Ag-NiFe2O4金属陶瓷性能研究

为改善铝电解惰性阳极用NiFe2O4尖晶石材料存在的不足,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-NiFe2O4试样的体积密度、热震性、导电率以及腐蚀速率,并与纯NiFe2O4尖晶石对比,分析了其性能差异的原因.试验结果表明,金属的Ag加入显著改善了抗热震性,含10%Ag试样的导电能力比纯NiFe2O4尖晶石提高了30%,综合考虑Ag含量为15%试样性能最好.     

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。     

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.     

BaO掺杂对10NiO-NiFe2O4复合陶瓷导电性能的影响

利用冷压-烧结技术制备了BaO掺杂的1ONiO-NiFe2O4复合陶瓷,研究了BaO掺杂量对1ONiO-NiFe2O4复合陶瓷物相组成及电导率的影响.结果表明,当BaO掺杂量为O～4%(质量分数)时,烧结样品中主要含有NiO和NiFe2O4两种,BaO促进了致密化烧结,降低了烧结温度;TG-DSC分析发现,在303～1233K温度范围内,1ONiO-NiFe2O4陶瓷在空气气氛中先吸氧后失氧;导电率测试表明,掺杂BaO能显著提高材料的高温电导率,且掺杂0.5%样品在1233K时材料达到最大电导率11.76S/cm,是未掺杂样品的12.8倍.     

TiO2和WO3复合掺杂金属陶瓷的致密化及抗高温氧化性

采用真空烧结技术制备TiO_2和WO_3复合掺杂17Ni/(NiFe_2O_4-10NiO)金属陶瓷试样,研究TiO_2和WO_3复合掺杂剂对试样物相组成、显微组织、烧结致密化和抗高温氧化性的影响。结果表明:TiO_2和WO_3复合掺杂后无新相生成,而是固溶到NiFe_2O_4晶格中,产生晶格畸变和空位,使致密度提高;TiO_2和WO_3复合掺杂有利于17Ni/(NiFe2O_4-10NiO)金属陶瓷形成更加致密的具有氧化保护性的致密层,阻碍金属Ni向外迁移,提高试样的抗高温氧化性,其中TiO_2和WO_3复合掺杂量为2%(比例为3∶1)和3%(比例为1∶3)时,试样的抗高温氧化性最好,其氧化30h后的氧化层厚度大约为80μm,比未掺杂试样降低了38.46%。     

2205和316L不锈钢在钾钠混合熔盐中的腐蚀行为

为了研究不同种类不锈钢在混合熔盐中的高温腐蚀行为,在不同温度的钾钠混合熔盐(KCl+Na2SO4+K2SO4)中通过对2205双相不锈钢和316L不锈钢进行不同时长的静态腐蚀试验,研究了2种材料的物相组成以及表面腐蚀形貌、微区成分和腐蚀动力学曲线.结果 表明:2种材料均发生了氧化腐蚀,它们都具有相似的抛物线腐蚀动力学特征,随腐蚀时间的延长,单位面积内腐蚀增重先快速增长后缓慢增长.在600℃和650℃高温腐蚀24 h后,2205双相不锈钢和316L不锈钢有类似的高温腐蚀规律,质量损失分别达到5 mg/cm2左右和8 mg/cm2左右;在700℃下316L不锈钢的腐蚀速率明显低于2205双相不锈钢,这是由于在钢表面较快地形成了NiCr2O4 NiFe2O4和NiO的腐蚀产物层,它们可以有效地减缓腐蚀速率,从而对基体起到了良好的保护作用.     

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。     

Effect of coated spinel NiFe204 in the surface of metal phase 20Ni-80Cu on corrosion resistance of 15（20Ni-80Cu）/85（NiFe20~-10NiO） cermet for aluminum electrolysis

金属陶瓷金属相优先腐蚀是目前惰性阳极工业化难点之一,在金属相表面包覆NiFe2O4尖晶石来提高其耐高温熔盐腐蚀性能。包覆实验结果显示,包覆后的颗粒尺寸为2-5μm,且有团聚现象,金属相20Ni-80Cu表面除形成NiFe2O4尖晶石外,可能还含有NiFe2O4-x、Cu2O、NiO、CuxNi1-x、NiyFe1-yFe2O4-a和NizFe1-zO。腐蚀实验表明,金属表面包覆10%、20%、30%、40%和50%NiFe2O4尖晶石后制备的金属陶瓷惰性阳极样品其金属腐蚀层厚度都在20～50μm,其年腐蚀率分别为1.89、1.73、1.65、1.58和2.03cm/a,未包覆金属陶瓷惰性阳极金属腐蚀层厚度为200μm和年腐蚀率为4.15cm/a,说明金属表面包覆NiFe2O4尖晶石能提高惰性阳极的抗熔盐腐蚀性能。     

金属相20Ni-80Cu表面包覆NiFe2O4尖晶石对15（20Ni-80Cu）/85（NiFe2O4-10NiO）金属陶瓷腐蚀性能的研究

金属陶瓷金属相优先腐蚀是目前惰性阳极工业化难点之一,在金属相表面包覆NiFe2O4尖晶石来提高其耐高温熔盐腐蚀性能。包覆实验结果显示,包覆后的颗粒尺寸为2～5μm,且有团聚现象,金属相20Ni-80Cu表面除形成NiFe2O4尖晶石外,可能还含有NiFe2O4-x、Cu2O、NiO、CuxNi1-x、NiyFe1-yFe2O4-a和NizFe1-zO。腐蚀实验表明,金属表面包覆10%、20%、30%、40%和50%NiFe2O4尖晶石后制备的金属陶瓷惰性阳极样品其金属腐蚀层厚度都在20～50μm,其年腐蚀率分别为1.89、1.73、1.65、1.58和2.03cm/a,未包覆金属陶瓷惰性阳极金属腐蚀层厚度为200μm和年腐蚀率为4.15cm/a,说明金属表面包覆NiFe2O4尖晶石能提高惰性阳极的抗熔盐腐蚀性能。     

TiO2掺杂的NiO-NiFe2O4电导率及合成动力学研究

采用固相合成法,在1173～1213K温度范围内合成了NiO-NiFe2O4和0.5%TiO2掺杂的NiO-NiFe2O4。用X射线衍射表征了合成产物。在合成过程中将试样置于两个铂片之间,通过连续测量加热过程中试样的电阻,获得了试样电导率随时间的变化规律,建立了稳态扩散控制的NiFe2O4合成动力学方程,并讨论了掺杂0.5%TiO2对NiFe2O4合成反应速率的影响,获得了0.5%TiO2掺杂的NiFe2O4合成反应的速率系数、活化能、Ni 2＋和Fe3＋离子的平均扩散系数。     

合成工艺对Ag/NiFe2O4惰性阳极性能的影响

为得到制备Ag/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的最佳工艺条件,利用正交试验法确定合适的工艺条件.考虑了主要影响阳极制品性能的五个因素,每个因素又设计四个水平,通过正交分析研究了各因素对制品密度、导电性、抗腐蚀性的影响.实验结果表明:Ag含量越多,导电性越好,但腐蚀率提高;提高烧结温度或延长烧结时间,有利于提高制品的密度,但导致Ag的溢出,抗腐蚀能力下降;压制压力越大,制品的致密度、抗腐蚀能力提高;粒度组成中大颗粒尺寸不能太大,否则腐蚀率增大、电导率下降.最佳工艺条件为:压制压力160 MPa;烧结温度1350℃;保温时间6 h;原料中主颗粒直径为0.50~0.355 mm;Ag含量为10%.     

XRD分析TiO_2和MnO_2添加剂对固相合成NiFe_2O_4过程的影响

在1173和1273K以NiO和Fe2O3为原料,以TiO2和MnO2为添加剂,固相合成了NiFe2O4,用XRD和SEM对试样进行了表征,建立了NiFe2O4特征衍射峰强度与合成时间的关系。没有添加剂时,将温度从1173K提高到1273K时,合成NiFe2O4的反应速度并没有增加;在原料中加入0.5%(质量分数)TiO2,合成NiFe2O4的反应速率随着温度的升高而增加;用1%(质量分数)MnO2作为添加剂后,合成NiFe2O4的反应速率显著升高,扫描电镜结果证实添加TiO2和MnO2提高了试样的致密度,改善了其烧结性能。用零级反应动力学方程求得合成NiFe2O4反应的速率系数。     

CaO对17Ni/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷的致密化及力学性能的影响

采用冷压-烧结技术制备了CaO掺杂的17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷惰性阳极。研究了CaO的添加量和烧结温度对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷的物相组成、 致密度和力学性能的影响。结果表明, CaO含量在小于5.0wt%范围内, 烧结样品由Ni、 NiO和NiFe₂O₄组成。CaO掺杂对17Ni/(10NiO-NiFe₂O₄)金属陶瓷具有明显的助烧作用。当烧结温度为1250℃时, CaO掺杂量为1.0wt%的样品致密度达到最大值97.87%, 继续增加CaO掺杂量将导致材料致密度的下降。当烧结温度从1250℃提高到1350℃时, 当CaO掺杂量小于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而增加; 当CaO掺杂量大于或等于0.5wt%时, 样品的致密度随烧结温度的提高而降低。提高烧结温度和添加CaO均能促进陶瓷相晶粒长大。样品在1250℃烧结时, 其抗弯强度在CaO掺杂量为1.0wt%时达到极大值为150.66MPa。     

纳米NiFe2O4的制备及其对高氯酸铵的热分解催化性能

采用水热法制备出纯相的NiFe2O4纳米颗粒。利用X射线衍射仪(XRD),透射电镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对样品进行了表征,并运用热分析法和质谱仪研究了样品对高氯酸铵的热分解催化性能。结果表明,制备的NiFe2O4纳米颗粒粒径约为5.0nm,对高氯酸铵的热分解具有很高的催化活性。当NiFe2O4纳米颗粒的添加量达到10%时,对高氯酸铵的热分解催化性能最好,可使高氯酸铵的高温分解温度降低89.8℃。     

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。