專利名稱：生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層，屬于熔鹽電解生產(chǎn)稀土金屬技術(shù)領(lǐng)域，用于降低熔鹽電解生產(chǎn)稀土金屬過程中所用石墨陽極的氧化速度。
背景技術(shù)：
因為石墨具有優(yōu)良的導電、導熱性能，抗酸、堿、腐蝕性能，熔鹽電解生產(chǎn)稀土金屬采用石墨做電極.但敞開式熔鹽電解槽的生產(chǎn)過程是在空氣中進行的，電解溫度一般高于700℃，導致暴露于空氣中的石墨陽極由于氧化導致其使用時間縮短。增加了生產(chǎn)成本。
目前，用于降低石墨氧化速度的主要方法有兩種，即浸漬和涂層。其作用機理是通過減少石墨與氧氣的接觸機會或采取提高石墨的密度來降低石墨的氧化速度。雖然目前市場上已有一些石墨抗氧化涂層，但可直接用于降低熔鹽電解稀土金屬過程中石墨陽極氧化速度的涂層材料尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可直接降低熔鹽電解稀土金屬過程中石墨陽極氧化速度，提高石墨陽極利用率，降低熔鹽生產(chǎn)稀土金屬成本的一種稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案該石墨陽極抗氧化涂層由下列物質(zhì)組成稀土氟化物為0.5～95％；稀土氧化物為1～95％；堿金屬及堿土金屬氟化物上述物質(zhì)中可加入膠粘劑，膠粘劑加入量為1～95％。
一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層生產(chǎn)工藝，工藝步驟首先把該涂層的主要原料即生產(chǎn)稀土金屬的稀土氟化物或氧化物，氟化鋰等固體原料經(jīng)過篩后在容器中按一定比例混勻，并將膠粘劑倒入后攪拌均勻，成糊狀物。將該糊狀物涂于石墨陽極上晾干或在50℃-300℃烘干后使用。
一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層生產(chǎn)工藝，工藝步驟將膠粘劑以外的由所生產(chǎn)的稀土金屬及合金的氟化物、稀土氧化物、堿金屬及堿土金屬氟化物原料按一定比例配制，在高溫熔化均勻后，經(jīng)倒入金屬容器中冷卻后，破碎、過篩，然后把符合粒度要求的原料按一定比例放入容器中攪拌均勻，在常溫下涂在石墨陽極上，晾干后使用或50℃-300℃烘干后使即可使用。
膠粘劑可為水溶性膠粘劑。
水溶性膠粘劑可為白乳膠。
非水溶性膠粘劑可為環(huán)氧樹脂膠粘劑。
原料粒度小于40目。
水溶性膠粘劑和非水溶性膠粘劑，且每一種膠粘劑在高溫下均可被炭化，膠粘劑不含有對稀土金屬構(gòu)成污染和對電解過程有不良影響的非稀土元素，非水溶性膠粘劑在使用過程中不產(chǎn)生有毒物質(zhì)。
適用于在大氣下熔鹽電解生產(chǎn)稀土金屬及合金用的石墨陽極。
該涂層主要由所生產(chǎn)金屬的氟化物或氧化物，氟化鋰及膠粘劑組成或除膠粘劑以外的由所生產(chǎn)的稀土金屬及合金的氟化物、稀土氧化物、堿金屬及堿土金屬氟化物組成的物質(zhì)經(jīng)500～1000℃高溫熔化、冷卻、破碎后與膠粘劑混合攪拌均勻后再經(jīng)常溫晾干或高溫烘干后獲得。該石墨陽極抗氧化涂層制備工藝簡單實用，可根據(jù)生產(chǎn)金屬的不同種類調(diào)整原料組成，配比及涂層厚度。該涂層可降低石墨陽極的氧化速度，降低生產(chǎn)成本和勞動強度。
具體實施例方式
工藝方法之一，首先把該涂層的主要原料即生產(chǎn)稀土金屬的稀土氟化物或氧化物，氟化鋰等固體原料經(jīng)過篩后在容器中按一定比例混勻，并將膠粘劑倒入后攪拌均勻，成糊狀物。將該糊狀物涂于石墨陽極上晾干或在50℃-300℃烘干后使用。
工藝方法之二，將除膠粘劑以外的由所生產(chǎn)的稀土金屬及合金的氟化物、稀土氧化物、堿金屬及堿土金屬氟化物原料按一定比例配制，在500～1000℃高溫熔化均勻后，經(jīng)倒入金屬容器中冷卻后，破碎、過篩，然后把符合粒度要求的原料按一定比例放入容器中攪拌均勻，在常溫下涂在石墨陽極上，晾干后使用。或50℃-300℃烘干后使即可使用。
實施例1氟化物體系氧化物電解生產(chǎn)鐠釹金屬石墨陽極涂層材料由PrNdF3、LiF和白乳膠混合配制而成，配比為PrNdF3∶LiF＝97∶3(重量百分比)。將PrNdF3和LiF按比例配制后，再將PrNdF3和LiF配好后的混合物按照PrNdF3+LiF∶白乳膠＝3∶1(體積百分比)混合并攪拌成糊狀后，涂在石墨陽極上。將涂好抗氧化涂層的石墨陽極晾干后經(jīng)使用與沒有涂層的石墨陽極相比較每臺4KA電解槽每月石墨用量可減少5～10％。
實施例2氟化物體系氧化物電解生產(chǎn)鐠釹金屬石墨陽極涂層材料由PrNdF3和LiF按照PrNdF3∶LiF＝97∶10(重量百分比)混合配制，在900℃完全熔化并倒入冷卻錠模中。待冷卻后，破碎成為小于40目的粉末后與白乳膠按PrNdF3+LiF∶白乳膠＝3∶1(體積百分比)混合并攪拌成糊狀后，涂在石墨陽極上。將涂好抗氧化涂層的石墨陽極晾干后經(jīng)使用與沒有涂層的石墨陽極相比較每臺4KA電解槽每月石墨用量可減少5～10％。
實施例3氟化物體系氧化物電解生產(chǎn)金屬釹石墨陽極涂層材料由NdF3、LiF和白乳膠混合配制而成。配比為NdF3∶LiF＝97∶6(重量百分比)。將NdF3和LiF按比例配好后，再將NdF3和LiF配好后的混合物按照NdF3+LiF∶白乳膠＝3∶1(體積百分比)混合并攪拌成糊狀后，涂在石墨陽極上。將涂好抗氧化涂層的石墨陽極晾干后，經(jīng)使用與沒有涂層的石墨陽極相比較每臺4KA電解槽每月石墨用量可減少5～10％。
實施例4氟化物體系氧化物電解生產(chǎn)金屬釹石墨陽極涂層材料由NdF3、LiF和白乳膠混合配制而成。配比為NdF3∶CaF2∶LiF＝90∶4∶6(重量百分比)。將NdF3、CaF2和LiF按比例配好后，再將NdF3、CaF2和LiF配好后的混合物按照NdF3+CaF2+LiF∶白乳膠＝3∶1(體積百分比)混合并攪拌成糊狀后，涂在石墨陽極上。將涂好抗氧化涂層的石墨陽極晾干后經(jīng)使用與沒有涂層的石墨陽極相比較每臺4KA電解槽每月石墨用量可減少5～8％。
實施例5氟化物體系氧化物電解生產(chǎn)金屬釹石墨陽極涂層材料由NdF3、LiF和環(huán)氧樹脂膠粘劑混合配制而成。配比為NdF3∶LiF＝97∶6(重量百分比)。將NdF3和LiF按比例配好后，再將NdF3和LiF配好后的混合物按照NdF3+LiF∶環(huán)氧樹脂膠粘劑＝3∶1(體積百分比)混合并攪拌成糊狀后，涂在石墨陽極上。將涂好抗氧化涂層的石墨陽極晾干后經(jīng)使用與沒有涂層的石墨陽極相比較每臺4KA電解槽每月石墨用量可減少3～6％。
實施例6氟化物體系氧化物電解生產(chǎn)鐠釹金屬石墨陽極涂層材料由PrNdF3和LiF按照PrNdF3∶LiF＝97∶10(重量百分比)混合配制，在1000℃完全熔化并倒入冷卻錠模中。待冷卻后，破碎成為小于40目的粉末后與環(huán)氧樹脂膠粘劑按PrNdF3+LiF∶環(huán)氧樹脂膠粘劑＝3∶1(體積百分比)混合并攪拌成糊狀后，涂在石墨陽極上。將涂好抗氧化涂層的石墨陽極晾干后經(jīng)使用與沒有涂層的石墨陽極相比較每臺4KA電解槽每月石墨用量可減少5～10％。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層，其特征在于該石墨陽極抗氧化涂層由下列物質(zhì)組成稀土氟化物為1～95％；稀土氧化物為1～95％；堿金屬及堿土金屬氟化物3～96％；膠粘劑1～95％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層，其特征在于上述配方中的稀土氟化物或稀土氧化物也可為其中的一種或一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層，其特征在于堿金屬及堿土金屬氟化物可為氟化鋰或氟化鈣中的一種或一種以上。
4.一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層生產(chǎn)工藝，其特征在于將稀土氟化物(A)、稀土氧化物(B)、堿金屬及堿土金屬氟化物(C)混合，其比例(wt％)為A∶B∶C＝1～95％∶1～95％∶3～96％，并與膠粘劑混合，成糊狀物，將該糊狀物涂于石墨陽極上晾干或在50℃-300℃烘干后使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層生產(chǎn)工藝，其特征在于將稀土氟化物(A)、稀土氧化物(B)、堿金屬及堿土金屬氟化物(C)混合，其比例(wt％)為A∶B∶C＝1～95％∶1～95％∶3～96％，在500℃-1500℃熔化均勻后，倒入金屬容器中冷卻后，破碎、過篩，然后把破碎粒度小于40的粉末原料按稀土氟化物、稀土氧化物、堿金屬及堿土金屬氟化物∶膠粘劑＝1∶0.01～0.95比例放入容器中攪拌均勻，并將膠粘劑倒入并攪拌均勻，在常溫下涂在石墨陽極上，晾干后使用或50℃-300℃烘干后即可使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層生產(chǎn)工藝，其特征在于可為水溶性膠粘劑或非水溶性膠粘劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層生產(chǎn)工藝，其特征在于非水溶性膠粘劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑，水溶性膠粘劑為白乳膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的石墨陽極抗氧化涂層工藝，其特征在于水溶性膠粘劑和非水溶性膠粘劑，且每一種膠粘劑在高溫下均可被炭化，膠粘劑不含有對稀土金屬構(gòu)成污染和對電解過程有不良影響的非稀土元素，非水溶性膠粘劑在使用過程中不產(chǎn)生有毒物質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨陽極抗氧化涂層，其特征在于適用于在大氣下熔鹽電解生產(chǎn)稀土金屬及合金用的石墨陽極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)稀土金屬用石墨陽極抗氧化涂層及工藝。該涂層主要是由所生產(chǎn)的稀土金屬及合金的氟化物、稀土氧化物、堿金屬及堿土金屬氟化物和膠粘劑組成的。將上述幾種物質(zhì)按一定比例攪拌混勻，并與膠粘劑混合，或?qū)⒔?jīng)高溫融化、冷卻、破碎為粒度滿足要求的粉末與膠粘劑混合。將通過上述與膠粘劑混合而獲得的物質(zhì)涂在石墨陽極上，經(jīng)烘干或晾干后，即可使用。該涂層工藝簡單，可降低石墨陽極的氧化速度，提高石墨陽極利用率，降低熔鹽生產(chǎn)的稀土金屬的生產(chǎn)成本。
文檔編號C25C3/00GK1763256SQ200510105659
公開日2006年4月26日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者張志宏, 汪進寶, 侯復生 申請人:包頭稀土研究院, 包頭瑞鑫稀土金屬材料股份有限公司