铝电解用惰性阳极研究现状

对铝电解用惰性阳极的研究和发展进行了回顾和展望,对已经有的各种阳极材料进行了评述。指出惰性阳极面临的主要问题是阳极材料耐电解质和铝的腐蚀性差。铝电解工业现行使用的碳素阳极存在诸多问题如：消耗大量碳素材料、能量损耗、环境污染等。而使用惰性阳极可在一定程度上解决上述问题。惰性阳极的应用将意味着Hall—Héroult法铝电解技术的一次革命,运用惰性电极可以有益于降低成本(15～20%)、减少能量的消耗并且有利于保护环境。对于环境保护而言,从电解槽中释放出污染环境CO_2、CF_4等气体可以彻底消除。铝电解用惰性阳极材料的研究一直是国际上革新铝冶金技术的重要发展方向。     

铝电解用惰性阳极材料研究的发展概况

本文论述了铝电解生产中采用惰性阳极的重要性和必要性 ,对铝用惰性阳极材料的研究和发展进行了回顾和展望     

铝电解大型金属陶瓷惰性阳极制备及电解测试

采用传统粉末冶金技术,冷压烧结法制备了Cu-NiFe2O4金属陶瓷板状惰性阳极,研究了惰性阳极制备工艺、物相组成。采用此惰性阳极(150 mm×100 mm×10 mm)与冰晶石-氧化铝系电解质,在960℃下进行电解实验,保持阳极电流密度1 A/cm2,实验共进行10 h,得到了少量的金属铝纯度达到97.3%.实验结果表明,制备的惰性阳极可大型化以及扩大试验。     

铝电解用SnO_2基惰性阳极的研究

所研制的电极在电解温度下的电阻率为(0.6～1.4)×10~(-3)Ω·cm,比碳素阳极低得多,腐蚀速率为(0.5～3)×10~(-3)g/cm~2·h,在0.6～1.0A/cm~2的范围内析氧超电压为0.1～0.2V,小型电解实验的电流效率为86%～88%。本文还讨论了SnO_2基惰性阳极在工业上应用的前景及经济性问题。     

铝电解用Fe-Ni-Co-Al-2O3金属陶瓷惰性阳极

研制了一种新型铝电解金属陶瓷惰性阳极，阳极基体由Fe-Ni-CoAl2O3构成。在石墨坩埚中，960℃温度下，电解质中的氧化铝质量分数为60%，摩尔比为26；阳极电流密度为10 A/cm2，阳极尺寸大小为120 mm×80 mm×15 mm，石墨阴极尺寸大小为120 mm×40 mm×20 mm，通入的直流电为100～300 A，电解时间各为10 h；实验所得的电解铝产品纯度达到98%以上，杂质主要为Fe，Ni，Co；电解后的阳极外观尺寸无明显变化，阳极气体中氧气质量分数达到98%～99%。阳极的反电动势为245 V，比理论分解电压仅高出025 V证明该阳极为惰性阳极，在电解槽中进行的是Al2O3的分解反应。     

铝电解镍基惰性阳极的研究

制备了以Ｎｉ２Ｏ３、ＮｉＯ为基体的５种金属陶瓷材料作为铝电解惰性阳极。在烧结过程中发现Ｎｉ２Ｏ３为基体的阳性转变为ＮｉＯ，由于晶形转变导致阳破列。ＮｉＯ为基体的惰性阳极在进行不通电腐蚀试验表明，其抗蚀能力优于ＳｎＯ２为基体的惰性阳极。     

铝电解用SnO_2基惰性阳极导电性的研究

采用二探针法测定铝电解用SnO_2基惰性阳极的电阻率。结果表明,掺加Sb_2O_3,CuO和ZnO,可以通过控价和促进烧结作用而改善阳极导电性;阳极电阻率随温度升高而降低,呈高温半导体特性。     

铝电解用惰性阳极钙钛矿陶瓷的物性探索

选择LaxFe1-xO3,LaxNi1-xO3,LaW0.25-xFexNi0.75O3和laSrMn1-xWxO3等材料作为铝电解用惰性电极，对其电阻率及抗熔融冰晶石一氧化铝熔盐的腐蚀能力进行了研究．结果表明，样品的电阻率能满足铝电解生产的要求，但耐腐蚀性尚需进一步提高．     

金属陶瓷惰性阳极铝电解扩大实验研究

用新研制的铝电解金属陶瓷材料做铝电解阳极,在摩尔分子比为2 8、饱和氧化铝浓度的冰晶石系电解质中进行100A电流电解实验,电解温度为960℃,阳极电流密度为1 0A/cm2·实验结果表明,该金属陶瓷阳极具有优良抗热震性的同时显示出优良的抗氧化耐冰晶石熔盐腐蚀性能,阳极年腐蚀速率为24mm/a,阴极铝的质量达到98%·使用铝参比电极测得在960℃下该阳极的反电动势为2 2V·经奥氏气体分析仪检测表明,释放出的阳极气体中氧气的含量为98%～100%·     

铝电解金属陶瓷惰性阳极气体及电解质流场仿真

采用有限体积法仿真计算惰性阳极气体运动及其带动下的电解质流动,并研究工艺及结构参数对阳极气体和电解质流场的影响。研究结果表明:电解质沿阳极中心呈对称循环流动,距离阳极气体越近,电解质流速越大;气体流速随气泡直径的增大而增加,电解质流速先下降后增加,气泡直径控制在3 mm为宜;若电流、电解温度和阳极浸入电解质深度增加,则气体的平均流速降低,电解质平均流速增加,应适当降低电流、电解温度和阳极浸入电解质深度;极距增加,则气体平均流速增加,电解质平均流速降低,可适当增加极距;阳极结构本身对流场结果有一定影响,若阳极半径增加,则气体的平均流速增加,电解质平均流速降低,合理的阳极倒角半径为35~40 mm。     

磁控溅射真空制膜技术

利用JGP-560CⅧ型带空气锁的超高真空多功能溅射系统在Si(100)和玻璃基底上沉积了介质薄膜、半导体薄膜、金属薄膜和磁性薄膜,通过实验研究得到各种薄膜较好的镀膜条件;并采用可变入射角椭圆偏振光谱仪对其中一些薄膜的光学性质进行了分析,研究了制备条件对薄膜在可见光范围内光学性质的影响;我们还研究了直流溅射、射频溅射、反应溅射的特点和它们的适用范围。     

Broadband antireflection coatings deposited by magnetron sputtering

Conclusions  

溅射气压对射频磁控溅射制备ZnO薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜,分析了ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌.结果表明:所制备的 ZnO薄膜是具有(002)晶面择优生长的多晶薄膜.溅射气压为0.3Pa时,薄膜的晶粒尺寸较大,结晶度提高.     

ZnO薄膜的射频磁控溅射法制备及特性

利用射频磁控溅射镀膜工艺,在石英玻璃衬底上成功制备了ZnO薄膜．采用原子力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、荧光分光光度计及椭偏等检测手段对其特性进行了测试、分析．研究结果表明：该薄膜具有良好的C轴取向结晶度;最佳激发波长为265．00nnl,光致发光峰分别位于362．00、421．06和486．06nm;437cm^-1是ZnO晶体的特征拉曼峰,该峰的出现与最强的X射线衍射(002)峰相对应;薄膜折射率为2．01．     

Preparation of PZT thin films by magnetron sputtering with metal and metal oxide composite target

This article mainly deals with the preparation and properties of PZT thin films. A new type of Metal-Metal Oxide composite target was developed. Relating factors have been discussed. The electrical and optical properties of PZT thin films have also been studied. Zhou Zhenguo: born in Feb. 1939, Associate professor. Current research interest is in thin film material Supported by the National Natural Science Foundation of China     

射频功率对射频磁控反应溅射制备AlN薄膜的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)衬底上制备了AlN薄膜,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的AlN薄膜,各工艺参数中射频功率对其择优取向的影响最大.XRD表征了AlN薄膜的结构,进而选择出最优射频功率.     

磁控溅射工艺中靶材溅射功率对BCMg薄膜性能影响

采用多靶磁控共溅射技术,利用高纯B、C及Mg单质靶材为溅射源,573K下在单晶Si(001)表面成功制备硬质非晶态BCMg薄膜.背散射扫描电镜(SEM)图显示薄膜成分均匀,与基体Si片结合良好.X射线光电子能谱(XPS)分析表明薄膜中存在B—B、B—C、C—Mg等键态.X射线衍射仪(XRD)及高分辨透射电镜(HRTEM)测试结果表明薄膜为非晶态结构.某单质靶材溅射功率提高时,沉积速率及相应元素在薄膜中的含量随之上升.随着薄膜中B含量增加,薄膜中B—B共价键数量增多,BCMg薄膜硬度与断裂韧性均上升.B含量为85%时,BCMg薄膜硬度及断裂韧性分别达到33.9GPa及3MPa·m1/2.     

Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜的磁控溅射法制备与介电性能研究

用磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上沉积Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜.研究沉积气压和衬底温度对BST薄膜结构及介电性能的影响.应用XRD和AFM表征薄膜的物相结构及其表面形貌,通过阻抗分析仪测量薄膜的介电性能.结果表明在3.0 Pa沉积气压和600℃衬底温度下制备的Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜有较好的微结构和介电性能.     

射频磁控溅射制备SiO_2薄膜及性能表征

采用射频磁控溅射技术,制备4种不同溅射时间的SiO2薄膜.用XRD、PL、FTIR、UV-Vis等对薄膜的微结构、发光、红外吸收以及透、反射进行表征.结果表明:SiO2薄膜仍呈四方晶体结构,平均晶粒尺寸在17.39～19.92nm之间;在430nm附近出现了发光峰,在1049～1022cm-1之间出现了明显的红外吸收峰,且随着溅射时间的增加发生红移;在可见光范围内平均透射率大于85%.