铝、镁合金阳极氧化电流效率测定的研究进展

阳极氧化以及在此基础上发展起来的微弧氧化是改善铝、镁合金表面性能的有效方法,但是能耗高、处理效率低,在工业上的广泛应用受到限制。由于氧化过程中存在金属阳极溶解、已生成氧化膜的化学溶解和氧气析出,使电流效率低于100%。本文综述了测定电流效率的6种方法,同时比较了它们的优缺点。     

铝液波浪与电流效率(△IACP-CE％曲线)

预焙槽电流效率与极距、阳极电流分布有关,他们之间的关系可以用关系曲线来描述.二者之所以与电流效率有关,最本质的因素是极距,电流分布的变化会引起槽膛内熔体(电解质、铝液)流速与波动的变化.熔体垂直波动的波幅大小决定于熔体水平流动的流速和不均匀性.铝电解槽熔体垂直波动波幅与对应的单组阳极导杆电流波动的幅值成正比,由此,我们提出△IACP-CE％关系曲线.通过测量熔体垂直波动的波幅去评估电流效率.     

温度对铝阳极氧化的影响

为了提高铝合金零件的防腐蚀能力,增加零件耐磨性,铝及铝合金制品通常需要进行阳极氧化处理或硬质阳极氧化处理。铝的阳极氧化是以铝或铝合金作阳极,以铅板、不锈钢板作阴极,在硫酸、草酸、铬酸等水溶液中电解,使其表面生成氧化膜层。其中,硫酸阳极处理应用最为广泛。铝和铝合金硫酸阳极氧化膜层有较强的吸附能力,易进行封孔或着色处理,以提高其抗蚀性和美观性。阳极氧化膜层厚一般5—25um,铝合金硫酸阳极氧化工艺操作简单,电解液稳定,成本也不高,是成熟的工艺方法。     

阳极更换及铝液高度对电解槽内铝液流速场的影响

采用k-∈二方程法和SIMPLE算法对190 kA大型预焙阳极铝电解槽分别在槽况较为理想、更换阳极、炉底存在结壳、不同铝水平以及阳极长包情况下的铝液流速场进行了三维计算.结果表明:电解槽中金属铝液主要表现为水平流动,但在槽边部也表现出明显的垂直方向流动;在理想槽况下,铝液中最大水平流速为11.9 cm/s,平均流速为3.5 cm/s;换极、炉底结壳和阳极长包时,在相应位置的铝液中出现显著的环行流动,铝液流动形式发生变化;换极时铝液最大流速(为13.1 cm/s)较理想槽况有较大增加,但平均流速变化不大;炉底存在较小结壳时,铝液流速增加不大;阳极长包时,铝液流速则大大增加,最大水平流速达24 cm/s,而当铝水平适当降低,铝液流动形式和流速未发生明显变化.     

FeAl层对钢基铝镀层陶瓷化的影响

热浸镀铝钢材在铝铁界面处易产成FeAl冶金结合层.本文就FeAl层对铝镀层等离子体电解氧化(PEO)陶瓷层的表面形貌、截面组织、相结构和元素分布的影响进行了研究.结果表明由于FeAl参与,PEO陶瓷层局部区域出现了50 μm～80 μm的贯穿性孔洞,在孔洞/FeAl界面处出现了许多微观裂纹.EDS结果显示孔洞周围的Fe、Na元素含量增高了近8倍.陶瓷层主要由γ-Al2O3、莫来石相、α-Al2O3和Fe3O4相组成.与FeAl层相比,PEO陶瓷层具有较高的硬度和塑性变形能力.     

铝基体对阳极氧化膜的影响

对纯铝板和烧结纯铝这两种成分相同但内部结构不同的材料进行阳极氧化处理,探讨了基体对氧化膜的影响。结果表明:致密的纯铝板经阳极氧化后,氧化膜均匀、连续,较厚且硬度较高;多孔的烧结铝经阳极氧化后,氧化膜的均匀性和连续性较差,薄且硬度低。     

铝阳极氧化层的耐化学腐蚀性能(英文)

将铝放入草酸-硫酸溶液中,在其表面形成耐化学腐蚀的阳极氧化层。生成的阳极氧化层的酸性溶解试验在38℃的35mL/L85%H3PO4+20g/LCrO3溶液中按ASTMB680-80标准进行。研究了硫酸浓度为160g/L时,草酸浓度、溶液温度、阳极电流密度对溶解速率和阳极氧化膜生成比R的影响。结果发现,在低温(5℃)和高电流密度(3A/dm2)的条件下,得到耐化学腐蚀性强、致密的氧化层。添加18g/L草酸有利于阳极氧化层的形成。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和辉光发射光谱(GDOES)来分析阳极氧化层的形貌和组成。     

影响铝电解槽电流效率的主要因素分析

本文从氧化铝质量、阳极质量、电解质成分、操作管理水平、工艺技术参数等多方面分析了影响铝电解槽电流效率的主要因素。     

不同因素对阳极氧化膜质量的影响

通过分析阳极表面双电层的组成和结构，说明了硫酸浓度、电解液中的Ａｌ＾３＋及其他阳离子、槽液的温度、电流密度、阳离子杂质等因素如何影响氧化膜的形成及质量，并描述了ＯＨ＾－的放电以及氧在阳极表面的扩散。     

铝电解槽的某些不稳定操作制度对电流效率的影响

电流效率是鋁电解生产过程进行得好坏的一个重要标志。但是,到目前为止,还沒有一种可以瞬时或短时間地测量电流效率的方法。目前在生产中,用出鋁量判定电流效率,需要很长时間才能准确。一般所求得的是一个月或几个月的平均电流效率。已經研究成功一种根据阳极气体分析所制定的自动测量电流效率的仪器。利用这种仪器可以判断某些不稳定因素的影响及其间的关系。     

铝厂提高电流效率的研究

研究在各项技术条件下 ,如何提高电流效率。通过向电解槽中添加 5 %的氟化镁 ,并且在电解槽上安装盖板 ,这样可控制电解槽温度 ,从而将电解温度降低了 2 0℃。采用以上措施可以节省能量 ,试验的结果也表明电流效率提高了 2 %。     

预焙铝电解槽电流效率与阳极电流分布的数学模型

在复杂的综合数学模型的基础上, 利用正交多元回归法研究了预焙电解槽中电流效率与阳极电流分布的关系, 得到一个代数方程式, 同时, 用这个代数方程式分析了阳极电流分布与电流效率的关系.分析结果表明: 阳极电流分布与电流效率都随时间和空间而改变; 阳极电流分布的改变引起电流效率的改变; 在Kuhn Tucker 理论的基础上, 还讨论了系列电流不变时的最佳电流效率, 由于电解槽中磁场、流场分布不均匀等原因, 并非严格均匀的阳极电流分布才能得到最高的电流效率.     

160kA预焙铝电解槽区域电流效率

论述了区域电流效率的意义，利用电流效率综合机理模型格区域参数估计模型计算出了１６０Ａ预焙槽的区域电流效率。结果表明，１６０ＫＡ预焙蝇各区域的电流效率很不均匀，最大值与最小值相差２０％以上，阳极义 区域电流效率相差可达４％以上，采用区域电流效率的观点，分析了某厂１６０ＫＡ预焙铝电解槽电流电流效率的特点，认为低电流效应区域的存在和面积偏大导致电解槽平均电流效率偏低，并由此提出了提高电流效率的途径。     

Solubility of CO<Subscript>2</Subscript> in molten salts and its influence on current efficiency in aluminum electrolysis

The solubility of CO₂ at atmospheric pressure in various simple alkali halides and cryolite-alumina mixtures has been determined. Different methods have been employed; a stripping, a volumetric, a thermogravimetric, and a “chilling” method. The results of the latter three methods are in satisfactory agreement. For the pure halides, a simple hole model for the liquids, originally used to correlate inert gas solubilities in various molten salt solvents, is shown to be applicable also in the case of carbon dioxide. In cryolite-alumina mixtures the carbon dioxide seems to react chemically to some extent with ionic species in the melt, effecting a higher solubility in these melts than in the pure halides. The influence of dissolved CO₂ on the secondary reactions taking place during the aluminum electrolysis is discussed.     

铝电解槽内衬热阻与电流效率的关系

介绍了热阻的概念 ,并以我厂四种形式内衬结构为例 ,计算了热阻 ,列出了热阻与电流效率的关系 ,并指出合理设计内衬热阻 ,有利于电流效率的提高     

接触摩擦对铝箔轧制参数的影响

在铝箔轧制中,接触摩擦对轧制变形区参数影响显著,采用弹塑性有限元方法,借助非线性有限元软件MSC.Marc对轧制过程进行计算,分析了接触摩擦对轧制力、出口厚度等轧制参数的影响,并将计算结果与现场数据进行对比,验证了模型的可靠性.其结论对轧制工艺参数的优化有重要意义,同时为在线的铝箔轧制板厚自动控制提供了参考控制模型,缩短了在线的调试时间.     

加工间隔的调整对铝电解生产的影响

针对电解槽下料量的调整来调节电解槽各项技术条件,使电解槽平稳生产,充分了解电解槽下料量对电解质成分的影响,在生产过程中总结出一些调整方法,对把握电解槽生产走向和电解质成分的调整起到非常好的作用。     

电解废旧铝合金回收铝的电流效率(英文)

研究在AlC13-NaCl熔融盐体系中进行电精炼废旧铝合金回收金属铝。以铝合金为阳极,通过直流电沉积在铜阴极上得到铝涂层。在170°C、电流密度100 mA/cm2下电解4 h,得到的沉积物铝的纯度大约为99.7%,电流效率为44%~64%,每千克铝消耗电能3~9 kW·h。探讨阴极电流密度、电解质成分和电解时间及温度等对铝沉积电流效率的影响。结果表明:在AlCl3和NaCl摩尔比为1.3~1.9时,AlCl3和NaCl摩尔比对电流效率的影响很小,升高电解温度有利于提高电流效率;但是延长电解时间或增大电流密度会导致电流效率降低。电流效率的降低主要是由于沉积的铝呈现枝状晶或粉化而易从阴极上脱落到电解质中所致。     

The worldwide aluminum economy: The current state of the industry

This article provides an overview and characterization of the worldwide aluminum industry and its importance to the world economy. It reviews the current state of the industry, addressing the complete process from primary production through aluminum products to recycling. Global markets for aluminum and the future challenges and directions of the industry are also discussed, and the historical milestones in the aluminum industry are noted.