熔盐电解法生产铝—钙合金的研究

本文研究了电解温度,阴极电流密度和电解时间对以液体铝为阴极,CaCl_2-KCl 18％-CaF_2 2％为电解质,熔盐电解法制取铝—钙合金时的电流效率和合金中钙含量的影响。结果表明,电解温度在680～720℃之间,阴极电流密度在0.76～1.10A·cm~(-2)之间,电流效率最高,电流效率随电解时间的延长而降低。     

工业电解质熔液中铝溶解损失的电化学测定

用电化学方法研究了工业电解质熔液中铝的电解沉积和溶解损失，得到９６０℃下铝溶解速度为４３．２ｍｇ·ｃｍ＾－２·ｈ＾－１。研究表明，铝溶解速度与阴极电流密度无关，指出通过改善电解质组成降低电解温度，增大阴极电流密度是提高电流效率的有效方法。     

离子液体[EMIM]Br-AlCl3中恒电流沉积铝

在磁力搅拌下,采用离子液体[EMIM]Br-AlCl3作为电解液并测其电导率,在不锈钢片上利用恒电流法电沉积铝,研究在AlCl3/[EMIM]Br摩尔比为2:1的离子液体中铝的电沉积速率、电流效率和阴极表面形貌的影响因素。采用扫描电子显微镜(SEM)分析沉积铝层的表面形态,采用X射线能谱仪(EDS)测试沉积铝的纯度。结果表明:离子液体[EMIM]Br-AlCl3的电导率随着温度的上升而增大,符合Arrhenius公式。电流密度,温度、搅拌速率和沉积时间均影响铝的沉积速率、电流效率和表面形貌。在电流密度为20 mA/cm2,温度为40℃,搅拌速率为700 r/min,时间为60 min的条件下,所得铝沉积层连续、致密、附着性好、颗粒状且粒径小;电流效率维持在80%以上,阴极铝层纯度达96%,其中少量的氧来自铝的氧化。     

采用铝阴极从硫酸锰溶液中电沉积金属锰

在MnSO_4-(NH_4)_2SO_4溶液中,以铝板为阴极电沉积金属锰,分别研究电流密度、电解液成分、温度等因素对阴极电流效率、能耗和阴极产物的影响。结果表明:在含Mn~(2+)溶液浓度为30 g/L、(NH_4)_2SO_4浓度为130 g/L、SeO_2浓度为0.04g/L、初始pH值为7.0、电流密度为400 A/m~2、电解温度为35℃时,铝阴极的阴极电流效率为85.8%,能耗为4870.9 kW?h/t,得到的金属锰纯度高于99.5%,晶型为α-Mn。与传统不锈钢阴极(0Cr19Ni9)对比,Mn~(2+)在铝阴极表面的起始沉积电位与在不锈钢阴极表面的相同,但在电沉积初期可以抑制H_2的析出;铝阴极可加速Mn~(2+)的电沉积,增加阴极电流效率,降低直流电耗;同时,铝阴极可以抑制SeO_3~(2-)的还原,减小添加剂SeO_2的消耗量,提高阴极锰的纯度。因此,金属铝具备替代不锈钢作为电沉积金属锰的潜力。     

铝硅铁合金可溶阳极电解提取金属铝的研究

以低品位含铝资源或含铝固体废弃物为原料用碳热还原制取的铝硅铁合金作为可溶性阳极、以NaCl-KCl-Na_3AlF_6为电解质体系、采用熔盐电解法从铝硅铁合金中提取金属铝进行了试验研究。通过X射线衍射物相分析和扫描电解分析对铝硅铁合金及电解提取的铝和电解剩余物进行了分析,结果表明,以铝硅铁合金为可溶阳极,在电流密度为0.60 A/cm~2,电解温度为690℃,极距为3 cm,电解时间5 h的最优条件下,试验的电流效率可达到70%以上。电解后得到的阴极产品中Al的含量为93.21%,Si含量为4.54%,Fe含量为1.21%。阴极产品中硅铁杂质主要来源于铝硅铁合金阳极中铝硅共晶低熔点合金的掉落。     

四甲基氯化铵对AlCl_3-BMIC离子液体体系在铜基体上电解精炼铝的影响

讨论了四甲基氯化铵(TMAC)对AlCl3-BMIC(AlCl3摩尔分数为0.667)离子液体体系在铜基体上低温电解精炼铝过程中的电流效率、槽电压和能耗的影响。结果表明:TMAC的加入能够提高电流效率,降低槽电压和能耗;且在铜基体上能够得到光亮、平整致密、晶粒细化的铝沉积层。当TMAC加入量为0.02mol/L时,能够获得最大电流效率(91%)和最低能耗(0.861kWh/kg-Al);而且阴极极化曲线表明,阴极铝还原峰电位逐渐向正方向移动,TMAC对电解精炼铝过程中的铝电还原有去极化影响。所有实验条件下,铜基体上所得铝沉积层的纯度超过99.9%。     

熔盐电解法制备铝锂中间合金

研究在LiCl-LiF-Li2CO3纯锂盐体系中下沉式铝液阴极槽结构电解生成铝锂中间合金的工艺过程,尤其是以Li2CO3为原料代替LiCl的电解过程.采用熔盐电解监控仪测量电解过程中的反电动势、槽电压、电流等工艺参数及电解波形图,通过电位控制法调节Li2CO3的加料周期,同时根据得到的合金产品中的锂含量探讨影响电流效率的因素.结果表明,反电动势随电流密度增加而增大,加入2%的Li2CO3可使反电动势降低0.5 V;通过控制电位法测得加料周期为15 min;在680℃、电流密度为0.62 A/cm2的条件下持续电解3 h,最终制得了锂含量高达7.93%的铝锂合金,电流效率可达74.1%.     

苯基三甲基氯化铵(TMPAC)–三氯化铝 (AlCl3)离子液体+苯的电镀铝研究

研究了苯对摩尔比为1:2的TMPAC–AlCl3季铵盐室温离子液体电导率和极化行为的影响规律,并考察了电流密度和电镀温度对电镀铝层显微形貌的影响,采用SEM/EDX、XRD等手段对镀铝层进行表征。结果表明,在TMPAC–AlCl3下铝阳极易钝化。在TMPAC–AlCl3中加入苯,阴极和阳极电流密度大幅增加,阴极发生极化。在添加苯的TMPAC–AlCl3中,电镀铝工艺稳定性好,工艺范围宽。在较低和较高电流密度下可分别获得缎面柱状晶和镜面等轴晶镀铝层。在电沉积铝过程中苯起整平作用。     

非晶态铝锰合金镀层的研究

在普通钢板上熔盐电积沉A1-Mn非晶态合金，熔盐组成为：AlCl3：KCl：NaCl=2：0．5：0．5(摩尔比)。讨论了阴极电流密度、电镀温度等参数对铝锰非晶合金沉积速度的影响；当阴极电流密度达到42mA/cm^2时，沉积速度达到1．4g／m^2．min，之后则成反比关系；当温度达到490K时，电镀时间为12min，沉积速度达到1．4g/m^2．min，之后沉积速度趋于平稳并略有降低。     

高电流密度TiB2/G阴极泄流式铝电解槽的电解实验

详述了泄流式TiB2/G阴极电解槽的制作与电解运行操作.在焦粒焙烧、干法启动后,保持1.54 A/cm2的高阳极电流密度进行140 h电解实验,平均电流效率为86.5%.实验过程中,TiB2/G层稳定而牢固,其腐蚀脱落速度为0.4 g/(h·m2),能很好地保护阴极基体.利用铝参比电极由瞬时断电技术测得泄流式电解槽的阳极过电压和阴极过电压,它们与对应的电流密度遵循塔菲尔方程关系,其阳极过电压与工业电解槽相当,而其阴极过电压比工业电解槽的高0.4 V左右.这可能是由于泄流式电解槽中不存在铝液波动,阴极表面附近的电解质分子比远高于工业电解槽阴极表面的电解质分子比.     

水对AlCl3-BMIC离子液体电沉积铝的影响

采用循环伏安和线性扫描伏安法研究水对摩尔比为2:1的AlCl3-BMIC离子液体电化学性质的影响。结果表明:随着含水量的增加,铝的还原峰电流密度减小,阴极和阳极极化过电位增加,槽电压不断升高。当离子液体含水量低于1.39 mol/L时,电流效率稳定在94%~95%;继续增加含水量到1.67 mol/L时,电流效率从94%下降到64.7%。当离子液体含水量低于1.39 mol/L时,沉积层变得更致密;当含水量增加到1.67 mol/L时,沉积层变得疏松。离子液体含水量为1.39 mol/L时,铝的纯度超过99.9%。     

电流密度对熔盐电镀铝晶粒形貌的影响

结合扫描电镜形貌观察和能谱分析研究了AlCl3-NaCl-KCl低温无机熔盐体系中电镀铝时电流密度对Q235钢基体上铝晶粒沉积形貌的影响,并从铝晶粒沉积过程中总的自由能变化的角度对其析出规律进行探讨。结果表明,在由80%AlCl3+10%NaCl+10%KCl所组成的熔盐中,当温度为150℃、电流密度为20.0～98.7 mA/cm2范围内电镀时,均可在Q235钢表面上获得完整、致密的铝镀层。电流密度的大小直接影响铝晶粒的形态和尺寸。电流密度低时,铝晶粒呈片状;电流密度高时,铝晶粒呈颗粒状,且随电流密度的增大,铝晶粒尺寸呈现减小趋势。结合热力学和动力学探讨了电流密度大小对电镀铝晶粒尺寸及形貌的影响。电流密度对铝晶粒形貌的影响与铝晶粒在Q235钢基体上沉积时形核及长大过程中的总自由能变化,特别是由电流密度大小所决定的铝晶核析出电化学能的大小有关。     

Microstructures and properties of aluminum film and its effect on corrosion resistance of AZ31B substrate

Aluminum films with thickness of 8.78-20.82μm were deposited on the AZ31B magnesium alloys by DC magnetron sputtering.The influences of aluminum film on the micro-mechanical properties and corrosion behavior of the magnesium alloys were investigated.The morphology of aluminum film was examined by scanning electron microscopy and the microstructure of aluminum film was analyzed by X-ray diffiactometry.Nanoindentation and nanoscratch tests were conducted to investigate their micromechanical properties.More...     

离子液体AlCl_3-[bmim]Cl中电沉积铝的研究

在摩尔比为2:1的AlCl_3-[bmim]Cl离子液体中,加入一定量的甲苯,控制阴极电流密度,在基体铁片上获得银白色和平整致密的铝镀层。循环伏安实验表明离子液体中沉积铝源于Al_2Cl_7~-的还原,还原峰电位为-0.34V;当电流密度为20mA/cm~2时,最大电流效率达97%;所得铝镀层的厚度与电镀时间呈抛物线关系;在电流密度小于35mA/cm~2时,镀层厚度随电流密度增大呈逐渐递增趋势;扫描电镜、X射线能谱对铝镀层分析结果表明(45±2)℃温度得到平整致密纯度高的铝镀层;当电流密度为20mA/cm~2时,铝镀层呈薄片状生长,随电流密度的增大,镀铝层形貌由片状向粒状过渡,并伴随着晶粒的细化。     

钨铜箔片表面电沉积铝工艺的研究

利用AlCl3+LiAlH4-四氢呋喃-苯体系有机电镀液在自制W90Cu10箔片上镀铝,成功获得了高质量的镀铝层,分析了AlCl3与LiAlH4的配比、电流密度和电镀时间对镀层微观形貌、物相组成及厚度的影响,并得出了这3种影响因素的最佳取值。分析结果表明:铝镀层呈现锥状颗粒生长特征,表面颗粒排列紧密,镀液中AlCl3相对于LiAlH4的含量越少,电流密度越大,则表面颗粒越粗大;电镀时间越长,镀层颗粒在(220)方向择优生长越突出;可通过控制电流密度和电镀时间来控制铝镀层厚度,但若电流密度过高或电镀时间过长,镀层易出现裂纹、枝晶等缺陷。     

Studies on the AlCl3/dimethylsulfone (DMSO2) electrolytes for the aluminum deposition processes

This paper presents a study of the aluminum deposition processes in dimethylsulfone (DMSO₂)-based electrolytes. The electrical conductivities of the AlCl₃/DMSO₂ electrolytes were investigated as a function of temperature (70-180 °C) and molar ratio of AlCl₃ to DMSO₂ (from 0.1:1 to 0.8:1). The results show that the temperature-dependent conductivities of the electrolytes fit well with the Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) equation. The optimum operating conditions for the electrodeposition of aluminum from AlCl₃/DMSO₂ electrolytes were determined based on the studies of the effects of current density, electrolyte temperature and the molar ratio of AlCl₃ to DMSO₂ on the quality of the deposited coatings. Dense, bright and adherent aluminum coatings were obtained in AlCl₃/DMSO₂ electrolytes over a wide range of temperatures (110-150 °C) and current densities (5 to 20 A dm^− 2). The preliminary results from Al refining experiments showed that Al alloy can be purified via electrolysis in 0.2:1 AlCl₃/DMSO₂ at 130 °C with a current density of 10 A dm^− 2.     

Industrial testing of property-modified prebaked carbon anode for aluminum electrolysis

1　INTRODUCTIONInaluminumelectrolysis process ,thequantitygradeofcarbonanoderestrictsnotonlytheimprove mentofproductiontechniques ,butalsotheadvance mentofproductiontargets.Formany years ,largenumberofresearchesweredonetoimprovethephysi cal,chemicalandelectrochemicalperformanceoftheanodeinordertoenhancecurrentefficiency ,reduceenergyconsumption ,decrease productioncostandcleancircumstanceofaluminum plantanditssur roundingarea .Recently ,manylaboratoryresearchresultsweresuccessfullyappliedf…     

LOW TEMPERATURE ALUMINUM FLOATING ELECTROLYSIS IN HEAVY ELECTROLYTE Na_3AlF_6-AlF_3-BaC1_2-NaCl BATH SYSTEM

1. IntroductionSince the Hall--Heroult process was invented one hundred years ago, it has been the onlyaluminum production method in the w..ldll]. The process has many weak points, such aslow unit productivity; low energy utilization, less than 50%; high electrolytic temperature,usually at 950ap; high consumption of carbon material; serious environmental pollutionand so on. It is well known that the melting point of aluminum is 660ap, therefore, aluminum electrolysis at the range of 700--800C…