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,指出了该材料具有耐熔盐腐蚀、抗氧化和电阻率低等优点的同时也存在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.     

气氛对NiFe2O4陶瓷烧结致密化的影响

采用不同的烧结工艺制备NiFe2O4陶瓷材料,研究了真空、大气、N23种气氛对NiFe2O4陶瓷材料烧结致密化的影响,解决了烧结过程中NiFe2O4陶瓷的离解问题.研究结果表明,在制备NiFe2O4陶瓷过程中,不同的烧结气氛对陶瓷的密度影响较大,采用N2气氛保护烧结工艺所制备的NiFe2O4陶瓷样品的密度较大气气氛烧结所制备出的样品的密度高14.6%～32.6%.无论在何种气氛下烧结,提高烧结温度均有利于提高NiFe2O4样品的烧结密度.     

阳极电流密度对NiFe2O4基惰性阳极 电解腐蚀行为的影响

本文采用两步烧结法制备铝电解用NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极,重点研究了不同阳极电流密度下惰性阳极材料的电解腐蚀行为.实验结果表明:阳极电流密度在0. 2～1. 2 A/cm^2之间时,槽电压相对稳定,波动幅度较小,表现出良好的稳定性;阳极电流密度在1. 4 A/cm^2时,槽电压波动较大.电解后阳极尺寸无明显变化,棱角分明,与电解液接触面平整,无开裂、肿胀以及表层剥离的现象.从微观形貌和微区面扫描成分分析可知,阳极腐蚀速率随电流密度的增加先降低后增加.阳极电流密度为0. 8 A/cm^2时阳极腐蚀速率最低,产品铝中主要Cu、Ni和Fe杂质元素总含量最低.     

NiFe2O4/NiFeCuAlSn金属陶瓷的导电性能

对用粉末冶金法制备的几种NiFe2O4／NiFeCuAlSn金属陶瓷电阻率进行了测试与分析，结果表明：随着合金含量的增加，样品的导电性由半导体陶瓷导电性向金属导电性转变；在600-800℃温度范围内，由于样品中金属相的氧化加剧，导致导电性能下降，当金属含量为80％时，在1000℃下金属陶瓷中金属相氧化严重，并存在NiFe2O4陶瓷相被还原的现象，电阻率大幅上升；金属陶瓷导电性能的提高取决于金属相在陶瓷中的分布形貌，网状分布的金属相能有效地提高金属陶瓷的导电性能。     

合成工艺对NiFe2O4基惰性阳极性能的影响

为得到制备NiFe2O4基惰性阳极的最佳条件,利用正交实验法确定合适的工艺条件.考虑了影响惰性阳极制品的4个主要因素,每个因数又设计3个水平,通过正交实验极差分析研究了各因素对制品气孔率的影响,并确定了影响因素的主次.实验结果表明:对烧结后试样气孔率影响最大的因素是烧结温度,其次是纳米粉含量,再次是成型压力,最后是烧结时间;添加合适量的纳米粉,提高烧结温度和保温时间,增大成型压力等都有利于降低样品的气孔率.最佳工艺条件为:纳米粉质量分数20%,成型压力200MPa,烧结温度     

17(xNi-Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷的制备与性能

采用固、液相烧结工艺制备了4组17(xNi-Cu)/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷和1组NiFe2O4-10NiO纯陶瓷材料,研究其显微组织以及抗弯强度、断裂韧性等性能.结果表明:相对固相烧结样品,采用液相烧结工艺制备的金属陶瓷材料晶粒粗化,但其力学性能却有所提高.其中,液相烧结的17(80Ni-Cu)/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料抗弯强度达到152 MPa,KIc达到4.54 MPa·m1/2,比对应的固相烧结17(80Ni-Cu)/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷分别提高3%和14.7%.进一步分析表明,力学性能提高主要得益于孔隙度下降.通过扫描电镜观察样品压痕发现,纯陶瓷中裂纹扩展形式单一,而金属陶瓷中裂纹扩展形式趋于多样化,使金属陶瓷韧性有较大提高.     

CoO掺杂对15(20Ni-Cu)/(NiO-NiFe2O4)金属陶瓷导电性能的影响

在15(20Ni-Cu)/(NiO-NiFe2O4)金属陶瓷中掺杂CoO,制备15(20Ni-Cu)/[10(xCoO-yNiO)-9ONiFe2O4]金属陶瓷,研究CoO掺杂量x对15(20Ni-Cu)/(NiO-NiFe2O4)金属陶瓷材料的烧结致密化、物相组成以及电导率的影响.结果表明:当CoO掺杂量x为0～10...     

5Cu/(10NiO-NiFe2O4)金属陶瓷惰性阳极钠钾混合电解质电解腐蚀研究

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,对其在钠钾冰晶石混合冰晶石中进行电解腐蚀。研究结果表明,从微观来看,阳极存在腐蚀现象。电解过程的槽电压波动剧烈。Fe、Ni和Cu组元的平衡浓度分别为150×10-6、42×10-6及40×10-6,腐蚀速率比常规电解条件下的低。     

铝电解用NiFe2O4基惰性阳极的研究

本文以Ｎｉ２Ｏ３和Ｆｅ２Ｏ３为原料烧结制备了ＮｉＦｅ２Ｏ４基料，进而制取了ＮｉＦｅ２Ｏ４基惰性阳极试样，通过对阳极试样的导电性能和腐蚀性能的研究，证明在工业铝电解槽中应用ＮｉＦｅ２Ｏ４基惰性阳极取代炭阳极是切实可行的     

5Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极低温电解腐蚀研究

采用等静压工艺来制备5Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极。通过电解后阳极的宏观形貌、微观形貌以及槽电压研究金属陶瓷惰性阳极的抗腐蚀性能。结果表明,电解后虽然阳极外观保持完好,但内部已存在金属相的腐蚀。     

NiFe_2O_4基惰性阳极的润湿性及气泡析出行为

利用座滴法和双室透明电解槽对NiFe2O4基惰性阳极的润湿性和气泡析出行为进行研究。结果表明,电解质对NiFe2O4基惰性阳极的润湿性要优于碳素阳极。在低电流密度情况下电解,阳极气泡的析出是一个动态过程,它先在阳极表面形核,以球形方式长大,小气泡在长大过程逐渐汇聚偏移,然后逸出。惰性阳极上析出的气泡尺寸比碳素阳极小,在阳极上的逗留时间也更短。大电流密度情况下,气泡的生成速度加快,尺寸降低,很难准确测量气泡的直径。     

烧结温度对NiFe2O4/TiN复合陶瓷惰性阳极材料性能的影响

采用两步烧结法制备了掺杂质量分数为7%TiN的NiFe₂O₄/TiN复合陶瓷惰性阳极材料,重点研究了烧结温度对NiFe₂O₄/TiN复合陶瓷惰性阳极材料的微观结构及性能的影响.研究结果表明:随着烧结温度的升高,惰性阳极材料的晶粒间隙变小,气孔逐渐减少,晶粒间结合度提高,体积密度呈先升高后降低趋势,在1325℃时达到最大值5.20g/cm³,但材料内部存在微裂纹;烧结温度为1300℃时,材料表现出较好的综合性能,抗弯强度达到最大值66.77MPa,一次热震强度剩余率为95.54%,表现出良好的耐高温冰晶石熔盐腐蚀能力;烧结温度超过1300℃时,材料内部缺陷尺寸增加,电解质成分更容易渗入到阳极材料中,耐腐蚀性能下降.     

掺杂TiO2的镍铁尖晶石的高温导电性

镍铁尖晶石基惰性阳极属于高温半导体材料,在铝电解过程中其电导率不能满足要求.为了提高其电导率,本文研究了在尖晶石中添加TiO2对电导率的影响,试验结果表明,添加TiO2以后,镍铁尖晶石材料的电导率有较大的提高.     

不同烧结条件下V_2O_5对NiFe_2O_4基惰性阳极结构和性能的影响

采用两步冷压—烧结法制备了V_2O_5掺杂NiFe_2O_4尖晶石阳极材料,研究在不同烧结条件下,V_2O_5添加剂对NiFe_2O_4尖晶石结构和性能的影响。结果表明,向NiFe_2O_4陶瓷基体中引入V_2O_5后形成了低共熔点物质Ni_2FeVO_6,形成液相烧结,能够促进晶粒生长。试样的气孔率和抗弯强度均随着V_2O_5添加量的增加而不断下降。添加0.5%V_2O_5后,低温条件下烧制所得样品的平均气孔率和抗弯强度与相同条件下制备的无添加剂样品的平均气孔率相近。高温条件下延长烧结时间能够降低样品的平均气孔率,但陶瓷基体内会因为部分晶粒的异常生长导致惰性阳极力学性能的弱化。     

NiFe2O4-NiO复合陶瓷的熔盐腐蚀行为

采用气氛烧结技术制备NiFe2O4-xNiO复合陶瓷材料(x为复合陶瓷中NiO的质量分数,％.x-0、5、10、17、25),并以该材料作阳极进行960℃的铝电解实验.分析烧结体的显微结构和物相组成以及电解试样的表层形貌与成分,研究NiO的添加对NiFe2O4陶瓷烧结性能和电解腐蚀性能的影响,并对该材料的烧结机制和熔盐腐蚀行为进行探讨.结果表明:氮气气氛下1 300℃烧结的NiFe2O4-NiO复合陶瓷存在NiO和NiFe2O4两种物相,NiO相含量高于理论值;NiFe2O4陶瓷的相对密度为98.54％,添加NiO后复合陶瓷材料的相对密度有所下降,但仍保持在95％以上;电解过程中阳极表面形成不含NiO相的致密保护层,阻止电解质熔盐的渗透;保护层厚50～80 μm,为含Al的尖晶石NiFe2O4相;随着NiO含量增加,阳极表面的致密层变得越发不平整.     

低温电解质熔体中NiFe_2O_4基惰性阳极电解腐蚀初探

通过电解前后阳极的外观形貌、微观形貌及槽电压,研究不同槽型对电解腐蚀的影响,并以优化后的电解槽研究5Cu/(NiFe2O4-10NiO)金属陶瓷惰性阳极在Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O3电解质中的电解腐蚀。结果表明:电解后阳极存在一定程度的腐蚀,且少量电解质已渗透到阳极中。