本发明专利技术涉及一种金属硼化物前体混合物，其包含以产生密切连接的团簇的方式组合的金属氧化物和氧化硼，其中氧化硼在金属氧化物之中。此外，本发明专利技术公开了采用该金属硼化物前体混合物和含碳组分制成的碳复合材料。最后，本发明专利技术还教导了用于制备该金属硼化物前体混合物的方法，包括以下步骤：提供金属氧化物和氧化硼；将金属氧化物和硼化物在使氧化硼液化并且可以浸透金属氧化物的温度下进行机械混合，以生成金属氧化物和氧化硼密切连接的团簇。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属硼化物前体混合物的制备，其中该前体混合物包含这样的组分，其在与含碳组分(碳质组分，carbonaceous component)组合时，生成适用于铝电解槽中的阴极或电解槽内村 的碳复合材料
技术介绍
金属硼化物如TiB2用于具有石灰《且分的4参合物中以形成用于电 解槽的扎缝用糊(ramming paste )、电解槽内衬和阴极。已知金属 硼化物能够改善其加入其中的电解槽元件的表面润湿性。尽管乂人优 异性能上看二硼化钬是优选的，但是其具有相当大的缺点，那就是 非常昂贵。二硼化钛一般通过混合等摩尔量的二氧化4太和氧化硼与还原 剂而形成。例如，碳和铝都是已知的还原剂。也已知这种氧化物至 二硼化4太的还原在铝生产电解槽启动时也可能发生，因此，可以原 位产生TiB2。然而，人们已知从前体原位生成金属硼化物仅仅在反 应物;f皮此完全混合时才能合适地进行，尤其是，对于生产金属硼化 物，要求金属fU匕物与硼4匕合物之间发生4妄触。Khazai等在美国专利5，160，698中教导了 一种利用精细粉碎的 反应混合物用于生产金属硼化物的方法。粒状反应物的混合物包 括金属化合物、石友和具有约200ium粒径的硼源，其通过加热能够将该混合物转变成平均粒径约0.05~约0.5)um的金属硼化物。金属 化合物是这样的，其通过与碳和硼源在受控条件下且在1200。C至 2500 。C的 一个温度下进4亍反应而可以專争4匕成相应的金属硼4匕物。Mirtchi等在欧洲专利EP 1 141 446 Bl中教导了一种用于铝生 产的可润湿且耐腐蚀/氧化的碳复合材料。Mirtchi等纟是供的碳复合 材料可以制成阴极(碳)块、扎缝用糊等，当用于电解槽时其是耐 腐蚀/氧化的并是对熔化的铝可润湿的，同时相对廉j介且易于生产。 Mirtchi等利用这样的前体混合物，其优选精细地细分成平均粒径足 够细小而〗吏该前体能够在电解槽启动期间发生有效反应而生成相 应的金属;朋4匕物。在制备含金属氧化物和硼化合物的石友复合混合物中，金属氧化 物和硼化合物可能会发生离析，即使在颗粒被精细细分时也会发 生。此外，氧化硼似乎对(碳)块(block)生产中使用的碳粘结剂 都会产生有害作用。因此，混合和焙烧4艮困难，并且会导致较4氐质 量的产品。本专利技术的目的就是克服现有技术中的至少 一部分缺陷。
技术实现思路
才艮据本专利技术的一方面，才是供了一种金属硼化物前体混合物，包 含金属氧化物和氧化硼(B203 ),其中金属氧化物和氧化硼物理 地连接成团簇(cluster),并且氧化硼由金属氧化物密切地支撑(亲 密地负载,intimately supported )。根据本专利技术的另一方面，提供一种碳复合材料，用于在铝电解 槽中用作阴极和槽壁材料中的至少一种，该复合材料包括含石友组分，以及金属硼化物前体混合物，该金属硼化物前体混合物包含金 属氧化物和氧化硼，其中金属氧化物和氧化硼物理地连4妄成团簇， 并且氧化硼由金属氧化物密切地支撑。才艮据本专利技术的又一方面，提供了一种用于生产金属硼化物前体混合物的方法，包括以下步骤提供金属氧化物，其中该金属氧化 物具有颗粒表面；提供硼组分；将金属氧化物和氧化硼机械混合以 制得颗粒混合物；以及将该颗粒混合物加热到一定温度，以使其中 的硼组分变成液化的氧化硼并浸透(浸渍，impregnate)所述颗粒 表面，以生成金属氧化物和氧化硼物理连4妄的团簇，并且氧化硼由 金属氧化物密切地支撑担载。附图说明本专利技术的其他特征和优点根据以下结合附图的详细描述，将会 变4寻明显，其中图1是用于生产根据本专利技术一个优选实施方式的金属硼化物前 体混合物的工艺示图2a是〗吏用才艮据本专利技术一个优选实施方式的金属硼化物前体 混合物制成的生料(green)碳复合材料块(碳块A )的显微照片， 显示了小Ti02颗粒和B203粘结剂状相；图2b是使用类似于EP 1 141 446 Bl中的精细混合但独立的 1102/6203物料制成的生料碳复合砖块(碳块B)的显微照片；图3a是包含根据本专利技术的Ti02/B203前体混合物的碳块A的碳 复合材料微结构的显微照片；图3b) i)是具有分散在粘结剂相中的氧化硼且附近没有Ti02 的碳块B在较低度放大下的碳复合材料微结构的显微照片；图3b) ii)是具有分散在材料中的1102且附近没有氧化硼的碳 块B在较低度放大下的碳复合材料微结构的显微照片；以及图4是在铝还原电解槽中电解几天后，变形的前体混合物颗粒 的显樣i照片。具体实施例方式图1图示说明了根据用于生产本专利技术金属硼化物前体混合物的 方法的一个实施方式的方框流程图。该前体混合物包含金属氧化物 和氧化硼。本专利技术的金属氧化物可以选自但不必限于，氧化钛(Ti02)、 氧化锆(Zr02)、氧化铪(HfD2)、氧化钒(V205和V203 )、氧化铌、 氧化钽、氧化铬和氧化钼，以及它们的组合。在本专利技术一个优选实 施方式中，金属氧化物是Ti02或Zr02，而在一个特别优选的实施 方式中是Ti02。在一个优选实施方式中，前体混合物的氧化硼由选自由原硼酸 (H3B03)和偏硼酸(HB02)组成的组中的硼组分产生。显然，氧 化硼(B203 )也可以用作硼组分或原料。在一个〗尤选实施方式中，本专利技术的金属硼〗匕物前体具有以在电 解槽工作下化学计量地组合以形成金属硼化物所需的理i仑重量百分比的金属氧化物/氧化硼。因此，如果金属氧化物是Ti02，则经 由反应1反应以生成TiB2所需的B203的量Ti02/B203分别为 53wt%/47wt%。尽管这些重量％是优选的，但根据这些重量比的小 变化也是容许的。尤其是，硼化合物的少量过量可以补偿仍然会在 一定限度内发生的挥发。<formula>formula see original document page 8</formula>其中起始硼组分不是氧化硼，所以起始组分的重量比将会不同。例如，在Ti02/H3B03的情况下，该比率为分别40/60 wt%/wt%， 这就会在金属硼化物前体内生成所需的53 wt°/。/47 wt。/o的 Ti02/B203。在一个优选的实施方式中，金属氧化物和硼组分作为平均粒径 低于200nm的颗粒材料提供。在该方法的第一步骤中，有一个颗粒 混合步骤10，其中两种起始原料进行机械混合而生成颗粒混合物。 在一个优选的实施方式中，金属氧化物包括硼组分可以进入其中的 高水平(大量)孔隙。该方法的第二步骤是加热/焙烧步骤20,其中颗粒混合物被逐 )斩力o热到高达600。C。在生产本专利技术金属硼化物前体混合物的方法的一个实施方式 中，温度可以按照以下的逐步才莫式逐渐升高a) 乂人25。C到120°C;其中120°C的温度维持15 min—在该温度 下4壬4可表面湿气者问皮蒸发；b) 乂人120。C到400 °C,其中400。C的5显度纟1I持15 min。在it^显 度下，生成金属硼化物前体的反应就可以随着硼组分的分解和水蒸 气的方文出而开始；和c) 从400。C到600°C,其中该温度维持超过6 h，或者在优选 的实施方式下超过20h。这些更长的时间周期有助于确〗呆反应进 行完全；生成的B203处于液体形式；以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属硼化物前体混合物，包含： 金属氧化物，和 氧化硼（Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］）， 其中，所述金属氧化物和所述氧化硼物理连接成团簇，并且所述氧化硼由所述金属氧化物密切地支撑。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：马丁迪翁，让保罗于尼，
申请(专利权)人：加铝国际有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。