродсодержащий компонент ячейки, способ нанесения огнеупорного борида, способ защитьі углеродсодержащего компонента, масса углеродсодержащего компонента, компонент злектрохимической ячейки, способ повьішения устойчивости к окислению, ячейка для производства алюминия и использование ячейки //Патент России Мо 2135643. 27.08.1999. 2. Томвепа О.М. Зирегзаїшгаїйоп ріаїіпу ої аїштіпит у"ейаріє саїноде соаїїпд5 дитіпа аїштіпит зтецйіпа іп агаіпед саїноде сеї, О5 раїепі 5158655, 27.10.1992. 3. Томвепа О.М. Зирегзаїгаїйоп соаїйпу ої саїйподе з!ибрзігаве, 05 раїєпі 5227045, 13.07.1993. 4. МеСаулеу Е.Х., Мусне С, ЗсНіаіп Ю. ЕІесітодерозйоп ої теїаїїїс рогіде соаїіпа5, О5 раїєпі 3697390, 10.10.1972. 5. МесСауієу Е.Х., Муспе С, 5спІаіп 0. ЕІесігодерозйоп ої теїзаїс рогіде соаііпд5, 05 раїепі 3827954, 66.08.1974. б. КеїПпег У.О. Ргосев55 ог еєІесігодерозйіпуд Шапішт аірогіде їйот їибзей зайбв, 05 раїепі 3880729, 29.04.1975.
7. Васильев С.Ю., Симаков Д.А., Пингин В.В., Абакумов А.М., Алексеева А.М., Иванов В.В.,
Цирлина Г.А., Хасанова Н.Р., Антипов Е.В. - Способ нанесения смачиваємого покрьїтия подинь! алюминиевого злектролизера, Патент РФ Мо 2299278.
Claims (1)
- ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Електроліт для електрохімічного осадження покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера, який відрізняється тим, що до складу розплаву входять оксиди бору і алюмінію (АЇг2Оз або АІ«ВгОз») та СатіОз, при відповідному співвідношенні компонентів, в маб. о: МазАїІЕв-АІ2Оз(10 95) 93 АІ«В2О»9 5 СатіОз 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201608886U UA116743U (uk) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Електроліт для одержання захисного покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201608886U UA116743U (uk) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Електроліт для одержання захисного покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA116743U true UA116743U (uk) | 2017-06-12 |
Family
ID=59092373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201608886U UA116743U (uk) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | Електроліт для одержання захисного покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA116743U (uk) |
-
2016
- 2016-08-18 UA UAU201608886U patent/UA116743U/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3718550A (en) | Process for the electrolytic production of aluminum | |
| US4492670A (en) | Process for manufacturing solid cathodes | |
| Nikolaev et al. | Cathode process at the electrolysis of KF-AlF3-Al2O3 melts and suspensions | |
| US3522021A (en) | Process for metalliding aluminum surfaces | |
| CA2003660C (en) | Supersaturation plating of aluminum wettable cathode coatings during aluminum smelting in drained cathode cells | |
| Ett et al. | Pulse current plating of TiB2 in molten fluoride | |
| CN101103141A (zh) | 一种电解生产铝的方法 | |
| Yvenou et al. | Electrodeposited TiB2 on graphite as wettable cathode for Al production | |
| NO801986L (no) | Reduksjonscelle for aluminiumoksyd, samt fremgangsmaate ved fremstilling av denne | |
| Dolmatov et al. | Synthesis of refractory metal carbide nanocoatings on carbon fibers and nanoneedles of silicon in molten salts | |
| CN103806044A (zh) | 氯铱酸铯-氯化物熔盐体系中电解制备铱涂层的方法 | |
| Wang et al. | Electrochemical deposition of zirconium diboride coatings in NaCl-KCl-K2ZrF6-KBF4 melts | |
| US2936268A (en) | Preparation of metal borides and silicides | |
| Devyatkin | Electrosynthesis of zirconium boride from cryolite–alumina melts containing zirconium and boron oxides | |
| Malyshev et al. | Electrochemical synthesis of borides and silicides of chromium, molybdenum and tungsten in molten salts | |
| US3827954A (en) | Electrodeposition of metallic boride coatings | |
| CN109536993A (zh) | 一种低共熔溶剂中电沉积金属锌的方法 | |
| UA116743U (uk) | Електроліт для одержання захисного покриття на основі дібориду титану для алюмінієвого електролізера | |
| US3464900A (en) | Production of aluminum and aluminum alloys from aluminum chloride | |
| US3880729A (en) | Process for electrodepositing titanium diboride from fused salts | |
| SE425804B (sv) | Forfarande vid elektrolys av en flytande elektrolyt mellan en anod och en katod | |
| Bukatova et al. | Electrochemical synthesis of rare-earth metal (Eu, Nd) borides in molten salts | |
| Brookes et al. | The electrochemistry of the boriding of ferrous metal surfaces | |
| CN114016083B (zh) | 一种碱金属热还原金属氧化物制备金属过程中再生碱金属还原剂的方法 | |
| Hab | High-temperature electrochemical synthesis of coatings of carbides, borides, and silicides of metals of the IV–VI B groups from ionic melts |