铝电解金属陶瓷阳极的制备与性能测试

摘要

在该文中,通过对国内外大量相关文献的收集、整理和研究,较为系统地了解了铝电解惰性阳极问题的由来、发展过程以及现状,形成了一些观点,由此确定了实验目的,设计出实验方案.在预备实验中,使用刚玉坩埚进行了高温导电性研究,发现电流能够通过坩埚壁到达熔融电解质,说明氧化物材料的导电机理较为复杂,可以采用能带理论就其导电机理进行探讨.因此,研制了采用固相反应法合成NiFe<,2>O<,4>粉体,将原料在球磨机中湿法混磨后,使用SX-12-16型高温电阻炉,在1200~1300℃进行高温煅烧,研究了原料和煅烧条件对合成粉体纯度的影响.经过24小时湿磨后,平均粒度能够达到5微米.制备条形金属陶瓷试样,使用金属模具和油压机,在40~80Mpa的压力下干压成型.制备杯形薄壁金属陶瓷阳极,则采用注浆法成型,使用自制石膏模具,球磨机配置料浆,料:球:水=1:2:0.75,并加入1％的阿拉伯树胶,研磨24小时,所得料浆在石膏模具中浇铸,经脱模、整修、干燥后成型.在流量为3L/min的氩气保护下,于1300~1400℃烧结,得到的NiFe<,2>O<,4>试样体积密度最高为5.68g/cm<'3>,分别对模压法和注浆法的操作工艺进行了研究,采用SSX-550型扫描电镜研究了金属陶瓷试样的微观形貌,微观化学分析认定其氧化物骨架、金属颗粒孤岛式分布的组成特点,并对烧结机理进行了理论上的研究.将NiFe<,2>O<,4>基金属陶瓷试样置于空气中,在950℃下进行氧化,增重过程匀速进行,材料中组成物质分布的不均匀造成速率变化.将一组NiFe<,2>O<,4>基金属陶瓷试样放入熔融电解质中腐蚀,并采用不同组成的电解质,腐蚀后的试样表面发出金属光泽.对试样进行微观化学分析,采用Dmax-ⅢA型X射线衍射仪对电解后的电解质进行物相分析,认为试样表面析出的为金属铝,杂质在电解质中多以氧化物形式存在,电解质组成不同对腐蚀结果有一定影响.

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1惰性阳极的引入

1.2有关惰性阳极的主要研究

1.3惰性阳极的材料问题

1.3.1铝工业对惰性阳极材料的要求

1.3.2至今已研究过的惰性阳极材料

1.3.3对主要惰性阳极材料的评述

1.4本实验拟进行的工作

第二章预备实验

2.1实验

2.1.1实验一

2.1.2实验二

2.1.3实验三

2.2结果与讨论

2.3对惰性阳极备选材料导电机理的讨论

2.4小结

第三章镍铁氧化物复合粉体的制备

3.1实验过程

3.1.1实验原料与设备

3.1.2实验过程

3.2结果与讨论

3.2.1 NiFe2O4的合成

3.2.2合成反应后产物的后处理

3.3小结

第四章金属陶瓷试样与小型阳极的制备

4.1实验过程

4.1.1模压法制备金属陶瓷试样工艺

4.1.2注浆法制备小型金属陶瓷阳极

4.1.3金属陶瓷的烧结

4.2实验结果与讨论

4.2.1干压过程

4.2.2注浆成型

4.2.3金属陶瓷的烧结

4.3小结

第五章金属陶瓷材料的性能测试

5.1实验

5.1.1NiFe2O4基金属陶瓷的高温抗氧化性实验

5.1.2金属陶瓷试样高温抗腐蚀性能测试

5.2结果与讨论

5.2.1 NiFe2O4基金属陶瓷试样的高温抗氧化性

5.2.2 NiFe2O4基金属陶瓷试样的耐腐蚀性

5.3结论

第六章小型金属陶瓷阳极的电解实验

6.1实验

6.2实验结果与讨论

6.2.1使用金属陶瓷阳极的铝电解过程反电动势的测定

6.2.2实验后的电解质组成

6.2.3电解后槽阴极上的产物

6.2.4电解后金属陶瓷阳极的变化

6.3小结

第七章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论著和获奖情况（2003.3～2003.5）