铝电解惰性阳极工程化制备技术研究

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传统Hall-Héroult铝电解槽由于采用消耗式炭素阳极而在能耗,炭耗,成本和环境污染等方面存在着不同程度的问题。因惰性阳极能够较好的克服以上问题而成为铝业界的研究重点和热点。  由于氧化物陶瓷阳极导电性能不佳,金属合金阳极难以动态控制其钝化膜厚度,而金属陶瓷复合材料兼备有陶瓷的强抗腐蚀性和金属的良好导电性能,因此本文选择镍铁尖晶石基金属陶瓷材料作为铝电解惰性阳极的研究对象。  研究了合成NiFe2O4基料的生产工艺。结果表明合成NiFe2O4基料的最适宜温度为1200℃,氧分压为95Pa。  本文对添加金属Cu-Ni后的材料烧结温度和气氛进行了理论计算,按照计算获得的烧结工艺进行实验,使用差热分析、XRD扫描分析手段分析烧结试样,确定烧结工艺的可行性。并进一步通过烧结实验和检测结果分析,获得最优烧结工艺。  研究了通过添加改性剂制备金属陶瓷惰性阳极的生产工艺,分别探讨了烧结气氛,改性剂添加量对阳极性能的影响。研究发现,添加改性剂制备金属陶瓷阳极的最适宜的烧结气氛为普通氩气。添加改性剂能有效提高阳极试样的相对密度、抗折强度、,其中当粘结剂添加量为8wt%时,制得的阳极试样综合性能达到最好,其相对密度为98.42%,抗折强度为145MPa。  最后过实验及理论分析获得了采用粒度级配制备金属陶瓷惰性阳极的优化粒度配比,并采用此粒度配比方案制备了金属陶瓷阳极,制得的阳极试样光滑平整,无裂纹。
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