ZnFe2O4基材料在NaF-AlF3-Al2O3熔盐中的腐蚀

采用锌铁尖晶石材料作为铝电解惰性阳极,考察了这种阳极在 熔盐中的腐蚀 行为,阳极电流密度为0～2.5A/cm2．实验结果表明,锌铁尖晶石材料在阳极极化条件下的NaF-AlF3-Al2O3熔盐中具有很好的耐腐蚀性能．在低电流密度下,阳极材料的腐蚀速度随电流密度的增大而增大,最高的腐蚀速度出现于0.5～0.75A/cm2．此后,腐蚀速度随电流密度的增大而降低．实验证明,高阳极电流密度(＞1.5A/cm2)、熔盐电解质中保持高Al2O3含量和低NaF/AlF3摩尔比,对降低阳极材料的腐蚀速度有利,这也将是惰性阳极应用的重要条件．     

基于GA-BP的NiFe2O4基金属陶瓷阳极优化设计

采用BP神经网络对铝电解NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀过程进行了系统辨识。建立了以Al2O3质量浓度、电解温度、分子比、面积比和电流密度为输入,腐蚀率为输出的网络模型。在材料的设计中,采用了GA-BP优化方法,BP网络参与GA迭代计算时对个体的评价。应用结果表明,NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀率预测结果与实测值吻合;优化设计的结果与实验值很接近。     

铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极的耐腐蚀性能

制备铝电解用NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷惰性阳极,并在实验室电解槽中考察其电解腐蚀性能。结果表明,电解过程中虽然惰性阳极在960°C熔盐电解质中表现出优异的耐腐蚀性能,但采用XRD、SEM/EDX和金相分析其物相组成和微观结构后发现,电解后阳极中的金属相发生了优先腐蚀,在阳极表面产生大量孔洞。NiFe2O4相中的 Fe 元素的优先溶解可能导致 NiFe2O4晶粒的不均匀腐蚀。溶解在电解液中的 Al2O3与阳极中的 NiO 或FeO 发生反应生成的 NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4相对 NiO 相的吞并以及体积膨胀,阳极表面形成致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层。因此,致密的NiFe2O4-NiAl2O4-FeAl2O4保护层可以阻挡阳极表面金属相的损失和陶瓷相的腐蚀。     

添加剂BaO对铝电解用xCu/（10NiO-NiFe_2O_4）金属陶瓷惰性阳极腐蚀性能的影响

制备铝电解用xCu/（10NiO-NiFe2O4）和1BaO-xCu/（10NiO-NiFe2O4）（x=5,10,17）金属陶瓷惰性阳极,在传统电解质中以电流密度1.0A/cm2进行实验室电解腐蚀实验。结果表明：金属Cu被腐蚀,在阳极表面留下了许多孔洞从而导致在电解过程中电解质向阳极内部渗透;金属陶瓷5Cu/（10NiO-NiFe2O4）,10Cu/（10NiO-NiFe2O4）,17Cu/（10NiO-NiFe2O4）,1BaO-5Cu/（10NiO-NiFe2O4）,1BaO-10Cu/（10NiO-NiFe2O4）和1BaO-17Cu/（10NiO-NiFe2O4）的腐蚀速率分别为2.15,6.50,8.30,4.88,4.70和4.48cm/a;添加剂BaO对10Cu/（10NiO-NiFe2O4）和17Cu/（10NiO-NiFe2O4）金属陶瓷的抗腐蚀性能是有利的,因为添加剂BaO能有效提高其致密度从而提高其抗腐蚀性能;但BaO对5Cu/（10NiO-NiFe2O4）金属陶瓷的抗腐蚀性能是不利的,可能是因为聚集在晶界的添加剂BaO加速了金属陶瓷的腐蚀。     

NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的腐蚀研究进展

综述了近年来国内外铝电解用NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极在阳极组元的溶解与分布、腐蚀率的预测与测定以及氧化物和金属相对阳极腐蚀的影响三个方面所做的研究工作。     

镍基惰性阳极的耐腐蚀性研究(下)

探讨Ni0—NiFe204基金属陶瓷惰性阳极在冰晶石——氧化铝熔体中的腐蚀行为，通过实验作出电解质分子比、电流密度及氧化铝浓度与腐蚀速率的关系曲线。针对该镍基惰性阳极，找出了该惰性阳极材料腐蚀速率较小时对应分子比，电流密度及氧化铝浓度等电解过程控制的较佳条件。     

铁酸镍基金属陶瓷的强化烧结与熔盐腐蚀行为

采用气氛烧结方法制备NiFe2O4基金属陶瓷材料,并进行960℃的铝电解腐蚀实验.通过分析烧结体的显微结构和物相组成、电解试样的表层形貌与成分以及电解质和阴极铝的杂质含量等,研究BaO、Yb2O3和CoO的添加以及金属相的组成对NiFe2O4基金属陶瓷烧结性能的影响;表征J该金属陶瓷强化烧结体作为铝电解惰性阳极的电解腐蚀性能;并对材料强化烧结机制和熔盐腐蚀行为进行探讨.结果表明烧结过程中,BaO和Yb2O3与该金属陶瓷中的陶瓷相反应生成新的物相,CoO与陶瓷相形成固溶体,并加快烧结致密化进程;以Cu-Ni取代纯Cu和纯Ni作为金属陶瓷的金属相,可提高材料的相对密度;NiFe2O4基金属陶瓷的高致密度可抑制电解过程中金属相的流失和陶瓷相的腐蚀,阳极表层也转变为致密的NiFe2O4相.     

铝电解惰性阳极用纳米复合金属陶瓷研制

为改进铝电解惰性阳极的金属陶瓷力学性能和可加工性,我们研制NiFe2O4纳米复合金属陶瓷,由均相沉淀,模压成型,常压烧结过程制备。通过透射电镜和X光衍射方法表征原材料和纳米复合金属陶瓷。腐蚀和导电性能的实验和测试显示该纳米复合金属陶瓷可用作铝电解惰性阳极。     

氧化银对惰性阳极耐熔盐腐蚀性能的影响

以Fe2O3、NiO和Ag2O为主要原料,采用固相烧结工艺制备了NiFe2O4/Ag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,采用水冷法测量了样品的抗热震性,并测量了其在冰晶石熔盐中的电解腐蚀速率。结果表明:Ag2O的加入提高了样品的抗热震性,降低了惰性阳极试样在冰晶石熔盐中的电解腐蚀速率,当Ag2O含量为6%时,试样的电解腐蚀速率最低。     

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。     

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%.     

Co-Ni-xNiFe2O4惰性阳极的电导率及耐腐蚀性能

采用冷等静压-烧结的方法制备了铝电解用Co-Ni-xNiFe2O4(x=5%,10%,15%,20%,质量分数,下同)金属基惰性阳极,并对试样的导电性和抗腐蚀性进行了研究.结果表明阳极试样的电导率随NiFe2O4含量的增加和温度的升高而降低,在900℃时惰性阳极47.5Co 47.5Ni 5.0NiFe2O4和42.5Co 42.5Ni 15.0NiFe2O4的电导率分别为550 S·cm-1和300 S·cm-1.SEM照片表明试样的抗腐蚀性随着NiFe2O4含量的增加而增强.由于氧化作用和铝热反应,电解极化腐蚀速率要比静态腐蚀速率大.     

NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀组元在电解质中的传质研究

通过计算铝电解用NiFe2 O4基金属陶瓷惰性阳极腐蚀组元Fe、Ni和Cu在铝电解质中的传质系数,讨论了不同过热度下不同阳极腐蚀组元在电解质中的传质行为.结果表明,过热度对不同腐蚀组元的影响不明显,Cu的抗腐蚀性能最好,Ni次之,而Fe最差.     

Yb_2O_3掺杂对15(20Ni-Cu)/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷性能的影响

采用冷压-烧结技术制备NiFe2O4-10NiO基金属陶瓷材料;通过对烧结体的显微结构和物相组成、电导率、电解试样的表层形貌、电解质和阴极铝的杂质增量等的分析检测,研究Yb2O3掺杂对15(20Ni-Cu)/NiFe2O4-10NiO金属陶瓷致密度、导电率和耐腐蚀性能的影响。结果表明:1 300℃烧结的0.5%Yb2O3-15(20Ni-Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷具有较好的性能,相对密度为98.53%,960℃时的电导率为53.06 S/cm,电解腐蚀后金属腐蚀层厚度为20~30μm,总杂质增量为0.079 g。     

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。     

磷酸盐连接NiFe2O4基金属陶瓷的界面形貌和连接机理

针对铝电解用金属陶瓷惰性阳极材料与金属导杆的电连接困难问题,以Al(H2PO4)3为胶粘剂,CuO为固化剂,NiFe2O4陶瓷粉和Cu-Ag合金粉为填充料,连接NiFe2O4基金属陶瓷.通过分析Al(H2PO4)3与CuO的反应过程,观察磷酸盐连接NiFe2O4基金属陶瓷的界面形貌,探索其高温连接机理.结果表明:Al(H2PO4)3与CuO反应后生成的Cu-P-O化合物是主要连接物相;Cu-P-O化合物随温度的变化逐步发生一系列物相变化,并在960~1 000℃下逐步分解为CuO和P2O5;在不同热处理温度下,磷酸盐与NiFe2O4基金属陶瓷连接界面始终保持紧密结合状态:低温下连接层与金属陶瓷润湿性良好并依靠吸附作用相互连接,高温下连接层与金属陶瓷依靠互扩散作用相互连接.     

烧结气氛对铝电解Ni/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极耐腐蚀性能的影响（英文）

对比研究了不同烧结气氛条件下制备的17Ni/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极在Na_3Al F_6-Al_2O3_熔体中的耐腐蚀性能。研究结果表明,在真空和氧含量为2×10~(-3)(体积分数)气氛下制备的NiFe_2O_4基金属陶瓷阳极电解腐蚀率分别为6.46和2.71 cm/a。尽管电解后阳极过渡层中出现了许多孔洞,但在反应新生成的铝酸盐作用下,阳极表面形成了一层致密层。对于氧含量为2×10~(-3)气氛下制备的阳极,其表面电解后生成的致密层厚度(约为50μm)大于真空条件下阳极表面所生成的致密层厚度(约为30μm)。随着烧结气氛中氧含量的降低,所获材料中NiO和NiFe_(2x)O_(4-y-z)中Fe(II)的含量均增加,材料的抗腐蚀能力降低。     

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。     

惰性电极大型铝电解槽设计实验

进行了具有金属陶瓷惰性阳极及TiB2隋性阴极的电解扩大实验研究.电解实验过程38h,电流强度150A,阳极未出现任何破损和变形.相关性能测试结果较理想,阳极腐蚀速率为23mm/a,电解所得阴极铝的纯度经测定达到97.3%.实验证明设计的3000A～6000A平行配置惰性阳极和TiB2惰性阴性新型铝电解槽是可行的.