一种高强度石墨阳极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度石墨阳极的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将石墨坯体进行表面清理，得到预处理石墨材料；步骤2、在预处理石墨材料的表面制备一层碳化硅钪涂层，得到碳化硅钪

【技术实现步骤摘要】
一种高强度石墨阳极的制备方法


[0001]本专利技术涉及石墨电极领域，具体涉及一种高强度石墨阳极的制备方法。

技术介绍

[0002]电解工业在国民经济中具有重要作用，电解法已广泛应用于冶金工业，如从矿石或者化合物提取金属或者提纯金属，以及从溶液中沉积出金属。许多有色金属和稀有金属，例如钠、钾、镁、铝、锆、铜、锌、铅的制备大都采用电解法。
[0003]电解过程中，阳极发生非常强烈的氧化反应，并且电解液一般为强酸、强碱物料，腐蚀性较强。这就要求阳极材料的强度和抗氧化性能越高越好。尤其是镁铝的电解生产过程，一般对氯化镁、氯化铝进行电解，阳极产生腐蚀性和氧化性极强的氯气，对阳极材料的要求较高。
[0004]石墨阳极是金属镁铝电解槽中常用的阳极材料，而其中使用最多的为人造石墨材料，人造石墨具有导电性好，抗腐蚀，适宜的机械温度，便于加工，价格低廉等一系列适应电解需要的优点，但是石墨作的抗氧化性较差，作为阳极时会持续地消耗，所以使用寿命很短。因此，需要开发一种高强度并且抗氧化的石墨阳极，从而提升其使用寿命。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种高强度石墨阳极的制备方法。
[0006]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0007]一种高强度石墨阳极的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、将石墨坯体进行表面清理，得到预处理石墨材料；
[0009]步骤2、在预处理石墨材料的表面制备一层碳化硅钪涂层，得到碳化硅钪/>‑
石墨材料；
[0010]步骤3、将碳化硅钪
‑
石墨材料的表面涂覆一层抗氧化层，即制备得到高强度石墨阳极。
[0011]优选地，所述步骤1中的表面清理，是将石墨坯体切割成需要的形状之后，先使用500
‑
600目的砂纸打磨平整，然后使用质量分数为70％
‑
90％的酒精清洗表面，干燥后即可。
[0012]优选地，所述步骤2中的碳化硅钪涂层的制备过程包括：
[0013]将硅粉和钪粉混合均匀之后形成硅钪混合料，放置在高温管式炉的一侧，同时将预处理石墨材料放置在高温管式炉的另一侧，将高温管式炉的抽真空，逐渐升温，保温处理之后，自然冷却至常温，得到碳化硅钪
‑
石墨材料。
[0014]优选地，所述硅钪混合料中，硅粉和钪粉的质量比是1.2
‑
1.8:2.0
‑
2.6；硅钪混合料的加入量按照石墨的表面积计算，共占石墨的表面积的15
‑
20g/cm3。
[0015]优选地，所述硅钪混合料中，硅粉和钪粉的纯度均＞99％，目数为8000目。
[0016]优选地，所述硅粉和所述钪粉是在球磨机器内混合，球磨速度是400
‑
600rpm，球磨
时间是1
‑
5h，球料比是5
‑
8:1。
[0017]优选地，所述高温管式炉的真空度为500
‑
1000Pa，升温至1350
‑
1550℃，升温速度是10
‑
20℃/min，保温处理4
‑
8h。
[0018]优选地，所述步骤3中，抗氧化层的涂覆厚度是25
‑
100μm。
[0019]优选地，所述抗氧化层的成分包括：硼酸铝、磷酸二氢锌、硅酸钠和去离子水按照质量比为2
‑
4:1
‑
3:8
‑
12:5
‑
10混合。
[0020]优选地，所述抗氧化层涂覆之后，在高温炉内焙烧，焙烧温度是400
‑
500℃，焙烧时间是1
‑
2h，焙烧结束后，自然冷却至室温，即可。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]1、本专利技术制备了一种高强度石墨阳极，首先对石墨材料的表面进行反应沉积一层碳化硅钪涂层，起到增强石墨强度以及一定的防腐作用；其次，在沉积后的石墨材料表面涂覆一层抗氧化层，进一步增强抗氧化防腐的效果。最终得到的石墨阳极材料不仅具有高强度，而且具有高抗氧化性，使用寿命得到了较大的提升。
[0023]2、经过实验检测，本专利技术在石墨表面反应沉积的碳化硅钪涂层比普通的碳化硅层或碳化钪层具有更加优异的表现，不仅对石墨的强度增加效果更好，而且还具有一定的抗氧化作用。通过利用硅粉和钪粉的混合料在高温高压下形成蒸气，与石墨表面的碳结合反应，形成碳化硅和碳化钪的复合物沉积在石墨的表面，最终得到碳化硅钪
‑
石墨材料。
[0024]3、本专利技术的抗氧化层涂覆厚度比一般的抗氧化涂层要薄很多，成分是采用硼酸铝、磷酸二氢锌、硅酸钠三种材料与去离子水混合均匀之后形成混合液，涂覆在石墨材料表面后，经过一定温度的烧结，从而形成抗氧化层，三种成分相辅相成，从而增强石墨材料的抗氧化性。
附图说明
[0025]利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0026]图1是本专利技术实施例1所制备的石墨阳极的扫描电子显微镜(SEM)表征图(10μm)；
[0027]图2是本专利技术实施例1所制备的石墨阳极的扫描电子显微镜(SEM)表征图(1μm)。
具体实施方式
[0028]为了更清楚的说明本专利技术，对本专利技术的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本专利技术的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本专利技术的可实施范围的限定。
[0029]以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
[0030]下面结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。
[0031]实施例1
[0032]一种高强度石墨阳极的制备方法，包括以下步骤：
[0033]步骤1、将石墨坯体进行表面清理，将石墨坯体切割成需要的形状之后，先使用600
目的砂纸打磨平整，然后使用质量分数为80％的酒精清洗表面，干燥后即得到预处理石墨材料；
[0034]步骤2、在预处理石墨材料的表面制备一层碳化硅钪涂层，具体为：将硅粉和钪粉在球磨机器内混合均匀之后形成硅钪混合料，硅粉和钪粉的质量比是1.5:2.3，球磨速度是500rpm，球磨时间是3h，球料比是6:1，将硅钪混合料放置在高温管式炉的一侧，同时将预处理石墨材料放置在高温管式炉的另一侧，硅钪混合料的加入量按照石墨的表面积计算，共占石墨的表面积的18g/cm3，将高温管式炉的抽真空，真空度为800Pa，逐渐升温至1450℃，升温速度是15℃/min，保温处理6h之后，自然冷却至常温，得到碳化硅钪
‑
石墨材料；
[0035]步骤3、将碳化硅钪
‑
石墨材料的表面涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度石墨阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将石墨坯体进行表面清理，得到预处理石墨材料；步骤2、在预处理石墨材料的表面制备一层碳化硅钪涂层，得到碳化硅钪
‑
石墨材料；步骤3、将碳化硅钪
‑
石墨材料的表面涂覆一层抗氧化层，即制备得到高强度石墨阳极。2.根据权利要求1所述的一种高强度石墨阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的表面清理，是将石墨坯体切割成需要的形状之后，先使用500
‑
600目的砂纸打磨平整，然后使用质量分数为70％
‑
90％的酒精清洗表面，干燥后即可。3.根据权利要求1所述的一种高强度石墨阳极的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的碳化硅钪涂层的制备过程包括：将硅粉和钪粉混合均匀之后形成硅钪混合料，放置在高温管式炉的一侧，同时将预处理石墨材料放置在高温管式炉的另一侧，将高温管式炉的抽真空，逐渐升温，保温处理之后，自然冷却至常温，得到碳化硅钪
‑
石墨材料。4.根据权利要求3所述的一种高强度石墨阳极的制备方法，其特征在于，所述硅钪混合料中，硅粉和钪粉的质量比是1.2
‑
1.8:2.0
‑
2.6；硅钪混合料的加入量按照石墨的表面积计算，共占石墨的表面积的15
‑
20g/cm3。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建平，胡宏斌，张英树，
申请(专利权)人：鞍山炭素有限公司，
类型：发明
国别省市：