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。     

NiFe2O4基惰性阳极粉体颗粒配比的研究

NiFe2O4尖晶石粉料的颗粒配比对惰性阳极制品的机械强度、导电性及耐蚀性有重要影响。依据颗粒的堆积原理，建立了尖晶石颗粒堆积充填的简化模型。根据模型，将尖晶石中的颗粒分成粗、中颗粒和细粉三等级，并对级配颗粒粗细范围进行了界定划分。同时．对各颗粒的质量百分含量进行理论计算。在此基础上，进行振实密度试验。试验结果表明．当粗颗粒占45％、中颗粒占15％、细粉占40％时体系的振实密度最大。此外．振实试验也验证了颗粒堆积充填模型的合理性。     

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.     

NiO对金属陶瓷惰性阳极电化学反应过程的影响

1100 K下,电解含有适量NiO的NiFe_2O_4基金属陶瓷惰性阳极(成分中金属Cu和Fe的总含量大于金属Ni的含量)时,该金属陶瓷惰性阳极的稳态极化曲线上只出现一个反应峰,分析可能是金属Fe的氧化反应或金属Ni的氧化反应,或者是金属Fe和金属Ni的氧化反应的叠加峰,没有出现金属Cu的氧化反应峰和金属Ni的氟化反应峰。由此可以推测,当金属陶瓷惰性阳极成分中金属Cu和Fe的总量大于金属Ni的含量时,添加适量的NiO,可能可以减弱或抑制电解过程中的某些电化学反应,增强金属陶瓷惰性阳极的在低温电解质中的耐腐蚀能力。     

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。     

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。     

镍铁尖晶石基金属陶瓷惰性阳极的研制

采用热压烧结的方法制备了镍铁尖晶石基金属陶瓷试样,用于铝电解的惰性阳极。实验制得了相对密度大于98%的阳极试样,并研究了试样的导电性能和抗电解质腐蚀性能。结果表明,所得的阳极试样的电导率随温度的升高而增大,在900℃时电导率在40Ω-1·cm-1~60Ω-1·cm-1之间。在电解过程中,阳极电压降平稳(2.8V~3.2V),表明阳极的电阻在电解过程中没有明显变化,导电性能稳定。用反电动势法测量电解反应的分解电压为2.2V~2.5V,表明电解反应为2Al2O3=4Al+3O2,电极呈现良好的惰性。电子显微分析表明,试样抗冰晶石-氧化铝熔盐腐蚀的性能良好,电解质通过对Fe2O3的溶解来腐蚀阳极。     

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。     

铝电解惰性阳极的材料设计

综合评述了国内外迄今为主,在惰性阳极领域所做的部分代表性工作,分析了不同材质惰性阳极在实验室和工业化过程所遇到的困难。研究相关领域最近几年的新进展,如合金、陶瓷、腐蚀与防护等,将这些领域取得一些成果引入到铝电解惰性阳极材料的解决方案中,如对铝液无污染的复合电极材料以及将合金高温抗氧化涂层的概念,为铝电解惰性阳极的研究工作提供一些新思想。     

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.     

新型铝电解金属基复合材料惰性阳极研制与应用

研制了一种了铝电解惰性阳极的新型金属基复合材料，复合材料阳极导电性好且具备优良的抗氧化耐冰晶石熔盐腐蚀性能。在温度为850℃，60安培电流，阳极电流密度为10A／cm^，摩尔分子比为18的30％氧化铝浓度的冰晶石系电解质中进行了长时间的电解应用。结果表明，电解过程进行较为平稳，阳极周围产生大量气体。阳极腐蚀速率为2391mm／year，电解铝产品质量达到98％～99％，解决金属基惰性阳极电解过程合金成分对产品的污染问题。     

铝电解惰性阳极材料研究新进展

惰性阳极由于存在许多的优点，一直是铝工业界关注的热点。本文论述了铝电解中使用惰性阳极的意义和对惰性阳极提出的要求。综述了国内外近年来在惰性阳极方面所做的研究，包括金属氧化物陶瓷阳极、合金阳极、金属陶瓷阳极。主要介绍了近年来研究比较多的金属陶瓷阳极的研究进展，阐述了各种阳极仍存在的问题。     

Cu-Ni-Al金属阳极抗氧化耐腐蚀性能研究

本文对铝电解阳极材料Cu—Ni—Al合金进行抗氧化耐腐蚀性能测试，结果说明Cu—Ni—Al阳极在空气和氧气中具有良好的抗氧化性，其中温度和气氛对该合金材料抗氧化影响很大；在不同条件下，电解质组成为NaCl-CaF2-Al2O3的熔盐中溶解损失比较小。在熔盐中腐蚀速率随着温度升高、电解质分子比降低而增大。     

铝工业应用新型电极材料的研究

本文介绍了现代铝工业上新近开发研制的几种电极材料,涉及惰性及阴极、惰性阳极、双极性电极等。由于它们 在电解铝过程中轻微省耗;故统称为惰性电极。还研制了低温电解质,使电解温度降低到800℃－900℃。如果惰性电极与低温电解质配合起来应用,则能够明显减少工业铝生产中的物料消耗,节省电能,增大电解槽生产能力,并改善环境状况,可望大幅度降低生产成本。     

电解铝炭素阳极消耗研究评述

电解铝过程中，炭素阳极的实际消耗远高于其理论消耗，直接影响原铝的生产成本。本文在分析铝用炭素阳极消耗机理的基础上，评述了阳极生产和电解铝生产中的诸多因素对炭素阳极消耗的影响，这些因素包括：阳极电流密度、石油焦煅烧温度、阳极焙烧温度、电解槽操作温度、阳极硫含量、阳极金属杂质、残极和灰分、阳极添加剂、电解质添加剂、阳极配方的沥青用量和阳极保护措施等。     

一种新型热水器用铝合金牺牲阳极

研制出了一种可用于贮水式热水器的新型铝合金牺牲阳极材料,该阳极材料在自来水中的开路电位-1．2～-1．3v（相对于饱和甘汞电极,下同）,工作电位-1．1～-1．2v,单位面积上发生的保护电流适中,随水温变化不大,无水垢以及颗粒脱落现象,电流效率大于75％,使用寿命是镁电极的2倍以上,是一种可代替镁阳极的热水器牺牲阳极材料。