铝电解用金属基惰性阳极材料的研究进展

对铝电解惰性阳极的优势及阳极材料的要求进行了说明.简要介绍了国内外在铝电解工业用惰性阳极材料研究方面的最新进展,重点阐述了惰性阳极材料中的金属基惰性阳极和金属陶瓷惰性阳极的种类及性能,金属陶瓷复合材料具有良好的导电性、抗氧化和耐腐蚀性能,指出了惰性阳极的研究方向-氧化物掺杂金属陶瓷阳极.     

电解铝用阳极材料的研究进展

介绍了国内外铝电解惰性阳极方面较有影响的研究工作,探讨了金属氧化物陶瓷惰性阳极、金属合金惰性阳极和金属陶瓷惰性阳极选材问题,并对惰性阳极在研究和应用中出现的一些问题进行了分析,阐述了惰性阳极将会取代碳素阳极。     

铝电解惰性阳极材料选择的研究进展

论述了传统碳素阳极的缺点及使用惰性阳极的意义,提出了惰性阳极材料应符合的要求,重点阐述了国内外对金属氧化物陶瓷阳极、金属陶瓷阳极、金属阳极的研究成果并总结了以上三类惰性阳极有待进一步解决的主要问题。     

锌电积用惰性阳极材料的研究现状

阐述了国内外铅及铅合金阳极、钛基二氧化铅阳极等锌电积用惰性阳极材料的研究现状,并对未来锌电积用惰性阳极材料的发展趋势进行了展望.     

锌电积用惰性阳极材料的研究现状及发展趋势

综述了锌电积用惰性阳极材料的研究现状,着重阐述了锌电积用惰性阳极材料研究的主要改进方式:新型基体的使用,脉冲电镀和复合电镀技术的运用,梯度惰性阳极的制备,以及表面层掺杂.展望了未来锌电积用惰性阳极材料的发展趋势.     

铜电积用惰性阳极材料的研究现状

根据基体材料的不同,综述了国内外铜电积用惰性阳极材料的研究现状,重点阐述了铅及铅合金阳极、铅基涂层阳极、钛基涂层阳极等的制备、电化学性能及优缺点。     

镍铝尖晶石基铝用惰性阳极导电性的初步研究

以减轻惰性阳极材料对铝液的污染为目的 ,选用NiAl2 O4合成尖晶石作为陶瓷相 ,加入金属铜、镍以提高材料的导电性 ,采用粉末冶金的方法制备金属陶瓷型铝用惰性阳极。对惰性阳极试样的一些理化指标进行了测定 ,着重研究了试样的电导率随温度变化的规律。在试样制备条件一般、烧成试样气孔率较高的情况下 ,试样的电导率达到 2S·m-1,电导率还有进一步提高的空间     

铝电解用梯度网状惰性Ag/NiFe_2O_4阳极的制备及性能

为了提高铝电解用金属陶瓷惰性阳极材料的综合性能,制备了圆柱形梯度网状结构的Ag/NiFe2O4阳极材料。采用叠层法实现梯度结构,从芯部到外部金属Ag含量依次减少,最外层为纯陶瓷NiFe2O4;采用原料粒度级配实现金属陶瓷层中金属相的网状分布。结果发现:对于一定规格的样品,通过设计合适的层数、各层的成分和粒度级配可成功制得梯度网状结构的阳极。对芯部含30%(质量分数)Ag的样品进行导电性、抗腐蚀性的测试发现,梯度网状结构阳极的导电性优于含等量金属Ag的均匀结构阳极。阳极最外层为纯陶瓷,表现出很好的抗腐蚀性。梯度网状结构将梯度结构的优点和网状结构的优点相结合,能够有效提高阳极材料的综合性能。     

Al2O3-M金属陶瓷惰性阳极及铝电解实验

所研制的惰性阳极成分为Al2O3+Y2O3+CeO2+(Fe-Ni+Y)。其中Al2O3和稀土氧化物微米粉经高能球磨细化到50~300 nm的纳米/准纳米级,再与-125μm的Fe-Ni-Y金属粉末混合,进行普通球磨,产出的混合粉经机械压制或冷等静压成型,烧结成为惰性阳极。该惰性阳极在常规冰晶石-氧化铝电解质中接受30h的铝电解实验考察,用电子探针和X射线衍射仪(XRD)对阳极横断面进行结构分析和元素微区分布分析,结果表明:阳极的电阻小于0.5Ω,推算所得的阳极腐蚀速率为14mm/a,电解出的原铝达到Al 99.00标准(GB/T1196—2002)。实验还发现,与微米氧化物金属陶瓷阳极相比,这类纳米/准纳米氧化物金属陶瓷惰性阳极有更佳的可成型性、烧结性、导电性和抗腐蚀性能,压制的成功率在95%以上(而微米氧化物阳极仅在65%左右),且不易产生烧结裂纹等。     

ZrO2(f)-NiFe2O4惰性阳极在冰晶石熔盐中的腐蚀行为

以NiO和Fe2O3为原料,采用固相烧结法合成了NiFe2O4尖晶石,通过添加ZrO2纤维[ZrO2(f)]制备了ZrO2(f)-NiFe2O4惰性阳极材料. 采用失重法测量了阳极试样在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀率和电解腐蚀率,并对腐蚀机理进行了探讨. 结果表明,ZrO2(f)添加量由0增加至4%(w)时,阳极试样的气孔率从4.9%上升到5.8%,导致其静态热腐蚀率由3.8 mg/(cm2×h)增大到4.3 mg/(cm2×h);在电场作用下,氧化物在冰晶石熔盐中的溶解反应受到抑制,含3%(w) ZrO2(f)阳极试样的电解腐蚀率为2.2 mg/(cm2×h),远小于其静态腐蚀率,腐蚀均为物理化学溶解过程;高温下ZrO2(f)在冰晶石熔盐中稳定性良好,可作为铝电解NiFe2O4基惰性阳极的强韧化材料.     

掺杂MnO2对铁酸镍陶瓷惰性阳极性能的影响

为了提高铝电解惰性阳极材料的性能,尝试在合成铁酸镍陶瓷阳极的过程中掺杂一定量MnO2. 采用高温固相反应法在1200℃下烧结6 h,制备了掺杂MnO2的铁酸镍阳极材料. 对掺杂试样进行X射线衍射分析,并且研究了掺杂MnO2对材料密度、导电性及抗弯强度和抗热震性的影响. 研究结果表明,掺杂MnO2后未形成新相,MnO2与NiFe2O4形成固溶体,Mn4+离子取代了部分Fe3+离子,材料仍是镍铁尖晶石结构;掺杂MnO2后,NiFe2O4的晶格产生畸变,说明MnO2促进了烧结,提高了材料的密度;并且由于Mn4+离子取代Fe3+离子,产生阳离子空位,改善了铁酸镍阳极的导电性. 同时MnO2对改善试样的抗弯强度及抗热震性也有明显作用.     

氧化镧掺杂金属陶瓷的制备与性能研究

采用粉末冶金法成功制备了氧化铝基掺杂氧化镧金属陶瓷惰性阳极试样,其中氧化镧的掺杂量分别为总质量的0．5％,1％,2％,3％。分析了成型压力、烧结温度对试样结构的影响,并采用电子扫描电镜对惰性阳极试样的断口微观结构进行分析;对不同氧化镧添加量试样的抗氧化、耐腐蚀等性能进行了研究。     

镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀行为

采用粉末冶金法制备了10%Ag-NiFe2O4/NiO金属陶瓷惰性阳极,阳极为圆柱形,直径50 mm,高15 mm. 在960℃下进行电流密度为0.8 A/cm2的铝电解实验,电解时间为10 h. 研究了阳极在Na3AlF6-5%CaF2-5%Al2O3熔体中的腐蚀行为. 电解后的阳极外观尺寸略有变化,但没有发生阳极肿胀及阳极表面起层、剥离的现象,表现出较好的耐腐蚀性. 计算得到阳极腐蚀率为1.5′10-4 g/(cm2·h),折算为13 mm/a. 电解所得铝的纯度在92%~93%之间. 对腐蚀后阳极的表面分析发现,陶瓷相中Ni和Fe组元并不以化学计量数溶解,陶瓷组元的Fe2O3比NiO优先溶解进入电解质. 正对阴极的阳极表面和背对阴极的阳极表面氧元素的含量不同,前者中氧元素多于后者,说明在阳极正对阴极的表面发生析氧反应更剧烈一些,一部分新生态的氧与阳极表面的金属发生氧化反应生成Ag3O4. 对腐蚀后阳极断面进行分析发现,电解质渗透进入阳极内部,与陶瓷基体离解产生的Fe2O3发生反应,生成FeF3沉积在阳极的空隙中.     

MnO2添加剂对镍铁尖晶石基惰性阳极耐腐蚀性的影响

以氧化物NiO和Fe2O3为原料,添加氧化物MnO2,采用高温固相烧结法制备了NiFe2O4基惰性阳极材料,采用失重法测量了阳极试样的静态热腐蚀速率,并对其腐蚀机理进行了初步探讨. 实验结果表明,添加2%(ω) MnO2粉末的惰性阳极试样的静态热腐蚀速率最低. 由于掺杂的MnO2在晶界处富集,熔盐对晶粒的腐蚀首先在晶界处发生反应生成Mn2AlO4相,而Mn2AlO4相结构致密,冰晶石熔盐通过该相向NiFe2O4尖晶石晶粒内扩散速度减慢,从而降低了腐蚀速率.     

NiFe2O4/Ag惰性阳极的熔盐腐蚀性能

以Fe2O3,NiO和Ag粉为主要原料,采用固相烧结工艺制备了NiFe2O4/Ag惰性阳极.采用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的组成和微观结构进行了研究,并测量了样品抗热震性、抗折强度、在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀以及电解腐蚀速率,对其腐蚀过程作了初步探讨.结果表明:惰性阳极由NiO,NiFe2O4尖晶石和Ag三相组成.随着金属Ag含量的增多,惰性阳极样品在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀速率增加,由于抗热震性和抗折强度有了大幅提高,电解腐蚀速率降低.静态热腐蚀和电解腐蚀呈现出物理化学溶解过程,而且由于金属银对晶界的强化作用,电解腐蚀由晶粒开始.     

NiFe2O4隋性阳极的制备及其电解腐蚀机理

以Fe2O3和NiO为主要原料，添加2％（按质量计）MnO2，采用固相烧结工艺制备了NiFe2O4惰性阳极。用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的组成和微观结构进行了研究，测量了样品在冰晶石熔盐中不同电流密度下的电解腐蚀速率，并对其腐蚀机理作了初步探讨。结果表明：惰性阳极由NiO和NiFe2O4尖晶石两相组成，MnO2作为固溶体在尖晶石晶界处富集。电解腐蚀呈现出物理化学溶解过程，熔盐对试样的电解腐蚀首先要在晶界处发生反应生成更稳定的FeAl2O4相，而FeAl2O4相结构致密，冰晶石熔盐通过该相向NiFe2O4尖晶石晶粒内扩散速度减慢，从而降低了腐蚀速率。     

垂直惰性阳极铝电解槽内的析气行为

垂直惰性阳极铝电解槽内,析气行为会影响氧化铝浓度分布和电流效率。利用新设计的透明电解槽进行了电解试验,观察了大尺寸惰性阳极气泡的析出及逸出过程。试验结果表明：在阳极底掌下,气泡进行周期性的生长、长大、并聚和脱离,但大尺寸阳极上气泡的滑动和并聚过程与小尺寸阳极上的不同。阳极工作面上则形成了气泡群,新形成的气泡迅速脱离。紧贴着阳极的气泡运行速度慢,外层的气泡运动速度快。所有气泡最终都经液面逸出,大部分气泡到达液面时立即逸出,少部分未及时逸出的气泡随着电解质做一段水平运动后才逐步逸出。测量到的惰性阳极的气泡运动速度为0.006~0.445 m·s^-1,底部的气泡运动速度分布范围宽,然而,受电解质的限制,中上部的范围窄。     

SiCw增强NiFe2O4基惰性阳极材料的力学性能

为改善铝电解惰性阳极用NiFe2O4尖晶石材料存在的不足,采用固态合成法制备了SiCw/NiFe2O4复合材料. 研究了SiCw添加量对体积密度、气孔率、冲击韧性、热震性等力学性能的影响,并与纯NiFe2O4尖晶石对比,利用扫描电子显微镜观察显微组织,分析了其性能差异的原因. 实验结果表明,添加SiCw可以显著改善NiFe2O4尖晶石的力学性能,含2% SiCw的试样冲击韧性比尖晶石提高了近65%;添加量为3%时抗弯强度比NiFe2O4尖晶石基体强度提高了近42%,经一次热震后强度保持率可提高15%,综合考虑SiCw添加量以3%为宜.     

铝用炭素材料(续4)

１．１．６阳极糊 (ａｎｏｄｅｐａｓｔｅ）以石油焦、沥青焦为骨料 ,煤沥青为粘结剂制成的炭素糊料 ,用于连续自焙铝电解槽作阳极材料 ,因其粘结剂的含量高 (超过２４ % ) ,在电解槽上部被烧结以前呈糊状 ,故称阳极糊。阳极糊是炭素制品中产量最大的一种产品。铝电解生产对阳极糊提出如下要求 :（１）灰分少 ,因为炭素阳极在铝电解生产过程中的杂质 ,特别是铁、硅、铜、钛等 ,会电解析出进入铝液 ,降低铝的品位 ;（２）导电性能好 ,阳极是电解过程导入电流的材料 ,要求它的电阻小 ,以降低铝电解的电耗 ;（３）有一定的机械强度 ,电解槽上的…     

铝电解用炭阳极的综合性能

在阐述了炭阳极在铝电解生产中所起的重要作用的基础上，对我国铝电解用炭阳极的物理化学性能和电化学性能进行了综合评述，并指出了我国铝电解用炭阳极存在的不足，最后阐述了目前阳极质量改进的一些途径，并从阳极添加剂技术的角度对我国铝电解用炭阳极质量的改进提出了系列建议。