NiFe2O4惰性阳极的制备及其电解腐蚀机理分析

摘要

NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极是目前工业电解铝中使用广泛的阳极材料，这种电极具有较强的高温稳定性和耐冰晶石熔盐的腐蚀性。因此，它成功地取代了传统炭素阳极，并解决了炭阳极带来的一系列不可避免的问题，使得铝电解技术登上了一个新台阶。
　　本论文以铝电解惰性阳极为研究目标，首先采用粉末冶金的方法制备出添加金属Cu的NiFe2O4金属陶瓷电极材料；详细地研究了不同烧结温度范围、不同烧结时间对合成NiFe2O4陶瓷粉体及块体的影响；通过SEM和XRD技术进行结构性能的表征。研究结果表明：制备尖晶石型NiFe2O4陶瓷粉体的最佳工艺条件是将烧结温度控制在1100℃-1200℃范围内达到6个小时即可；采用冷等静压成型-真空烧结工艺制备的Cu-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的最佳烧结温度1300℃，烧结时间为8h。
　　在最佳的烧结制度下制备出的Cu-NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极进行体积密度和气孔率的测量，结果达到了作为电极的要求。
　　本文还研究了阳极在实际电解铝中的腐蚀机理，由于机理分析方面相对复杂，而且欠缺理论数据，本文只运用简单的热力学计算分析了电解过程中的化学反应发生的可能性，结果表明:在反应中主要发生了金属的氧化反应，以金属铝为主，铝热还原反应发生趋势很大，电极材料离解与熔体中的氧化铝和氟化物反应生成了新物质，在最后对电解后的阳极进行了SEM分析图上也明显的看到了新物质，证明了这一结论。

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第1章 绪论

1.1 冶炼金属铝的研究意义

1.2 传统铝电解技术的原理及存在的难题

1.3 采用惰性阳极的要求

1.4 惰性阳极的国内外研究现状

1.5 惰性阳极材料的技术壁垒

1.6 本课题的内容及意义

第2章 实验材料及表征方法

2.1 实验材料和仪器

2.2 NiFe2O4惰性阳极的制备

2.3 试样表征方法

第3章 NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极的制备

3.1 NiFe2O4粉体的制备

3.2 不同温度相同时间烧结粉末情况

3.3 1200℃不同时间烧结粉末情况

3.4 1300℃保温6小时烧结粉末情况

3.5 Cu-NiFe2O4惰性阳极的制备

3.6 惰性阳极的密度以及气孔率测定

3.7 本章小结

第4章 NiFe2O4基惰性阳极的腐蚀机理分析

4.1 引言

4.2 氧化反应

4.3 氧化物与电解质中的氟化物的反应

4.4 金属氧化物的分解

4.5 铝的高温热还原反应

4.6新相保护层的形成过程

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

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