惰性阳极基体材料NiFe2O4尖晶石的研制

本文用Ni2O3和Fe2O3为原料制备了铝电解用惰性阳极基体材料NiFe2O4尖晶石,详细介绍了整个制备过程。通过对NiFe2O4尖晶石的含量、真密度以及开口孔隙率等重要指标进行研究比较,最终得出了制备NiFe2O4尖晶石最佳工艺条件,并用最佳工艺条件重新制取试样进行热腐蚀实验。     

化学共沉淀法制取NiFe_2O_4

探讨了用化学共沉淀法制备NiFe2O4陶瓷材料的工艺过程,研究了影响材料性质的各种因素,并对材料的结构成分进行了X射线衍射、差热和热重分析。结果表明:采用氢氧化钠调节混合液的pH值、在1300℃煅烧4h的工艺,可以制备出合格的NiFe2O4陶瓷粉末。     

气氛对NiFe2O4陶瓷烧结致密化的影响

采用不同的烧结工艺制备了NiFe2O4陶瓷材料,研究了真空、大气、N2 3种气氛对NiFe2O4陶瓷材料烧结致密度的影响,解决了烧结过程中NiFe2O4陶瓷的离解问题.结果表明:在制备NiFe2O4陶瓷过程中,烧结气氛严重影响着陶瓷的离解和致密化;真空烧结将导致NiFe2O4陶瓷的离解,N2气氛保护烧结所制备出的NiFe2O4陶瓷样品的密度较大气气氛烧结所制备出的样品的密度高出14.6%～32.6%.分析结果表明:因NiFe2O4陶瓷高温失氧所带来的表面能和晶体缺陷的差异是影响其致密化的关键;无论在何种气氛下烧结,提高烧结温度都有利于提高NiFe2O4样品的烧结密度.     

纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极的制备及性能

以高温固相合成法,采用两步烧结法制备镀铜碳纤维增强的纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极,即先以NiO、Fe2O3、微量V2O5和MnO2为原料制备NiFe2O4尖晶石基体材料,然后以该NiFe2O4尖晶石基体材料和镀铜碳纤维为原料,采用冷压烧结法制备纤维/NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极.研究镀铜碳纤维添加量对NiFe2O4复合陶瓷惰性阳极体积密度、气孔率和抗弯强度的影响.结果表明:添加镀铜碳纤维可以显著改善NiFe2O4复合陶瓷材料的性能,当镀铜碳纤维添加量为3%(质量分数)时,其体积密度比不添加镀铜碳纤维试样的体积密度提高约12%,其抗弯强度比不添加镀铜碳纤维的提高约22%.     

等离子喷涂制备直流接地极钢基体NiFe2O4防腐涂层

为提高常规碳钢直流接地极本体的耐蚀性能,采用固相反应法结合团聚-破碎法造粒合成出适合等离子喷涂的NiFe2O4粉体,利用等离子喷涂工艺在钢基体上制备NiFe2O4铁氧体涂层,并利用场发射扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射仪以及涂层结合强度、电阻率、直流电解等测试方法,对NiFe2O4涂层的微观组织结构、物理电气和腐蚀性能进行了研究。结果表明:NiFe2O4涂层与基体的平均结合强度为21.8MPa,涂层平均电阻率约为3.60×10-2Ω.cm,且涂层耐电解腐蚀性能良好,腐蚀率约为1.86g/(A.a),可较好满足直流输电系统中接地极材料的服役要求,初步显示出等离子喷涂制备直流接地极用铁氧体环保防腐涂层的工艺可行性。     

铝电解NiFe2O4基惰性阳极材料纤维增强体的选择

以NiO和Fe2O3为原料采用固相烧结法合成NiFe2O4尖晶石,通过向其中添加短纤维制备纤维/NiFe2O4惰性阳极材料。为选择适合于NiFe2O4基惰性阳极材料的纤维增强体,对几种纤维在NiFe2O4基体中的高温稳定性进行考察。结果表明,高温下碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维与NiFe2O4基体是热力学不相容的;1 200℃时镀镍碳纤维和镍纤维不能在基体中稳定存在;1 400℃时ZrO2(f)与NiFe2O4基体具有良好的物理和化学相容性,添加3%ZrO2(f)(质量分数)阳极试样的力学性能得到明显改善。因此,ZrO2(f)可作为NiFe2O4基惰性阳极的纤维增强体。     

NiFe2O4/SiO2纳米复合体的制备及其磁性能

通过溶胶-凝胶法将NiFe2O4纳米颗粒分散于SiO2基体中, 制得NiFe2O4/SiO2纳米复合体. 利用XRD, DSC, TEM和VSM对合成的(NiFe2O4)wSiO2(1-w)(5%≤w≤55%)纳米复合体进行了表征. 研究结果显示: w＜15%的纳米复合体均以非晶态存在, 在15%≤w≤50%的范围内, 随着w的增加, NiFe2O4的晶粒尺寸从2.nm增长到25.nm, w进一步增加则会导致材料中NiFe2O4晶粒尺寸减小. 所制备的NiFe2O4/SiO2纳米复合体的饱和磁场强度随晶粒尺寸增加而增加, 变化范围为3.7～11.0.A·m2·kg-1; 矫顽力值最大可以达到2.49×104.A·m-1, 是纯NiFe2O4大块材料矫顽力值的4倍以上.     

胞状结构NiFe2O4/Ni金属陶瓷的制备及性能

采用结构功能化设计理念,使用共挤压成形工艺制备具有胞状结构的NiFe2O4/Ni金属陶瓷坯体。试样在1 350℃的氮气气氛下进行烧结。结果表明,在构造胞状结构过程中,有机添加剂起到了粉末流动载体及对坯件的保形作用。对所得试样导电性能及力学性能的分析结果表明,与同等Ni含量NiFe2O4/Ni均匀体试样相比,胞状结构试样的电导率有显著提高且与富Ni层中的金属含量有关;虽然胞状结构材料的抗弯强度高于同等金属含量NiFe2O4/Ni均匀体,但随着富Ni层金属含量的提高材料的抗弯强度呈下降趋势。     

铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极的制备

以高温固相合成法合成的NiFe2O4陶瓷粉体和金属Cu粉为原料, 采用冷压-烧结法制备了Cu含量在5%～20%之间的NiFe2O4-Cu金属陶瓷惰性阳极, 研究了烧结气氛和烧结温度对其物相组成、微观形貌和基本物理性能的影响. 结果表明 通过控制烧结气氛中氧分压在NiO和Cu2O的离解反应平衡氧分压之间, 可以制备出具有目标物相组成的NiFe2O4-Cu金属陶瓷; 烧结温度和保温时间对所得NiFe2O4-Cu金属陶瓷的相对密度有较大影响; NiFe2O4和Cu之间的不润湿性限制了NiFe2O4-Cu金属陶瓷烧结温度的提高和保温时间的延长, 在保证金属相分布均匀且不溢出的前提下, 所制备的NiFe2O4-Cu金属陶瓷的相对密度较小; 金属相Cu含量越高, NiFe2O4-Cu金属陶瓷最高烧结温度越低、最长保温时间越短, 从而相对密度越低、孔隙率越高; 除了尽量降低金属相含量外, 还可向NiFe2O4-Cu金属陶瓷中添加其他金属如Ni和Co等, 以改善陶瓷相与金属相之间的润湿性, 以提高烧结温度, 进而提高其相对密度和耐腐蚀性能.     

17（Cu-10Ni）-（NiFe2O4-10NiO）基金属陶瓷在铝电解过程中的相演变（英文）

采用冷压气氛烧结制备17(Cu-10Ni)-(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷,并作为阳极在960°C下分别进行10和40h的铝电解试验。对电解前后金属陶瓷的显微结构、物相成分进行分析检测。对电解质及阴极金属中的杂质含量进行分析,研究阳极组成中Fe、Ni和Cu元素的腐蚀行为。研究发现:在电解过程中,在材料表面形成NiFe2O4相致密层,该致密层随电解时间的延长而增厚。在NiFe2O4相致密层形成与增厚过程中,出现NiFe2O4相吞噬NiO相和金属相氧化的现象,金属陶瓷中Cu元素优先腐蚀溶解。并着重讨论NiFe2O4相致密层形成与增厚过程中金属相的腐蚀形式及NiO相向NiFe2O4相的转变机制。