[发明专利]一种电解铝阳极钢爪保护环的稀土-铜-镍-铬多元共渗处理方法

说明书

本发明涉及一种电解铝阳极钢爪保护环的稀土‑铜‑镍‑铬多元共渗处理方法，涉及金属表面化学热处理技术领域。首先对钢环进行除油、除锈等预处理,之后将钢爪保护环放入盛有渗剂的渗罐中进行多元共渗。共渗方法为粉末包埋法。渗剂由稀土、铜粉、镍粉、铬粉、氟硼酸钾、氯化铵、氯化镧、碳化硅、氧化铝等混合而成。钢爪保护环装入渗罐后用耐火泥或水玻璃进行密封处理，然后进行高温共渗处理。保温一定时间后，停止加热，冷却至室温取出后即完成所需的电解铝阳极钢爪保护环多元扩渗处理。本发明可以使得钢爪保护环在高温腐蚀气氛及熔盐中表面形成耐腐蚀的保护层，有效的阻止腐蚀介质与钢爪的接触，解决了电解铝阳极钢爪在高温环境下工作时被电解质冰晶石腐蚀的问题。

技术领域

本发明涉及一种电解铝阳极钢爪保护环的多元共渗处理方法，涉及金属表面化学热处理技术领域。

背景技术

我国作为世界电解铝生产第一大国，目前电解铝年产量已达千万吨。在电解铝生产过程中，阳极钢爪是强电流导体和石墨阳极的支撑材料。阳极钢爪不仅处在高温环境下，而且还会受到强腐蚀性的冰晶石气氛腐蚀。阳极钢爪腐蚀后，其钢材被消耗，使得钢爪不断变细，直至失效报废。更换新的钢爪既增加了成本，又减少了持续生产时间。同时被腐蚀后的钢爪，其腐蚀产物剥落掉入铝液中，使得铝液的品质下降，严重影响了生产。

目前，还没有有效的方法来提高钢爪的耐腐蚀性能。虽然有报道在钢爪外增加了一个保护环，但是由于保护环本身也为钢材，在高温冰晶石熔盐气氛中同样会被腐蚀从而失去了保护作用。

发明内容

本发明人为了解决现有技术的不足，针对上述钢环在电解铝工作环境中不耐腐蚀的缺陷，提出了一种电解铝阳极钢爪保护环的稀土-铜-镍-铬多元共渗处理方法。该方法使得保护环具有在高温冰晶石气氛中具有良好的耐腐蚀性能，从而保护电解铝阳极钢爪免受腐蚀。

根据本发明的一个实施例的对电解铝阳极钢爪保护环进行稀土-铜-镍-铬多元共渗的方法包括如下步骤：

(1)配制渗剂；

(2)对保护环表面进行预处理；

(3)将预处理后的保护环装入盛有渗剂的渗罐中；

(4)将渗罐用耐火泥和水玻璃密封；

(5)将密封后的渗罐在300～1100℃的条件下进行共渗处理；

(6)随炉冷却至室温后取出保护环。

根据本发明的一个进一步的方面，上述步骤(1)中渗剂的组成为(质量分数)：

铜粉：0～15％，

镍粉：0～15％，

铬粉：0～15％，

氯化铵：4～8％，

稀土盐：2～6％，

氟硼酸钾：4～8％，

填充剂：余量。

根据本发明的一个实施例，上述渗剂中的填充剂为碳化硅或氧化铝。

根据本发明的一个实施例，上述步骤(1)中渗剂配制步骤包括：先将铜粉、镍粉、铬粉、稀土盐、氟硼酸钾、填充剂按比例混合后，在100～150℃下干燥1～5小时，冷却至室温后再将氯化铵与所制渗剂混合均匀。

根据本发明的一个实施例，上述步骤(2)中所述保护环表面的预处理包括除去钢环表面的油污、锈层、氧化层及其他污物，再依次用盐酸、清水以及无水乙醇清洗，并烘干。

根据本发明的一个实施例，上述步骤(3)中所述钢环与渗罐内壁、钢环与钢环之间的距离不小于10mm。