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。     

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。     

金属陶瓷基铝电解惰性阳极材料制备及其非极化腐蚀

为了搞清NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的腐蚀机理,对其复杂腐蚀过程的一个方面非极化腐蚀进行了初步探讨·实验中摸索了阳极材料的制备工艺,发现烧结温度对材料性能影响巨大·采用高温氧化增重法对阳极的氧化腐蚀进行研究,发现其腐蚀过程比较平稳,氧化率增重曲线存在若干起伏,预示着新反应的加入,加快了氧化过程的进行·金属陶瓷阳极试样长时间高温熔盐腐蚀实验发现,不同组成的电解质对试样的腐蚀能力相差较大,含MgF2的电解质对试样的腐蚀能力较强,NaCl含量不同的电解质对试样的腐蚀相差较为显著·     

烧结工艺对铝电解NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极性能的影响

采用粉末冶金技术制备出铝电解用NiFe2O4-Cu金属陶瓷阳极，并对烧结工艺进行了研究。研究结果表明，金属Cu与NiFe2O4的润湿性差，NiFe2O4-Cu金属陶瓷的致密化与NiFe2O4陶瓷相的致密化直接相关；一定温度下，延长烧结时间，能够提高金属陶瓷相对密度，但存在金属相溢出风险；在烧结过程中，为防止金属相的氧化和陶瓷相的离解，必须控制一定的氧分压；采用热压技术制备NiFe2O4基金属陶瓷时，陶瓷基体会被石墨模具还原。     

电解工艺对NiFe2O4基金属陶瓷阳极耐腐蚀性能的影响

研究了5%Ni-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极在冰晶石-氧化铝熔体中的腐蚀行为及电解参数对腐蚀率的影响.研究结果表明:当Al2O3质量分数大于5%或接近饱和时,电极腐蚀率较低;当Al2O3质量分数小于2%时,电极腐蚀加快;当在冰晶石熔体中不加Al2O3时,会发生灾变腐蚀;当分子比为2.2～2.4,电解温度为960℃时,腐蚀率较低;溶解的铝和高电流密度对惰性阳极的正常工作不利,电流密度适当时有利于降低阳极的腐蚀率;导致惰性阳极腐蚀的主要原因有铝热还原,碳化铝的溶解及电沉积、陶瓷基体的氟化反应.     

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。     

金属陶瓷惰性阳极压坯的热脱脂工艺

以聚乙烯醇(PVA)和NiFe2O4/Ni型金属陶瓷压坯为对象,采用热重分析(TGA)研究PVA在N2气氛中的热脱脂行为,建立PVA热脱脂速率的数学模型,在此基础上,模拟并计算PVA分解产物气体在多孔粉末压坯内的压力构建情况;结合粉末压坯脱脂强度测试结果,分析粉末压坯在脱脂过程中压坯尺寸、粘结剂含量等因素对升温速率和脱脂时间的影响,获得不同半径尺寸压坯的极限升温速率.运用所得方法和所得极限升温速率结果进行脱脂实验升温制度设计,实现了压坯直径D＝0.12 m,压坯厚度e＝0.12 m的NiFe2O4/Ni惰性阳极大型压坯的无缺陷热脱脂.     

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。     

NiFe2O4基金属陶瓷材料的制备及显微分析

采用粉末冶金技术,冷压烧结制得NiFe2O4基金属陶瓷板状惰性阳极,并对其进行显微组织、物相等的分析,有利于改进金属陶瓷材料的配方及制备、烧结等工艺,以提高金属陶瓷材料的抗腐蚀、导电等性能。     

大型铁酸镍基金属陶瓷惰性电极电解腐蚀研究

采用热压法制备了D150mm×20mm的铁酸镍基金属陶瓷惰性阳极,进行100A规模电解试验·在900℃下,通以100A电流,进行了24h的电解实验,在整个过程中槽电压比较稳定,表现出良好的导电性能·对电解后阳极试样进行电子显微分析,发现电解质对阳极的腐蚀主要有两个过程:首先是AlxOyF(2y+z-3x)-z离子在阳极放电,生成的氧与阳极中的金属发生氧化反应,产生的金属氧化物溶解在电解质熔盐中;其次阳极反应生成的AlF3沉积在阳极中的空隙中·研究认为阳极腐蚀层的热膨胀系数与阳极基体不同,而引起在阳极冷却过程中表面起层、剥离的现象·初步折算的阳极腐蚀速率为18mm/a·     

NiFe2O4基金属陶瓷耐腐蚀因素分析及腐蚀率预测

采用灰关联分析方法解析了铝电解5%Ni-NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的电解腐蚀率与电解参数的关系,建立了预测惰性阳极腐蚀率的人工神经网络模型.研究结果表明:灰关联分析是一种新的惰性阳极腐蚀数据处理方法;根据灰关联度的计算,在很多电解参数中找出了影响惰性阳极腐蚀率的主要因素,即Al2O3质量浓度、电解温度、分子比、面积比和电流密度等,并指出了各因素对电极腐蚀的影响程度;对NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极电解腐蚀率的预测结果与实测值吻合,表明利用所建立的神经网络模型能有效地预测惰性阳极腐蚀率.     

添加物对镍铁尖晶石惰性阳极微观结构和性能的影响

为了改善镍铁尖晶石陶瓷的抗热震性、抗弯强度等性能,尝试在合成镍铁尖晶石的过程中添加微量添加剂MnO2,TiO2,V2O5,采用粉末冶金法在1200℃下烧结6h,制备掺杂的镍铁尖晶石惰性阳极材料·研究了不同添加剂和添加量对材料烧结和微观结构的影响以及微观结构对材料抗热震性、抗弯强度等性能的影响·研究结果表明,这些添加剂均能不同程度地促进烧结,提高制品的密度·添加MnO2能够细化晶粒,且粒径分布均匀;而TiO2和V2O5使晶粒变大,且大小分布不均匀·因此只有添加MnO2才能够改善制品的抗弯强度和抗热震性·