[發(fā)明專利]一種具有高附著力、耐高溫還原及耐堿侵蝕的復(fù)合六鋁酸鈣涂層材料的制備方法

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• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109400213A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧峰;史天石
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇中正陶瓷科技有限公司
• 主分類號: C04B41/87
• 分類號: C04B41/87
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

本發(fā)明公開了一種具有高附著力、耐高溫還原及耐堿侵蝕的復(fù)合六鋁酸鈣涂層材料的制備方法，包括如下步驟：涂層粉料的準(zhǔn)備、涂層粉料的合成、涂層粉料的加工與復(fù)合、涂層漿料的制備、涂層的制備和涂層材料的燒成等步驟，過本發(fā)明的方法制備的復(fù)合六鋁酸鈣涂層材料的熔融溫度很高，可達(dá)1875℃，抗高溫還原的穩(wěn)定性好，在堿性環(huán)境中抗腐蝕能力強；通過本發(fā)明的方法制備的復(fù)合六鋁酸鈣涂層材料具有片層狀結(jié)構(gòu)，可吸收高溫時的體積膨脹效應(yīng)，使坩堝的膨脹系數(shù)低，不易開裂和剝落，可有效防止在使用中雜質(zhì)混入鋰電池正極材料中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及耐火材料的制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有高附著力、耐高溫還原及耐堿侵蝕的復(fù)合六鋁酸鈣涂層材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著新能源、環(huán)保工程等產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對相關(guān)輔助設(shè)備和材料的研究與制造的要求也在不斷提高。近年來鋰電池正極材料的制備越來越越受到各方的重視，鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料及磷酸鐵鋰等，這些正極材料的均勻性、純度等指標(biāo)制約了材料的性能，正極材料的雜質(zhì)含量是影響其質(zhì)量的重要因素，生產(chǎn)中控制雜質(zhì)的混入是提高質(zhì)量的關(guān)鍵。鋰電池正極材料的制備一般都由基礎(chǔ)原料經(jīng)高溫固相反應(yīng)合成，其中的反應(yīng)器是由具特殊性能的耐火材料制成，目前普遍采用堇青石類、莫來石、剛玉等坩堝，但是由于含鋰的正極材料屬強堿性，具很強的腐蝕性，直接導(dǎo)致堇青易被侵蝕，由于坩堝中有害雜質(zhì)的混入，使正極材料品質(zhì)下降；莫來石中硅含量高，耐堿性差，長期使用必將使坩堝內(nèi)壁產(chǎn)生的剝落物混入正極材料而使產(chǎn)品的性能下降；氧化鋁坩堝的熱膨脹系數(shù)較大，在使用中坩堝易發(fā)生開裂，影響使用壽命，使廠商生產(chǎn)成本上升。這些問題始終限制了行業(yè)的發(fā)展。研究、開發(fā)新型的保障鋰電池正極材料性能的坩堝材料成為相當(dāng)重要的工作。隨著社會的進步，生活類、工業(yè)類產(chǎn)品越來越豐富；同時，大工業(yè)的興起也使人類的生存環(huán)境變得日趨惡劣，人類對環(huán)境保護的要求與日俱增，世界各國政府對環(huán)保產(chǎn)業(yè)的投入也越來越大，煤的氣化、垃圾焚燒等行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，這類產(chǎn)業(yè)對高溫窯爐用耐火材料提出了新要求。

六鋁酸鈣是CaO-Al₂O₃這一二元體系中最重要的化合物，其熔點高達(dá)1875℃，抗高溫還原的穩(wěn)定性好、在堿性環(huán)境中抗腐蝕能力強，對熔融金屬和熔渣的潤濕性低以及其在含氧化鐵的熔渣中具有低溶解性等優(yōu)點，是一種有前途的高溫耐火爐內(nèi)襯材料，受到廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。普通的制造方法所獲得的六鋁酸鈣密度不高，體積密度僅為2.5g/cm³以下，通過特定的改性技術(shù)所制備的六鋁酸鈣具有特殊的片層狀結(jié)構(gòu)，由于片層間間隙的存在使材料在溫度變化時能吸收一定的體積變化效應(yīng)，從而使該材料具有較低的膨脹系數(shù)；同時由于片層狀結(jié)構(gòu)使材料的熱導(dǎo)率較低，使其具有較好的保溫作用，六鋁酸鈣經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶砑痈男詫崿F(xiàn)部分晶格畸變，可制成具較高體密度、低膨脹、抗強堿侵蝕的耐火材料及反應(yīng)器(坩堝)。若采用特殊的技術(shù)手段在現(xiàn)有的耐火材料表面進行噴涂等工藝進行涂覆并形成一定的厚度，再進行燒結(jié)固化形成復(fù)合材料，在不大幅增加成本的前提下可有效提升耐火材料的性能，可適用于對鋰電池正極材料合成用坩堝的質(zhì)量提升、環(huán)保產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的高溫處理窯爐內(nèi)襯耐火材料改性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在不大幅增加成本的前提下，具有高附著力、耐高溫還原及耐堿侵蝕的復(fù)合六鋁酸鈣涂層材料及其制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種具有高附著力、耐高溫還原及耐堿侵蝕的復(fù)合六鋁酸鈣涂層材料的制備方法，包括如下步驟：

a.涂層粉料的準(zhǔn)備：

(1)將碳酸鈣與氧化鋁粉體按摩爾比1:6-1:8配料待用；

(2)按步驟(1)中制備得到的料放入研磨桶，按料：水：研磨球質(zhì)量為1:1:1-1:1:2的配比球磨10-20小時后出料，115-120℃烘干備用；

b.涂層粉料的合成：