三相界面反应机制在SOM法制备金属钽中的应用

利用同体透氧膜(SOM)法电解还原Ta2O5制备金属钽,通过三相界面反应机制讨论了阴极微结构对电解过程及产物形貌的影响.结果表明:阴极片的颗粒尺寸与孔隙率是影响有效三相界线的重要因素;孔隙率大和粒度小均有利于电解还原的进行,孔隙率小会导致阴极产物形成致密的金属钽外层,阻碍阴极进一步脱氧;成型压力4 MPa时1150℃烧结2 h制备的阴极片具有合适的孔隙率和拉度,电化学活性良好,电解产物形貌均匀,氧含量低.     

利用SOM法制备金属钽

在熔盐MgF2-CaF2中以预烧成型的Ta2O5为阴极，氧化钇稳定氧化锆管内的碳饱和铜液为阳极，利用固体透氧膜（SOM）法直接电解还原Ta2O5制备了金属钽。在3．5V电压下，研究了不同温度下阴极产物的形貌及其对脱氧的影响，分析了电流随时间变化的规律。结果表明：随着电解温度的升高，脱氧速度加快，金属钽颗粒尺寸明显增大，其形貌由海绵状向块状转变；当温度为1423K时，具有较好的金属钽制备效果。     

熔盐电解制备难熔金属的现状与展望

介绍了传统的熔盐电解法用于难熔金属制备的应用现状,分析了其存在的弊病：主要是传统熔盐电解法对电解质要求严格,难以找到合适的熔盐.而新开发的熔盐电解法--FFC法和SOM法,都从一定程度上降低了电解过程对电解质的要求,成为熔盐电解制备难熔金属发展的新方向,是低成本、连续化、无污染生产难熔金属的可行之路.上海大学综合分析了FFC法和SOM法的优缺点,提出了一种改良的SOM法,该方法有效避免了FFC法中的缺点,并在制备Ti,Ta,Cr上取得成功.     

钛铁混合氧化物短流程直接制备钛铁合金

利用固体透氧膜(SOM)法研究钛铁混合氧化物短流程直接制备钛铁合金。在熔融CaCl2熔盐体系中,以二氧化钛和氧化铁的混合氧化物压片为阴极,氧化钇稳定氧化锆管(YSZ)内的碳饱和铜液为阳极, 在1100 ℃,槽电压3.5 V的条件下电解2~6 h。经SEM、EDS、XRD等分析表明：二氧化钛和氧化铁被电解还原为钛铁合金,直接从氧化物制备钛铁合金是可行且高效的     

生物医用金属钽涂层制备及性能

本研究采用常压化学气相沉积技术在平面和多孔钛合金基体上制备了金属钽涂层。反应原料为化学纯的五氯化钽,以高纯氢气作为还原气体及载气,将蒸发后的五氯化钽输送到高温沉积区,通过还原反应生成金属钽,并沉积在钛合金表面。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和摩擦磨损试验机等设备对涂层进行表征。结果表明,钽涂层不仅可以沉积在平面钛合金表面,还可以沉积在多孔基体的外表面及内表面,而氢气流量和沉积温度均显著影响钽涂层的表面形貌及性能。经过实验参数的优化,钽涂层与钛合金基体有较佳的结合力,满足植入条件的要求。本研究结合了钛合金相对低廉的成本和金属钽优异的生物特性,为多孔钽在医疗领域的广泛应用提供了支持。     

钽在熔盐中阳极氧化膜的组织和性能

对钽在高温硝酸盐中阳极氧化所形成膜的组织和性能进行了研究。试验结果表明 ,膜层基本上是由钽的氧化物相构成。该膜层具有高的硬度和良好的抗碱腐蚀性能     

阴极改性对含钛废渣电脱氧过程的影响

以CaCl2为熔盐电解质,在900℃、3.1 V、电解9 h条件下,对含钛废渣进行熔盐电脱氧,利用泡沫镍包裹烧结片作为阴极,石墨棒为阳极,研究碳粉掺杂量对阴极微观形貌与电解效果的影响,并分析电脱氧历程.结果表明:烧结后阴极片孔隙率随着碳粉掺杂量的增加而增大,当碳粉掺杂量为5％时,阴极片孔隙率为44.33％,具有较好的电...     

球形Ta2O5/Nb2O5制备方法的研究

研究了用氨沉淀氟钽（或铌）酸溶液制备球形Ta2O5／Na2O5工艺。通过实验探讨了沉淀条件、溶液浓度、沉淀时间、焙烧温度等工艺参数的最佳组合。结果表明，用氨沉淀氟钽（或铌）酸溶液制备球形的Ta2O5／Nb2O5，必须首先得到不规则的Ta（OH）5/Nb（OH）5。要得到不规则Ta（OH）5/Nb（OH）5，反应时搅拌强度要大，搅拌速率应控制在800～1200r／min，反应结束后继续搅拌10～20min，终点pH值控制为8．5；氟钽（或铌）酸溶液浓度为60～80g，L沉淀10min，浓度为120～140g，L沉淀15min，之后可得到不规则Ta（OH）5/Nb（OH）5。再在800～850℃，焙烧6h可得到球形Ta2O5／Nb2O5。     

IrO2＋Ta2O5系钛基改性涂层阳极和失效特点

研究了Ti／（IrO2＋Ta2O5）涂层阳极钛基表面不同改性条件下的表面形貌，截面扫描和界面元素分布，电解强化寿命和失效机理。结果表明，钛基体表面改性对涂层表面形貌没有根本性影响，表面改性的涂层阳极在槽电压-电解时间曲线上具有很长的平台期，显示出很好的强化寿命，平台期的主要失效特点在于涂层的电化学溶解，溶解从“龟裂”处始发，并且逐层进行。     

去除Ta2O5/Nb2O5中杂质S的工艺研究

从理论和实际应用方面,研究了去除Ta2O5/Nb2O5中杂质S的方法.通过对制取高纯Ta2O5和Nb2O5的中间产品高纯Ta（OH）5/Nb（OH）3进行过氧化处理,改变Ta,Nb,S等元素在物料中的存在方式,增大了含S杂质的溶解性,降低了物料对含S离子的吸附能力及硫酸盐的分解温度,通过洗涤、焙烧达到有效去除产品中杂质元素S的目的.该方法可在不影响Ta2O5/Nb2O5产品质量的情况下,使杂质S降低到0.0001%以下.     

固体透氧膜法制备金属Ta

利用固体透氧膜（SOM）法进行了从Ta2O5中提取金属Ta的实验．在1150℃,外加直流电解电压3．2V下,以55．5％MgF2-44．5％CaF2的熔盐体系为介质,阴极为经过预烧成型的Ta2O5,阳极为氧化锆管内的碳饱和铜液．测试结果显示：Ta2O5阴极中氧含量大大降低甚至消失,Ta2O5还原为金属Ta．     

TiN基IrO2＋Ta2O5涂层电催化性能研究

采用热分解法制备了一种以离子镀TiN膜为基体的IrO2＋Ta2O5涂层电极，通过极化曲线、循环伏安、电化学阻抗谱等电化学方法并结合扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射研究了涂层的析氧电催化活性，并对460℃制备的涂层进行强化寿命实验。结果表明：涂层呈多孔、多裂纹的显微结构和多层电化学结构；制备温度对涂层表面形貌和电催化活性影响很大；该涂层阳极在保持了高电催化活性的同时，其使用寿命高于传统Ti基阳极，说明TiN作为此类催化电极的载体是可行的。     

氯盐制备IrO2＋Ta2O5混合氧化物阳极的热解形成过程

通过热重分析和差热分析并结合Ｘ射线衍射技术对ＩｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５混合氧化物的热形成进行了研究。结果表明：摩尔分数ｘ〈２５％时,在混合氢盐体系ｘＨ２ＩｒＣｌ６＋（１－ｘ）ＴａＣｌ５中,热解产物中的固溶体为β相（β－Ｔａ２Ｏ５中固溶了Ｉｒ组元）;ｘ≥２５％时,生成的固溶体为固深了Ｔａ组元的ＩｒＯ２组元的ＩｒＯ２金红石相,而且数量在两个以上;只有当ｘ≥４２．８６％时,其中的金红石相固溶体才是稳定的。Ｉｒ     

喷涂工艺对Ta2O5原位复合钽基纳米晶涂层微观结构及摩擦磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂制备了Ta₂O₅原位复合钽基纳米晶涂层,利用SEM、微束XRD、微动摩擦磨损实验机及非接触三维表面轮廓仪等技术手段并结合计算分析,考察了喷涂功率、主气(Ar)流量等对钽基涂层表面Ta₂O₅含量、晶粒尺寸、显微硬度和摩擦磨损性能等的影响规律及原因。在考察范围内,随喷涂功率增大,钽基涂层表面Ta₂O₅含量呈先减小后增大的变化,而涂层表面α-Ta的晶粒尺寸及点阵畸变则均呈先增大后减小的变化;随Ar气流量增大,涂层表面Ta₂O₅含量总体呈减小趋势,在流量为2.17×10^-3~2.33×10^-3m³/s时达到最低,α-Ta的晶粒尺寸与点阵畸变的变化呈负相关性;采用间断喷涂方法时涂层表面Ta₂O₅含量降低,α-Ta晶粒尺寸及点阵畸变均略有减小。通过对喷涂相关微观过程特点的分析,对这些规律作了阐释。涂层的显微硬度与其表面Ta₂O₅含量相关,高硬度涂层的表面Ta₂O₅含量相对较低;干摩擦条件下晶粒较大、Ta₂O₅含量较少的涂层抵御硬质陶瓷低速刻划的能力较差;边界润滑状态下硬度较高的涂层表现出更优的抗磨减摩性能;采取间断喷涂可获得摩擦学性能最佳的涂层。钽基涂层的机械性能与其微观结构特征显著相关;除显微硬度外,涂层晶粒尺寸、点阵畸变及表面Ta₂O₅含量的相对值可用作质量控制的重要指标。     

La掺杂的SnO2-Sb中间层对钛基IrO2+Ta2O5电极性能的影响

目的改善Ti/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化性能。方法用热分解法在钛基材上制备了La掺杂的SnO_2-Sb中间层,并以此作为基体涂覆IrO_2+Ta_2O_5活性层,制备了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射能谱(EDS)及X-射线衍射光谱(XRD)技术分别分析了中间层和活性层的表面形貌、元素组成及晶相结构。采用线性扫描伏安曲线(LSV)和强化寿命测试方法在硫酸溶液中分别研究了Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极的析氧电催化活性和使用稳定性。同时,考察了La的掺杂比例对Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5电极强化寿命的影响。结果相对未掺杂La的中间层,掺杂La后的中间层表面裂纹减少,有更高的析氧过电位和更低的析氧电流密度。La掺杂对活性层的表面形貌和晶相结构基本没有影响,但电极的析氧电流密度有所提高。通过测试不同La掺杂比例涂层电极的强化寿命,发现La最佳掺杂比例为nLa:nSn=0.5:100。和未掺杂La涂层相比,La最佳掺杂比例涂层电极的强化寿命提高了22.8%。结论相对于未掺杂的Ti/SnO_2-Sb/IrO_2+Ta_2O_5电极,La掺杂后的Ti/SnO_2-Sb-La/IrO_2+Ta_2O_5涂层电极析氧电催化活性和强化寿命都得到改善。     

Improvement of stability of trivalent chromium electroplating of Ti based IrO2+Ta2O5 coating anodes

The preparation process and properties of the thermally prepared Ti anodes coated with IrO2+Ta2O5 was studied. The structure and morphologies of the IrO2+Ta2O5 coatings were determined by XRD and SEM. Their electrochemical properties were studied by polarization curve and cyclic voltammetry. Trivalent chromium electroplating using Ti/IrO2+Ta2O5 anodes is carried out and the results were analyzed. Results show that this anode exhibits excellentelectrochemical activity and stability in sulfate electrolysis. The electrocatalytic activity is determined not only by the content of IrO2 but also the structure and morphology of the anode coatings. The electroplating results indicats that Ti/IrO2+Ta2O5 anodes have excellent capabilities and merits in improving the stability of trivalent chromium electroplating in sulfate system.     

Effect of sputtering pressure and rapid thermal annealing on optical properties of Ta2O5 thin films

Ta2O5 thin films were deposited by DC reactive magnetron sputtering followed by rapid thermal annealing(RTA). Influence of sputtering pressure and annealing temperature on surface characteristics, microstructure and optical property of Ta2O5 thin films were investigated. As-deposited Ta2O5 thin films are amorphous. It takes hexagonal structure (δ-Ta2O5) after being annealed at 800 ℃. A transition from δ-Ta2O5 to orthorhombic structure (L-Ta2O5) occurs at 900-1 000 ℃. Surface roughness is decreased after annealing at low temperature. Refractive index and extinction coefficient are decreased when annealing temperature is increased.