铝电解金属陶瓷阳极的制备与性能测试-有色金属冶金专业毕业论文

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1、东北大学博士学位论文铝电解金属陶瓷阳极的制备与性能测试姓名：赵群申请学位级别：博士专业：有色金属冶金指导教师：邱竹贤20030501东北人学陴十论文摘要铝电解金属陶瓷阳极的制备与性能测试摘要在本文中，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NiFe20

2、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。C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l％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、于燥后成型。在流量为3L／min的氩气保护下，于1300～1400"(3烧结，得到的NiFe20

3、4试样体积密度最高为5．68幽m3，分别对模压法和注浆法的操作工艺进行了研究，采用SSX一550型扫描电镜研究了会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NiFe204基金属陶瓷试样置于空气中，在950。C下进行氧化，增重过程匀速进行，材科中组成物质分布的不均匀造成速率变化。将一组NiFe204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。刘试样进行微观化学分析．采用Dmax．IlIA型x射线衍射仪对电解后的电解质进行物相分析，认为

4、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。使用装配好的NiFe204基会属陶瓷作为阳极进行电解实验．电解质为分子比2,0的冰晶石加上3％CaF2、3％A1203和8％NaCI，电解温度为8506C，阳极电流密度保持1．OA／cm2，每1小时向电解槽中补充59工业级氧化铝，共进行12小时aI东北人学博十论文摘要电解丌始1小时内采用断电法测量电解过程反电动势，在实验温度较低的条件下，两次实验分别测得反电动势为2．9V和3，22V。电解实验后，分别对不同位置的电解质进行了物相组成的分析，并将使用后的阳极剖

5、丌，观察形貌的变化，并采用微观化学分析的方法研究了电解过程中金属陶瓷阳极的腐蚀行为。发现NiFe204基金属陶瓷阳极在电解条件下会产生定数量的裂缝，内部填充料损失较多，刚极中会属Cu易被氧化，NiFe204氧化物分解，都对电解质造成污染，其腐蚀过程发生的化学反应较为复杂，很难确定。关键词铝电解惰性阳极金属陶瓷注浆成型非极化腐蚀反电动势元素面分柿垒!!旦△!塑!!芏堡塞一一垒里!!垦垒曼!PreparationandperformancetestsofcermetsanodeusedinaluminumelectrolysisAbstractInthi

6、spaper,variousdomesticandoversealiteraturesinthefieldofinertanodeforaluminumelectrolysiswerecollectedandclassified．Processandstate，of-artprogressofinertanodeinaluminumindustrywerestudiedgenerallyandsystematically．Asaresult，afewideasweregenerated，aswellasthepurposeandapproachoft

7、heexperiment．Theelectricalconductionathightemperaturewasstudiedwithcorundumcrucibleinpre-testanditwasfoundthatthecurrentcanpassthroughtheinterfaceofcrucibleandelectrolytemelt．Itwasprovedthatthecurrentincorundumathightemperaturewascarriedbyionandthecandidateanodemustbeetectronco

8、nductor．TheconductivemechanismsofafeWcommonoxidesasano