鋁電解惰性金屬陽極和金屬-氧化鋁陽極的研制與測試.pdf

1、惰性陽極的研發(fā)是目前鋁電解技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)與熱點(diǎn).該文結(jié)合目前鋁電解工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,追蹤目前國內(nèi)外的最新研究動態(tài),選用了金屬和金屬-氧化鋁惰性陽極材料作為該論文的研究目標(biāo).結(jié)合工業(yè)鋁電解應(yīng)用的實(shí)際情況,首先選用Cu-Ni基合金和Fe-Ni基合金作為金屬陽極的研究材料,并逐漸過渡到Fe-Ni(-Co)-Al<,2>O<,3>復(fù)合材料陽極,該類陽極是該論文自行研制創(chuàng)新的材料.電解研究所用的電流強(qiáng)度從幾安培到100A以至300A,最后研究這些陽

2、極的電化學(xué)性質(zhì).該文的寫作按上述順序進(jìn)行.對Cu-Ni基合金進(jìn)行了抗氧化、耐靜態(tài)冰晶石熔鹽腐蝕和低溫電解研究,并采用X-射線衍射研究了陽極表面在氧化中形成的物相結(jié)構(gòu).Cu-Ni-Al的合金陽極的抗氧化性好,相比之下Cu-Ni-Fe合金稍差些;Cu-Ni-Al陽極電解過程中,電解質(zhì)中氧化鋁的濃度對合金基體表面膜的生成與溶解影響較大.Cu-Ni-Fe陽極在靜態(tài)電解質(zhì)中腐蝕速率隨溫度增高、NaF/AlF<,3>摩爾分子比降低而增大.Cu-Ni

3、-Cr合金陽極在低溫鋁電解中的腐蝕較大.較低的溫度可減小合金的腐蝕速率,有助于增大陽極的抗蝕能力.采用Fe-Ni合金陽極作實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,陽極的腐蝕速率與陽極中的Fe、Ni含量變化相關(guān),腐蝕速率隨合金中Fe/Ni質(zhì)量比的增大而減少,達(dá)到最低點(diǎn)之后又隨Fe/Ni質(zhì)量含量比的增大而增大,最低年平均腐蝕速率為20.75mm/a,相應(yīng)陽極成分比為Fe/Ni=1.42;用掃描電鏡(SEM)和X-射線衍射(XRD)對陽極橫斷面的氧化膜分析發(fā)現(xiàn),

4、陽極表面在電解過程中形成了NiO、Fe<,2>O<,3>和NiFe<,2>O<,4>等氧化物,這些氧化物在陽極表面形成保護(hù)膜,對增強(qiáng)陽極的抗氧化、耐腐蝕性能起到了一定的作用.Fe-Ni金屬陽極的電解鋁產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到97.7％~99.1％.在研究合金陽極的基礎(chǔ)之上,研制了一種新型的金屬基復(fù)合材料.該材料以Fe-Ni(-Co)合金作為基體,Al<,2>O<,3>作為增強(qiáng)相,制備了Fe-Ni(-Co)-Al<,2>O<,3>金屬基復(fù)合功能材料(