NiFe-,2-O-,4-基金屬陶瓷惰性陽極在Na-,3-AlF-,6--K-,3-AlF-,6--AlF-,3-熔體中的低溫電解腐蝕研究.pdf

1、基于惰性電極的鋁電解新工藝可大幅度降低能耗并消除溫室氣體排放。惰性陽極是成功開發(fā)鋁電解新工藝的前提與關(guān)鍵，低溫電解是解決惰性陽極耐腐蝕問題的重要途徑。論文在國家973計(jì)劃和863計(jì)劃的資助下，以課題組前期研究成果為基礎(chǔ)，研究NiFe2O4基金屬陶瓷惰性陽極在K3AlF6-Na3AlF6-AlF3低溫電解質(zhì)熔體中的耐腐蝕性能，考察了金屬相組成、CaO摻雜含量、電解質(zhì)組成對(duì)材料耐腐蝕性能的影響，主要研究結(jié)果如下： (1)在900℃的

2、23.4K3AlF6-54.6Na3AlF6-22AlF3低溫電解質(zhì)熔體中，金屬相Ni含量由5％增加17％時(shí)，Ni/(NiFe2O4-10NiO)的電解腐蝕率由0.64 cm·year-1。上升到3.70 cm·year-1；金屬相Cu含量由5％增加1 7％時(shí)，Cu/(NiFe2O4-10NiO)的電解腐蝕率由0.41cm·year-1上升到1.06 cm·year-1。與960℃的傳統(tǒng)Na3AlF6-AlF3電解質(zhì)熔體相比，23.4K

3、3AlF6-54.6Na3AlF6-22AlF3低溫電解質(zhì)熔體的采用可使NiFe2O4基金屬陶瓷的電解腐蝕率最大降低83.16％。 (2)CaO的摻雜，雖可以達(dá)到助燒作用，有利于提高NiFe2O4基金屬陶瓷的致密度，但分布于晶界處的CaO或Ca2Fe2O5在電解條件下與電解質(zhì)反應(yīng)并流失，加劇了電解質(zhì)對(duì)陽極的滲透與腐蝕，從而導(dǎo)致NiFe2O4基金屬陶瓷的電解腐蝕率隨CaO含量的增加而增大，甚至發(fā)生災(zāi)難性腐蝕。為獲得既具有高致密度，

4、又具有強(qiáng)耐腐蝕性能的(NiFe2O4-10NiO)陶瓷惰性陽極，需要降低CaO的摻雜含量并采取晶界凈化措施。 (3)K3AlF6-Na3AlF6-AlF3熔體溫度與組成對(duì)金屬陶瓷惰性陽極5Cu/(NiFe2O4-10NiO)的腐蝕率影響顯著。在電解溫度(過熱度20℃)為910℃、890℃和870℃的K3AlF6-Na3AlF6-AlF3熔體中，當(dāng)K3AlF6/(Na3AlF6+K3AlF6)=10％時(shí)，5Cu/(NiFe2O4-

5、10NiO)的腐蝕率分別為5.52 cm·year-1、3.2 1 cm·year-1和2.85 cm·year-1；當(dāng)K3AlF6/(Na3AlF6+K3AlF6)=20％時(shí)，5Cu/(NiFe2O4-10NiO)的腐蝕率分別為2.24 cm·year-1、2.37 cm·year-1和1.96 cm·year-1；當(dāng)K3AlF6/(Na3AlF6+K3AlF6)=30％時(shí)，5Cu/(NiFe2O4-10NiO)的腐蝕率分別為3.60