Способ нанесения покрытий из алюминия и окоси алюминия на углеродный анод

 

ОПИСАНИЕ

ИЗ ОБРЕТЕИИЯ

Саюв СвввеФаивх

Социавкствв веским

Ресввубятвк (Щ ЬВЗ 99

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6в) дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 290673 (ЯЦ 1942287/22-26 с ттрисоединеиием заявки втв (23) Приоритето†(4о) Оттубликовано051277. Бтоллетень ЭЬ 45 (Я) м. кл.

С 23 С 7/00, С 25 В 11/li 2

С 01 В 31/02

% ввтдаввтввавм% авфввтвт

0вввтв Мваавтрав 000Р ав дввав взвбрвтваай в втваитвй (53) УДК 621.3.035.. 2 (088.8) (45) Дата опубликования ояисания 16.1277

P2) Авторы изобретения

В.В.Конокотин, В.М.Кривцун, Г.A.Êðàýåöêèé, В.С.Дергунова, В.П.Ланкин,и A.Þ.Îðëîâ (71) Заявитель (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ИЗ АЛЮМИНИЯ

И ОКИСИ АЛЮМИНИЯ НА УГЛЕРОДНЫЙ АЧОЯ

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для защиты от окисления графитовых деталей, работающих в Окислительных средах при температуре не выше

1000 С, например анодов алюминиевых электролиэеров.

Известен способ нанесения покрытия из металлов иа изделие напылением

iрасцлавнОгО иеталла воздушной струей, предварительно нагретой выше температуры плавления металла 11) .

Известный способ обеспечивает жидкое состояние металла, который используют для напыления, но не обеспечивает регулирование содержания окиси алюминия в покрытии.

Известен способ нанесения покрытия на углеродный электрод металлизацией алюминиевого покрытия с последующим нанесением обмазки из алюминия, кремния, двуокиси титана, борной кислоты и карбида кремния, сушкой обмаэки и плавления обмазки электрической дугой: нанесение Обмазки, сушку и плавление повторяют три раза. Время нанесения покрытия на один электрод составляет 1,5-10 ч (2 ).

iHo этому способу за один цикл Обработки нельзя получить покрытие необходимой толщины, состав покрытия

Определяется составом проволоки или шихты, наносимой методом обмазки, в покрытии не может регулироваться необходимое количество окиси алюминия.

Кроме того, введение в алюминиевую ванну кремния и бора недопустимо; Во вторых, производительность метода такова, что он не может быть использован для нанесения покрытий в массоВом производстве.

Известен также способ нанесения покрытия иэ алюминия и окиси алю16 миния на углеродный анод, включающий напыление расплавленного алюминия воздушной струей н а поверхность анода (сверху) (3) .

Время, В течение которого распыленный алюминий находится в потоке, определяет количество окиси алюминия (Л(тОз) в покрытии„ которое должно лежать в пределах 1-10Ъ. Покрытие имеет толщину порядка 0,4-3,2 мм. При недостаточном содержании окиси алюминия покрытие расплавляется В Ванне при ВысОкОМ растрескивается.

Процентное содержание окиси алюминия В пОкрытии нахОдится В прямОй за. Висимости От толшины окрытия и скорос583199 ти напыления. При точном соблюдении параметров процесса предлагаемый способ обладает высокой производитель-> ностью, а срок службь« анодов с защитным покрытием увеличивается на 2-3 сут.

При разделении струй металла и газа ри изменении давления в воздушной маистрали изменяется скорость полета и время нахождения алюминиевых частиц в потоке, что приводит к изменению о процентного содержания окиси алюминия в покрытии. Соблюдение постоянства давления воздушйой магистрали в производственных условиях очень сложная задача.

Раздельная подача алюминиевой и воздушной струй затрудняет механизацию процесса нанесения покрытия и увеличивает габариты установки для нанесения покрытия.

Подача жидкого алюминия сверху на поверхность анода с боковой подачей сжатого воздуха требует строгого контроля эа пересечением осей струй металла и воздуха для получения гарантированного качества покрытия . Кроме то-

ro, в этом случае затруднено возобновление процесса напыления после его ««рекрашения при ««аличии в тигле неизрасходованного алюминия; при прекращении процесса «« выходном отверстии тиг- 80 ля образуется алюминиевая пробка и остатки алюминия должны быть удалены.

Процесс распыления недостаточно стабилен, так как часть частиц, образующихся из наиболее удаленной от воэ- 88 душной струи эоны, излишне охлаждается и попадает на напыляему««« поверхность в твердом виде, что не обеспечивает получение покрытия с высокой окислительной стойкостью и длительного срока эксплуатации анодов в алюминиевых электролизерах.

Мелью изобретения является повышение окислительной стойкости и увели- 4я чение времени эксплуатации анодов.

Указанная цель обеспечивается эа счет того, что напыление расплавленного алюминия осуществляют струей предварительно нагретого до 800-950 С Э воздуха, а напыление расплавленного алюминия осуществляют на поверхность анода снизу.

Нижний предел нагрева воздуха до

««P0 С обеспечивает нужное количество окиси алюминия в покрытии (1-10%), необходимое для защиты графитовых изделий от окисления, и сохранение жидкого состояния летящих частиц прн распылении алюминия.

Верхний предел нагрева воздуха до ®

950 С выбран исходя их необходимости е длитэльной эксплуатации воздухонагревателя иэ нержавеющей стали и конструкционной сложности замены материала на гревателя на более жаропрочный. 65

Направление металловоздушной струи снизу-вверх позволяет осуществить получение прочного покрытия и безаварийное многократное прекращение и возобновление процесса распыления, а при,меняемая инжекционная форсунка сохраняет свои характеристики при изменении давление воздуха в широких пределах (от 1 до 10 атм) .

Пример 1, На обожженный углеродный анод (на основе каменноугольного пека) размером 450х500х550 мм наносят покрытие распылением жидкого алюминия подогретой воздушной струей по режиму: температура алюминия

800 С, температура подогрева воздуха

900 С, давление воздуха 4-5 атм, диаметр воздушного сопла 8 мм, дистанция напыления 170 мм, скорость перемещения анода 5 м/мин, напыление снизу-вверх . B процессе напыления при повороте анода для напыления следующей грани, 4 раза прекращали подачу алюминия; при этом засорения алюминиевого сопла не наблюдалось. Содержание окиси алюминия в покрытии 4,53; толщина полученного покрытия 1,5-2 мм.

Время эксплуатации анода в электролизере для получения алюминия в расплаве алюминийсодержащих солей при

900вС 24,5 суток (время эксплуатации анода без покрытия 22 суток), а с покрытием без подогрева воздуха 22,5 суток) .

Пример 2. На образец из графита ГМЗ размером 36х40 мм наносят покрытие распылением жидкого алюминия подогретой воэдуш«.ой струей по режиму: температура алюминия 800 С, диаметр сопла подачи алюминия 3 мм; диаметр воздушного сопла 8 мм; дистанция насыпления 50 мм; скорость перемещенчя образца 3,5 м/мин; давление воздуха 5 атм; температура подогрева воздуха 950 С.

Окисляемость образца графита с покрытием определяли по угару при 950 С в атмосфере воздуха. После 200 ч выдержки образца, полученного по примеРу 2, угара образца не обнаружено, а по известному способу (для такого же образца, но беэ подогрева воздушной струи) уже после 12 ч выдержки угар образца составил 0,15 г/смз.

Формула изобретения

1. Способ нанесения покрытия иэ алюминия и окиси алюминия на углеродный анод, включающий напыление расплавленного алюминия воздушной струей на поверхность анода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыше583199

Составитель Т.Ильинская

Техред Е.давидович корректор A.Ëàêèäà

Редактор О.Иванова

Заказ 4853/41 Тираж 646 Подписное цНИИПИ Государственного комйтета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаушскаЯ наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

)ниия окислительной стойкости и увели- чения времени эксплуатации анода, воз-. дух предварительно нагревают до 800950 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем,. что напыление расплав-ленного алюминия осуществляют на по верхность анода снизу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. кратц Н.В. и др. Металлизация распылением. М., Машиностроение, 1966, с. 32-39.

2. Патент Великобритании

9 1151071, кл, С 7 Ф, 07.05.69.

3. Патент COLA 9 344787,, кл.204209, 06.05.69.