铝电解用NiFe2O4型金属陶瓷惰性阳极的研究进展

介绍了国内外铝电解用NiFe2O4型惰性阳极材料的研究与开发进展情况.该材料在具有耐熔盐腐蚀、抗氧化、电阻率低等优点的同时也存在有抗热震性能差和电连接困难等缺陷.此外,简要阐述了NiFe2O4型惰性阳极的主要制备工艺.     

铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀研究

采用传统粉末冶金技术制备了铝电解用5Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极,并对其在20和40℃过热度下Na3AlF6-AlF3-Al2O3电解质中的电解腐蚀进行了研究。研究结果表明,过热度的升高对电解后阳极的外观形貌无明显的影响。不同过热度下阳极边部均存在腐蚀现象,但阳极内部相对保持完好。低温电解槽电压比传统电解温度槽电压波动大。过热度升高槽电压波动幅度降低。20和40℃过热度下,Fe、Ni和Cu腐蚀组元在电解质中的平衡浓度分别为140×10-6、35×10-6、44×10-6和142×10-6、36×10-6、34×10-6。过热度的升高对阳极腐蚀组元在电解质中的平衡浓度无明显影响。电解温度的降低减小了阳极腐蚀组元在电解质中的平衡浓度。     

Fe对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe2O4复合惰性阳极低温铝电解成膜机制的影响

以高温固相合成的NiFe_2O_4和Cu,Ni,Fe金属粉为原料,采用冷压烧结法制备不同合金相含量的(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4(x=50,60,70,80,质量分数/%,下同)金属基复合惰性阳极材料,研究合金相中Fe元素对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料烧结和电解过程中基体成分与微观组织的影响,发现合金相中的Ni,Fe及NiFe_2O_4陶瓷相在烧结和电解过程中发生了可逆的氧化还原反应,使得NiFe_2O_4相发生解离和再生成。对(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料进行了低温电解性能测试,研究其在电解过程中的成膜过程和腐蚀行为。结果表明:(Cu-Ni-Fe)-xNiFe_2O_4金属基复合惰性阳极材料电解过程中电压稳定,铝液杂质含量低于0.7%(质量分数),有望解决金属陶瓷阳极热稳定性差的问题,是理想的惰性阳极材料。     

Ag含量对NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极性能的影响

为了提高NiFe2O4陶瓷阳极材料的力学性能和抗热震性,向原料中加入金属Ag,采用粉末冶金法制备了Ag/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极.研究了Ag含量对材料微观结构、抗弯强度以及抗热震性的影响.研究结果表明随着Ag含量的增加,惰性阳极材料的晶粒尺寸逐渐减小,说明Ag能够有效抑制陶瓷基体晶粒的长大.而且随着Ag含量的增加,材料的结构越来越致密,说明Ag在一定程度上能够促进烧结.对材料的力学性能和抗热震性测试结果发现,Ag能提高材料的强度,随着Ag含量的增加,材料的抗弯强度逐渐增大,抗热震性在银含量为10%处达到最大值.     

金属Ag对NiFe2O4尖晶石性能的影响

制备了不同金属Ag含量的Ag-NiFe2O4金属陶瓷,利用扫描电子显微镜观察显微组织,由X射线衍射分析化学成分,研究了Ag的添加量对其体积密度、气孔率、热震性、导电率以及腐蚀速率的影响,试验结果表明,抗热震性和导电能力随着Ag含量的增加而增强,导电率的提高和腐蚀率的增大仍是一对突出的矛盾.单一通过添加金属Ag不可能使导电率和腐蚀率都满足要求.     

添加剂对Ag/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极性能的影响

为了提高镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的性能,以NiO、Fe2O3、Ag粉和微量V2O5为原料,采用粉末冶金法制备了含有过量15%NiO,掺杂V2O5的镍铁尖晶石金属陶瓷惰性阳极.原料经混合,在成型后,于1200℃烧结6h.研究了添加剂V2O5对NiFe2O4尖晶石试样的密度、微观形貌、腐蚀率的影响.结果表明:只有添加剂V2O5的添加量＞1.0%时才对提高惰性阳极试样密度有贡献,但贡献很小,而且晶粒明显粗大化.但添加V2O5使晶粒发育完全,呈规则的八面体形状.另外在烧结中V2O5与NiO、Fe2O3反应生成的Ni2FeVO6能够改善试样在冰晶石融盐中的抗腐蚀性能.腐蚀8h后,添加1.5%V2O5的试样基本完好,腐蚀率降为无添加剂试样的1/4.     

Al2O3基金属陶瓷的研究现状

简要总结了Ａｌ２Ｏ３基金属陶瓷研究状况，包括制备工艺，结构与性能，增韧机制等，并对其发展趋势提出一些自己的看法。     

铝电解用NiFe2O4-10NiO基陶瓷铁元素优先腐蚀研究

在高温熔盐电解质78.07%Na3AlF6-9.5%AlF3-5.0%CaF2-7.43%Al2O3中对NiFe2O4-10NiO基陶瓷进行了电解腐蚀性能研究,结果发现烧结后的陶瓷NiFe2O4相中的Fe/Ni比为2.211～2.89,且NiO相的Fe/Ni比为0.136～0.34,而电解腐蚀后NiFe2O4相中的Fe/Ni比为2.07～2.335,且NiO相中Fe/Ni比为0.120～0.195,说明在电解腐蚀过程中Fe元素发生了优先腐蚀。铁元素在电解过程中发生优先腐蚀的原因可能是化学腐蚀和电化学腐蚀共同作用的结果。     

铝电解用Fe-Ni-Co-Al-2O3金属陶瓷惰性阳极

研制了一种新型铝电解金属陶瓷惰性阳极,阳极基体由Fe-Ni-CoAl2O3构成 .在石墨坩埚中,960℃温度下,电解质中的氧化铝质量分数为6.0%,摩尔比为2.6;阳极电流密度为1.0A/cm2,阳极尺寸大小为120mm×80mm×15mm,石墨阴极尺寸大小为120mm×40mm×20mm,通入的直流电为100～300A,电解时间各为10 h;实验所得的电解铝产品纯度达到 98%以上,杂质主要为Fe,Ni,Co;电解后的阳极外观尺寸无明显变化,阳极气体中氧气质量分数达到98%～99%.阳极的反电动势为2.45 V,比理论分解电压仅高出0.25 V证明该阳极为惰性阳极,在电解槽中进行的是Al2O3的分解反应.     

常、热压烧结NiFe2O4/Ag金属陶瓷性能比较

为改善铝电解惰性阳极用 NiFe2O4 尖晶石材料存在的不足,采用热压烧结的方法制备了不同金属Ag含量的 Ag NiFe2O4 金属陶瓷。利用扫描电子显微镜观察其显微结构,由 X射线衍射分析材料的成分,并对常、热压烧结试样的体积密度及力学性能进行了系统的比较,分析了其性能差异的原因。研究结果表明热压烧结使试样的相对密度提高 12%,抗弯强度可以提高63MPa, 腐蚀速率降低近 30%,而晶粒尺寸小、致密度高是热压烧结试样性能优越的主要原因。     

铝电解惰性阳极近10年发展状况

铝电解惰性阳极的研究和应用对环境、能源和国民经济有着深远的影响.概述了近10年来4种铝电解惰性阳极的最新进展,评述了它们各自的优点及存在的问题,面临的挑战及应用前景.其中金属陶瓷、金属合金和梯度材料是当前研究的重点.尽管它们的设计方案不同,其原理都是利用金属改善阳极的导电导热性、抗热震性和可加工性;陶瓷或在阳极表面形成陶瓷以抵抗熔融冰晶石的腐蚀.     

中国铝工业应用新型电极材料的研究与展望

介绍了现代铝工业上新近开发研制的几种电极材料,涉及惰性阴极、惰性阳极、双极性电极等;还研制了低温电解质,使电解温度降低到800～900℃。如果惰性电极与低温电解质配合起来应用,则能够明显减少工业铝生产中的物料消耗,节省电能,增大电解槽生产能力,并改善环境状况,可望大幅度降低生产成本。     

氧化物电解池阳极用铁酸镧粉体的制备及性能

采用溶胶-凝胶自蔓延法合成锶掺杂铁酸镧粉体,在此基础上制备锶掺杂铁酸镧与钇稳定的氧化锆的复合材料,并研究该材料应用于固体氧化物电解池阳极的各方面性能。通过X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等手段,研究该材料的化学稳定性及微观结构。通过动电位扫描研究了该阳极材料的电化学性能。透射电镜分析显示:以该方法制备得到的锶掺杂铁酸镧粉体粒径在20～50nm之间,颗粒形状较为规则。扫描电镜结果显示:经过1200℃、2h的烧结后,复合阳极与电解质结合紧密,阳极材料内部孔隙均匀,钇稳定的氧化锆与锶掺杂铁酸镧两相各自形成连通的网络结构。对锶掺杂铁酸镧-钇稳定的氧化锆阳极复合材料的电化学性能及热循环稳定性进行了研究,结果显示复合阳极表现出较高的电催化活性以及较好的耐热循环稳定性。     

脉冲电沉积法制备Al基Pb—WC—Ce02复合惰性阳极

为了制备性能优良的Al基Pb—WC—CeO：惰性阳极材料,考察了WC、CeO：颗粒浓度对阴极极化的影响,正向脉冲参数、温度和搅拌对沉积速率以及复合镀层表面形貌的影响,并研究了其在锌电解液中的耐蚀性能,确定了脉冲电沉积制备Al基Pb-WC-C02复合镀层的最佳工艺条件：基础镀铅液中添加40g／LWC（粒径1斗m）,30g...     

多孔金属镍的制备

采用添加造孔剂、真空烧结工艺制备了多孔金属镍材料,并主要讨论了造孔剂含量对材料性能的影响。     

铝合金化学镀镍工艺研究

为改进铝合金化学镀镍工艺,避免浸锌对化学镀镍液的污染,研究了铝合金活化-预化学镀镍工艺.通过结合力、孔隙率和耐蚀性试验,确定了活化工艺最佳pH值为9～10,预化学镀镍最佳时间为4～5 min.结果表明,活化-预化学镀镍工艺可代替浸锌法,镀层质量达到GB/T13913-92技术要求,为铝合金镀镍提供了新的前处理技术.     

一种二维梯度电极模型的表面热应力缓和设计

针对一种侧面和一端的成分呈梯度变化的圆柱体电极模型进行了热应力缓和优化设计。模型材料成分是金属Cu和NiFe2O4尖晶石陶瓷。采用混合律定律确定材料组分．性质关系，利用ansys有限元分析软件计算了从300K(零应力状态)升温到1300K时模型表面的热应力，分析了层数n、成分指数p以及锥角θ对模型表面热应力分布的影响。结果表明：层数n主要影响应力曲线的光滑程度，层数增加，曲线变得平滑；成分指数p是热应力缓和设计的关键，指数越小，应力越小；锥角θ的增加也可缓和热应力，但作用不如成分指数。     

尖晶石型纳米铁氧体的制备与吸波性能

采用柠檬酸盐溶胶凝胶法制得尖晶石型纳米钴镍锰锌铜铁氧体,通过原子吸收光谱仪测定元素组成,XRD、透射电镜、网络分析仪研究矿物组成并研究其颗粒形貌与吸波性能。试验表明:所得产物为尖晶石立方晶系铁氧体;其中铁元素易于被钴取代,形成CoFe2O4;而Mn、Zn、Cu、Ni趋向于互相掺杂形成固溶铁氧体。铁氧体的平均粒径为50nm。采用网络分析仪研究了5~7GHz,9~11GHz,15~18GHz内铁氧体的吸波性能:尖晶石型立方晶系纳米铁氧体具有良好的微波吸收性能;适量提高锰、锌等掺杂元素含量,有助于提高材料的吸波性能。     

纳米钴镍铁氧体磁性颗粒的制备

采用共沉淀法和柠檬酸盐法制备钴镍铁氧体磁性颗粒，探索了制备工艺，测定了磁性能。结果表明：CoxNi1-xFe2O4的比饱和磁化强度随着Co含量增大而增强；合理的工艺制度为75℃水浴；NaOH的浓度取3mol/L、过量25%、缓慢滴加；反应时间30min；磁性颗粒粒径为15nm左右；与柠檬酸盐法相比，共沉淀法更为为适宜。